Форум » Моделирование устройств силовой электроники » Реализация модели Джайлса-Атертона в Microcap 9 » Ответить

Реализация модели Джайлса-Атертона в Microcap 9

Finarfin: К сожалению не могу достать оригинальную статью авторов, но во всех публикациях (для определенности возьмем эту) по теме модель имеет пять параметров, в то время как в microcap их только 4. Обычно во всех статьях: 1) Ms - намагниченность насыщения 2) a - масштабный коэффициент (растягивание-сжатие вдоль оси абсцисс) Ms и a - параметры безгистерезисной кривой 3) k - коэффициент безвозвратной деформации (pinning) стенок, определяет площадь петли гистерезиса (при k=0 гистерезиса нет) 4) alpha - характеризует взаимодействие (coupling, interaction) между доменами 5) c - отношение дифференциальной проницаемости кривой начального намагничивания в начале координат к дифференциальной проницаемости при рассмотрении только безгистерезисной составляющей (в других источниках - коэффициент обратимости перемещаний стенок доменов) Всего пять коэффициентов, подбираемых алгоритмом оптимизации до наилучшего соответствия экспериментальным точкам (пример реализации) В Microcap же видим только Ms, a, с и k. Но где же alpha??? Она полагается равной какому-то постоянному значению? Каково оно? Боюсь что это существенно снижает точность моделирования. По хорошему даже параметр k полагается переменным и переходят от пяти параметров к семи-восьми.

Ответов - 216, стр: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 All

locik: qaki ,Aml спасибо за информацию.над этим не думал.надо попробовать

qaki: Интересная диссертация http://yadi.sk/d/obUyE02gHrmSk Если коллективными усилиями сделать перевод, то получится неплохое учебное пособие.

locik: qaki ,не получается.частные ближе к истине.зато предельная искажается сильно.видимо С надо тоже оптимизировать по предельной петле.

qaki: Предлагаю вниманию участников форума до предела упрощенный вариант реализации модели Джилса-Атертона для сердечника типоразмера Е65 (длина магнитной линии len~15см, сечение are~5.6 см) из феррита Эпкос N87 с обмоткой из N=2 витков. В качестве ведущей функции вместо функции Ланжевина использован Y=Atan(X). Параметры сердечника и обмотки можно менять по своему усмотрению, вписывая нужные значения соответствующего параметра. Операции дифференцирования и интегрирования дифференциального уравнения выполняются с помощью схемных элементов, как показано на рисунке Файл .cir модели можно скачать по ссылке http://yadi.sk/d/PNFzIzkjJHWGw Модель работает во всех версиях Микрокап, начиная с 9-й, в т.ч. и на бесплатных учебных. Подробнее с моделью Джилса-Атертона можно ознакомиться по переводу первой статьи авторов http://yadi.sk/d/n6eg3AzJJHYzm Жалкие слова на предмет обоснования принятых упрощений скорее всего выложу в ближайшее время.

locik: qaki ,потестировал вчера вашу последнюю модель.есть некоторые неприятности.при малых значениях В есть переходы от уменьшения к увеличению и обратно.в реальных Н-В такого не видел.если В уменьшается,то до перехода на другую ветку.

qaki: locik пишет: потестировал вчера вашу последнюю модель.есть некоторые неприятности.при малых значениях В есть переходы от уменьшения к увеличению и обратно.в реальных Н-В такого не видел В этом нет ничего удивительного. Едва ли возможно создать модель такого сложного явления как гистерезис ферромагнетика, которая с высокой точностью воспроизводила бы экспериментальные результаты. При тех разбросах параметров, которые имеют отдельные экземпляры даже из одной партии, погоня за точностью теряет смысл. Главное иметь возможность уловить тенденции и получить некоторые оценки, которые можно припассовать к реальным результатам. Что же касается самой публикации модели, то цель была не столько в достижении некоего совершенства, сколько в желании показать "изнутри" модель JA, на которую я поначалу смотрел как на священную корову. Дополняю мое предыдущее сообщение тем, что я назвал жалкими словами. Вот ссылка: http://yadi.sk/d/ryxuSl5UJXJ2R Хотелось бы видеть, что кто-то сделал лучше. Оппонируйте, господа!

