Конденсатор продвинутый

Линейный или нелинейный конденсатор, учитывающий погрешность емкости.

Тип: AcausalElectricPowerSystems.Passive.Capacitor

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Electrical/Passive/Capacitor (Advanced)

Описание

Блок Конденсатор продвинутый позволяет моделировать линейные, нелинейные (заданные табличными характеристиками) и частотно-зависимые конденсаторы, учитывающие погрешность.

Когда моделируется линейный конденсатор и не учитывается погрешность емкости, поведение компонента идентично блоку Конденсатор.

В своей простейшей форме блок Конденсатор продвинутый моделирует линейный конденсатор, описываемый следующим уравнением:

где

— ток;
— емкость;
— напряжение;
— время.

Чтобы смоделировать нелинейный или полярный конденсатор, установите для параметра Модель конденсатора значение Табличная функция и заполните таблицу значений напряжения-емкости:

Для полярных конденсаторов эта справочная таблица асимметрична по отношению к приложенному напряжению на клеммах, снимите флажок для параметра Симметричная C-V таблица.

Для других типов нелинейных конденсаторов симметрию таблицы емкости относительно приложенного напряжения на клеммах обеспечивается установкой флажка для параметра Симметричная C-V таблица.

Чтобы смоделировать частотно-зависимый конденсатор с омическими и диэлектрическими потерями, установите для параметра Модель конденсатора значение Частотно-зависимый конденсатор. Модель релаксации Дебая рассматривает совокупность невзаимодействующих диполей в частотной области. Результат выражен в комплексной диэлектрической проницаемости. Действительная ( ) и мнимая ( ) части комплексной диэлектрической проницаемости задаются уравнениями:

где

— радиальная частота;
— реальная проницаемость на очень высокой частоте;
— реальная проницаемость на низкой частоте;
— постоянная времени релаксации.

Во временной области характеристическое уравнение для конденсатора в модели Дебая имеет вид

где

— низкочастотная емкость;
;
— заряд;
— ток;
— напряжение на конденсаторе.

В большинстве спецификаций не указываются явные значения комплексной проницаемости и времени релаксации, однако часто приводится тангенс угла диэлектрических потерь на двух частотах. Параметры и могут быть получены из этих значений, как описано в уравнениях:

где

и — две различные частоты;
и — коэффициенты диссипации, рассчитанные на указанных частотах соответственно.

Для корректной настройки в модели Дебая аргумент квадратного корня должен быть положительным.

Погрешности

Вы можете добавить погрешность к номинальному значению, заданному для параметра Номинальное значение ёмкости. В технических описаниях обычно указывается такая погрешность. В таблице показано, как блок применяет погрешность и рассчитывает емкость в зависимости от выбранного значения параметра Применение погрешности.

Значение параметра Применение погрешности Значение индуктивности

Значение параметра Применение погрешности	Значение индуктивности
`Без погрешности`
`Случайное смещение к значению ёмкости`	Равномерное распределение: Нормальное распределение:
`Ёмкость увеличивается на указанное значение погрешности`
`Ёмкость уменьшается на указанное значение погрешности`

Без погрешности

Случайное смещение к значению ёмкости

Равномерное распределение:

Нормальное распределение:

Ёмкость увеличивается на указанное значение погрешности

Ёмкость уменьшается на указанное значение погрешности

В таблице:

— номинальная емкость, значение параметра Номинальное значение ёмкости;
— погрешность, значение параметра Погрешность ёмкости (%)/100;
— значение параметра Число стандартных отклонений;
и — стандартные функции для генерации случайных чисел с равномерным и нормальным распределением.

Переменные

Используйте группу параметров Целевые значения, чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных параметров блока перед моделированием. Для получения дополнительной информации см. Настройка физических блоков с помощью целевых значений.

Порты

Ненаправленные

# + — положительный
электричество

Details

Электрический порт, представляет собой положительную клемму.

Имя для программного использования

p

# – — отрицательный
электричество

Details

Электрический порт, представляет отрицательную клемму.