locik: qaki ,для меня даже хуже.страшно было смотреть на длинные формулы. Ms и все остальные параметры непривычны. когда вы их разделили на несколько простых,стали легче восприниматься. на досуге,под настроение,попробую разобраться в них.

qaki: А вот и причина "плоскостопия" модели Джилса-Атертона в Микрокап: http://yadi.sk/d/2LNO4LS2Jkti2 В статье есть предложение по лечению "болезни". Надо попробовать. Как говорится: "Вскрытие покажет..."

qaki: JA рассматривают процесс намагничивания как сумму двух процессов: обратимого намагничивания Mrev и необратимого намагничивания Mirr. Обратимое намагничивание уподобляется процессу сжатия пружины в отсутствие трения. Вся затраченная работа переходит в потенциальную энергию, запасаемую сжатой пружиной. JA записывают случай идеального намагничивания без потерь в виде такой формулы: При наличии гистерезисных потерь намагниченность ферромагнетика на восходящей ветви оказывается меньшей, чем в случае идеального намагничивания, и остается большей на нисходящей ветви. JA учитывают это обстоятельство с помощью формулы, в которой предполагается, что работа, затраченная на преодоление потерь, пропорциональна изменению намагниченности: Уравнение (18) JA представляют как модельное дифференциальное уравнение гистерезиса. Однако здесь нас ждет одна неприятная неожиданность. Из физических соображений ясно, что после прохода экстремальной точки, в которой происходит смена знака производной dH/dT величина M может только уменьшаться или увеличиваться в зависимости от знака производной. Это обстоятельство никак не учитывается в модели JA, но может быть причиной искажения формы частных циклов, что собственно и наблюдается например в PSpice. В Микрокап что-то сделано в этом смысле. Но результат явно недостаточен и проявляется только в нереальном "плоскостопии" частных циклов. Решением этой проблемы может быть замена коэффициента k, который пока ищется как константа, обеспечивающая более или менее сносное приближение предельного цикла, на некую функцию, удовлетворяющую особенностям частных циклов.

qaki:

locik: может вы правы.тем не менее в других программах модель JA ведет себя вполне корректно на любых циклах.и в общем кажется что она проще модели чана.и точнее при подмагничивании.но как она "сделана",гуру не хотят открывать.признаюсь,пока для меня непривычны формулы и переменные в них.

qaki: locik пишет: тем не менее в других программах модель JA ведет себя вполне корректно на любых циклах. Собственно речь не идет не о том, что модель JA в Микрокапе абсолютно беспомощна. Там, где не предъявляется каких-либо особых требований к результатам моделирования, она вполне адекватна. Но в области, наиболее часто используемой в реальных устройствах, а именно в области частных циклов эта модель оставляет желать лучшего. Причина заключается в том, что после прохода точки поворота модель начинает увеличивать значение необратимого намагничивания, хотя даже из рассуждений "на пальцах" ясно, что при снижении величины намагничивающего поля все составляющие намагниченности должны падать. Есть немало публикаций, в которых предлагаются модификации модели JA для улучшения отображения частных циклов, но достаточно простые и четко ориентированные на использование в Spice-симуляторах как-то не встречались.

qaki: Натолкнулся на статью D. Jiles от 1992 г., в которой предлагается обобщение модели JA на случай произвольно смещенных частных циклов гистерезиса. Оригинал статьи здесь http://yadi.sk/d/9-fO3HgwMNcXc перевод http://yadi.sk/d/ZlgtYsfpMNc5c На первый взгляд красиво, даже приведены примеры модельных расчетов. И частные циклы стали похожи на то, что получается при медленном изменении намагничивающего поля. Но для использования предлагаемой примочки нужно знать две экстремальные точки, в которых намагничивающее поле меняет знак. То есть для случая стационарного перемагничивания модель вроде работает. Но для нестационарных переходных процессов, например при включении трансформатора, решение как бы и не просматривается.