Имя для программного использования

n

Параметры

Основные

# Модель конденсатора — тип конденсатора
Константа | Табличная функция | Частотно-зависимый конденсатор

Details

Выберите тип конденсатора:

Константа — линейный конденсатор с номинальной емкостью, заданной значением параметра Номинальное значение ёмкости.
Табличная функция — нелинейный конденсатор, где номинальное значение емкости изменяется в зависимости от значения приложенного напряжения на клеммах.
Частотно-зависимый конденсатор — частотно-зависимый конденсатор с омическими и диэлектрическими потерями.

Значения	`Constant` \| `Lookup table` \| `Dielectric relaxation (Debye)`
Значение по умолчанию	`Constant`
Имя для программного использования	`capacitance_model_type`
Вычисляемый	Нет

# Номинальное значение ёмкости — номинальное значение емкости
F | pF | nF | uF | mF

Details

Номинальное значение емкости для линейного конденсатора или низкочастотная емкость в параметризации Дебая.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель конденсатора значение Константа или Частотно-зависимый конденсатор.

Единицы измерения	`F` \| `pF` \| `nF` \| `uF` \| `mF`
Значение по умолчанию	`1e-6 F`
Имя для программного использования	`C_nominal`
Вычисляемый	Да

# Вектор значений ёмкости — вектор значений емкости
F | pF | nF | uF | mF

Details

Вектор значений емкости для поиска в таблице по соответствующему значению напряжения. Длина вектора должна быть такой же, как длина вектора значений напряжения.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель конденсатора значение Табличная функция.

Единицы измерения	`F` \| `pF` \| `nF` \| `uF` \| `mF`
Значение по умолчанию	`[1e-5, 1e-6] F`
Имя для программного использования	`C_vector`
Вычисляемый	Да

# Вектор значений напряжения — входной вектор значений напряжения
V | uV | mV | kV | MV

Details

Входной вектор значений напряжения для расчета емкости на основе таблицы. Длина вектора должна быть больше или равна 2, а значения должны быть строго монотонными, либо возрастающими, либо убывающими.

Зависимости

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`[0.0, 10.0] V`
Имя для программного использования	`V_vector`
Вычисляемый	Да

# Симметричная C-V таблица — данные таблицы

Details

Укажите, как использовать данные таблицы:

Если этот флажок установлен, то обеспечивается симметрия емкости относительно приложенного напряжения на клеммах.
Если этот флажок не установлен, то используется значение для моделирования полярных конденсаторов. Например, при значениях параметров по умолчанию для табличной емкости, приложенное напряжение −10 В даст номинальную емкость 1e−6 Ф. Однако если снять флаг Симметричная C-V таблица, результирующее значение емкости будет 1e−5 Ф, поскольку блок использует ближайшее входное значение для экстраполяции.

Зависимости

Значение по умолчанию	`true (включено)`
Имя для программного использования	`is_CV_table_symmetric`
Вычисляемый	Нет

# Частоты для расчета тангенса угла диэлектрических потерь [f1, f2] — частоты для расчета тангенса угла диэлектрических потерь
Hz | kHz | MHz | GHz

Details

Частоты, на которых рассчитываются тангенсы угла диэлектрических потерь [DF1 DF2], в кГц.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Модель конденсатора значение Частотно-зависимый конденсатор.

Единицы измерения	`Hz` \| `kHz` \| `MHz` \| `GHz`
Значение по умолчанию	`[1.0, 10.0] kHz`
Имя для программного использования	`frequencies_vector`
Вычисляемый	Да

# Коэффициенты диэлектрических потерь (%) на частотах f1 и f2 [DF1, DF2] — коэффициенты диэлектрических потерь

Details

Отношение между эквивалентным последовательным сопротивлением и емкостным реактивным сопротивлением, или тангенс угла потерь. Коэффициенты диэлектрических потерь являются общей метрикой для конденсаторов.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[0.8, 1.2]`
Имя для программного использования	`dissipation_factors_vector`
Вычисляемый	Да

# Применение погрешности — применение погрешности
Без погрешности | Случайное смещение к значению ёмкости | Ёмкость увеличивается на указанное значение погрешности | Ёмкость уменьшается на указанное значение погрешности

Details

Выберите способ применения погрешности во время моделирования:

Без погрешности — блок не применяет погрешность, использует номинальное значение емкости.
Случайное смещение к значению ёмкости — блок применяет случайное смещение к значению емкости в пределах погрешности. Вы можете выбрать равномерное или нормальное распределение для расчета случайного числа с помощью параметра Тип распределения погрешности.
Ёмкость увеличивается на указанное значение погрешности — емкость увеличивается на указанное значение погрешности.
Ёмкость уменьшается на указанное значение погрешности — емкость уменьшается на указанное значение погрешности.

Значения	`None - use nominal value` \| `Random tolerance` \| `Apply maximum tolerance value` \| `Apply minimum tolerance value`
Значение по умолчанию	`None - use nominal value`
Имя для программного использования	`tolerance_application_type`
Вычисляемый	Нет

# Период усреднения для записи мощности — период усреднения для записи мощности
s | ns | us | ms | min | hr | d

Details

Период усреднения для записи мощности, в сек.

Если этот параметр установлен в 0, то на выходе будет мгновенная мощность.

Зависимости

Единицы измерения	`s` \| `ns` \| `us` \| `ms` \| `min` \| `hr` \| `d`
Значение по умолчанию	`0.0 s`
Имя для программного использования	`averaging_period`
Вычисляемый	Да

# Погрешность ёмкости (%) — погрешность емкости

Details

Погрешность емкости, указанная в техническом паспорте. Для конденсаторов, характеристики которых заданы таблицей эта погрешность применяется сразу ко всей таблице.

Значение по умолчанию	`5`
Имя для программного использования	`tolerance`
Вычисляемый	Да

# Тип распределения погрешности — тип распределения погрешности
Равномерное распределение | Нормальное распределение

Details

Выберите тип распределения:

Равномерное распределение — равномерное распределение.
Нормальное распределение — нормальное распределение.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Применение погрешности значение Случайное смещение к значению ёмкости.

Значения	`Uniform` \| `Gaussian`
Значение по умолчанию	`Uniform`
Имя для программного использования	`tolerance_distribution_type`
Вычисляемый	Нет

# Число стандартных отклонений — используется для вычисления нормально распределенных случайных чисел

Details

Число стандартных отклонений для вычисления нормально распределенных случайных чисел .

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Тип распределения погрешности значение Нормальное распределение.

Значение по умолчанию	`4.0`
Имя для программного использования	`number_of_standard_deviations`
Вычисляемый	Да

# Последовательное сопротивление — последовательное сопротивление
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Моделирование некоторых схем может потребовать наличия небольшого последовательного сопротивления. Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) иногда указывается в технических паспортах производителей. Если его нет, вы можете определить это сопротивление для линейного конденсатора через тангенс угла диэлектрических потерь (DF), который также указан во многих спецификациях. Это соотношение выглядит так: , где — частота сигнала. Для конденсатора Дебая значение параметра Dissipation factors (%) at f1 and f2 [DF1 DF2] корректируются с учетом этого дополнительного последовательного сопротивления перед вычислением 𝛼 и 𝜏.

Единицы измерения	`Ohm` \| `mOhm` \| `kOhm` \| `MOhm` \| `GOhm`
Значение по умолчанию	`1e-6 Ohm`
Имя для программного использования	`r`
Вычисляемый	Да

# Параллельная проводимость — параллельная проводимость
S | nS | uS | mS | 1/Ohm

Details

Параллельная проводимость конденсатора. Для конденсаторов, соединенных последовательно, наличие небольшой параллельной проводимости может помочь в сходимости.

Единицы измерения	`S` \| `nS` \| `uS` \| `mS` \| `1/Ohm`
Значение по умолчанию	`0.0 1/Ohm`
Имя для программного использования	`g`
Вычисляемый	Да