locik: qaki ,попробовал модель JA 3С81 с другими параметрами.получше получается.простите за долгое молчание. http://gfile.ru/a4RYb

qaki: locik пишет: попробовал модель JA 3С81 с другими параметрами На мой взгляд гистерезисные В-Н характеристики лучше смотреть при возбуждении обмотки от генератора тока. Есть только один моментик, на который стоит обращать внимание. Это параметр "с", который во многих моделях из штатного набора Микрокап почему-то установлен либо равным 0.001, либо 1. То и другое неверно. Оптимум, как правило, лежит где-то в пределах 0.2 - 0.3. Критерием для подбора "с" служит отсутствие участков с отрицательным "мю" в частных циклах. По поводу запитки от генератора тока нужно заметить, что это дает стремящуюся к нулю постоянную времени эквивалентной схемы. Тем не менее при численном интегрировании дифференциального уравнения JA все же первые циклы оказываются незамкнутыми. Система как-бы имеет разгонный участок, на котором достигается сходимость решения. Аналитическое решение дифференциального уравнения JA не имеет такой особенности, но само оно настолько громоздко, что его даже страшно произносить вслух. Может быть кто-либо получит что-то покомпактнее, но у меня это дикий набор интегральных показательных функций, в котором не исключено присутствие элементарных ошибок. Что же касается самого дифференциального уравнения гистерезиса по JA, то оно более или менее состоятельно только для процесса начального намагничивания. То есть начальными условиями для него является намагниченность равная нулю и напряженность намагничивающего поля также нуль. К сожалению, следующая фаза за достижением максимума намагниченности, когда начинается перемагничивание, то есть вначале размагничивание и далее намагничивание с противоположным знаком, с нужной степенью детализации не рассмотрена. Нет даже упоминания о "зародышах", которые создают новую доменную структуру со своими законами формирования. Тем не менее, пользоваться этой моделью при достаточной интенсивности намагничивающего поля, то есть Н>Нс, вполне разумно. Для слабых полей скорее всего есть смысл посмотреть в сторону модели Рэлея, тем более, что многое для нее достаточно корректно расписано.

locik: да это и непонятно.оптимизация микрокапа почему то всегда устанавливает с очень маленьким.сколько не пытался строить практически точную начальную,и последующие максимальные ветки,все равно с примерно 0.001. и отсутствие альфа тоже непонятно.ну ладно,придется пользоваться тем ,что есть.

qaki: locik пишет: отсутствие альфа тоже непонятно Альфа особой роли не играет. Для сердечников без зазора альфа равна нулю, а при наличии зазора альфа учитывается размагничивающим фактором.

qaki: Для интересующихся моделированием цепей с ферромагнитными сердечниками написал что-то вроде статьи, в которой рассказывается, как внедрить модель гистерезиса для области слабых полей в Микрокап. http://yadi.sk/d/qw8AsWbtPqDQ5 В отличие от штатной модели Джилса-Атертона эта модель, основанная на представлениях лорда Рэлея, достаточно хорошо отображает гистерезисные циклы в слабых полях и может быть полезна для таких задач как, например, оценка динамического диапазона по комбинациям третьего порядка в помехоустойчивых радиоприемных устройствах. Наличие еще одной модели гистерезиса в дополнение к штатной позволяет перекрыть практически все возможные задачи моделирования работы магнитномягких ферромагнетивов в электрических схемах. В качестве примера можно посмотреть результат моделирования гистерезисных циклов феррита 2000НМ1 для трех амплитуд напряженности намагничивающего поля: 12 А/м, 24А/м, 36А/м.

locik: после долгого периода разочарования попробовал вернуться к модели магнитопровода.почитал вашу последнюю статью.открыл для себя новое. например,почему математическое дифференцирование может быть ошибочным? ведь это просто разница между величиной переменной на предыдущем и текущем шаге моделирования.для интегрирования-это просто сумма производных. или я неправильно понимаю? для интеграла пробовал например так Е1 1 0 value={v(1)+ddt(v(1)} насколько помню правильно работало. осмыслив немного ваши модели и формулы по J&A,составил такую модельку. какая то она странная получилась.получается что на некоторых участках dВ/dH отрицательна.в стандартной модели микрокапа с такими параметрами все правильно. прилагаю файл http://super-bit.ru/vtk59qcclfw5.html

locik: что опять zalil и gfile не работает.внимательнее скачивайте с супера.



полная версия страницы