Анализ известных пакетов схемотехнического моделирования электромеханических систем, содержащих полупроводниковые преобразователи

Анализ известных пакетов схемотехнического моделирования электромеханических

систем,

содержащих полупроводниковые преобразователи Пантель О. В.

Пантель Олег Валентинович /Pantel Oleg Valentinovich - заведующий лабораторией электромеханики,

кафедра электрических сетей и систем,

Институт ядерной энергии и промышленности,

Севастопольский государственный университет, г. Севастополь

Аннотация: в статье анализируются известные пакеты схемотехнического моделирования

электромеханических систем, содержащих полупроводниковые преобразователи: Workbench,

OrCADRealise, MicroCAP, WorldElectronicWorkbench. Также подтверждается их эффективность и преимущества при проектировании электронных блоков.

Ключевые слова: анализ, электромеханические системы, полупроводниковые преобразователи, Workbench, OrCADRealise, MicroCAP, WorldElectronicWorkbench.

Для исследования и проектирования электронных блоков хорошо зарекомендовали себя прикладные пакеты, в основе которых использовался пакет Pspiec. К этим пакетам относятся Workbench, OrCADRealise, MicroCAP и др. Для изучения и анализа несложных схем чрезвычайно привлекательным является пакет WorldElectronicWorkbench (WEWB) — разработка фирмы InteractiveImageTechnologies, который, по существу, представляет собой виртуальную лабораторию с достаточно широкими возможностями. Пакет содержит достаточно обширную библиотеку различных электронных компонентов. Особенностью программы является наличие контрольно-измерительных приборов, по внешнему виду и характеристикам приближенных к их промышленным аналогам. ElectronicsWorkbench может проводить анализ схем на постоянном и переменном токах.

В ElectronicsWorkbench можно исследовать переходные процессы при воздействии на схемы входных сигналов различной формы. Программа также позволяет производить анализ цифро-аналоговых и цифровых схем большой степени сложности. Имеющиеся в программе библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных электронных компонентов. Есть возможность подключения и создания новых библиотек компонентов. Широкий набор приборов позволяет производить измерения различных величин, задавать входные воздействия, строить графики. Все приборы изображаются в виде, максимально приближенном к реальному, поэтому работать с ними просто и удобно. Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки [2].

Программа ElectronicsWorkbench совместима с программой P-SPICE, т. е. предоставляет возможность экспорта и импорта схем и результатов измерений в различные ее версии. ElectronicsWorkbench позволяет разместить схему таким образом, чтобы были четко видны все соединения элементов и одновременно вся схема целиком.

Гораздо более широкими возможностями обладает пакет OrCADRealise, объединивший в себе возможности анализа, синтеза, расчета и конструирования электронных схем и обладающий к тому же очень обширной библиотекой (более 200 тыс.) электронных компонентов.

Этот пакет позволяет проводить самый глубокий анализ электронных блоков, осуществлять проектирование печатных плат для разработанной и исследованной электронной схемы, создавать управляющие файлы для фото плоттеров. Дополненный специальными пакетами (PLSyn, Max+plusll, XACTStep), пакет OrCAD позволяет синтезировать программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) типа Allen, Xilinx и другие [5].

Среда OrCAD позволяет производить следующие виды анализа.

1. Анализ по постоянному току.

2. Анализ по переменному току.

3. Анализ шумов.

4. Анализ переходных процессов.

5. Фурье-анализ.

6. Параметрический анализ.

Программа MicroCAP — разработка фирмы Spectrum Software. Поддерживает PSpice-модели элементов. Программа позволяет создавать принципиальную электрическую схему устройства и редактировать ее, проводить расчет статического режима по постоянному току, рассчитывать частотные характеристики и переходные процессы, оценивать уровень внутреннего шума и предельной чувствительности, проводить многовариантный анализ, включая статистический анализ по методу Монте-Карло, наращивать библиотеку компонентов, представлять данные в форме, удобной для интерпретации и дальнейшего анализа, а также реализовывать иные сервисные функции. Из других достоинств Micro-Cap 7 отметим исчерпывающую встроенную помощь и возможность задания функциональных зависимостей параметров схемы (как функций

времени, токов ветвей и узловых потенциалов), причем эти возможности даже несколько шире, чем в последних версиях OrCAD [4].

Приведем перечень основных характеристик Micro-Cap 7:

— многостраничный графический редактор принципиальных схем, поддерживающий иерархические структуры;

— поведенческое моделирование аналоговых и цифровых компонентов, возможность описания цифровых компонентов с помощью логических выражений. В сочетании с библиотекой графических символов типовых операций (суммирование, вычитание, умножение, интегрирование, применение преобразования Лапласа, Z- преобразования и т. п.). Это позволяет моделировать динамические системы, заданные не только принципиальными, но и функциональными схемами;

— большая библиотека компонентов, включающая в себя наиболее популярные цифровые интегральные схемы дискретной логики и PLD и аналоговые компоненты типа диодов, биполярных, полевых и МОП-транзисторов, магнитных сердечников, линий передачи с потерями, макромодели операционных усилителей, кварцевых резонаторов, датчиков Холла и т. п. Все эти модели написаны в стандартном формате SPICE и могут быть использованы с программами моделирования фирм Altium, Cadence, IntoSofl и др.;

— макромодели компонентов могут быть представлены в виде принципиальных электрических схем или в текстовом виде;

— графики результатов выводятся в процессе моделирования или после его окончания по выбору пользователя, имеются сервисные возможности обработки графиков;

— многовариантный анализ при вариации параметров и статистический анализ по методу Монте-Карло;

— имеется специальная программа MODEL для расчета параметров математических моделей аналоговых компонентов по справочным или экспериментальным данным;

— при наличии ошибок информация о них мгновенно появляется на экране (в PSpice большинство ошибок нужно отыскивать в текстовом файле); имеются встроенные средства помощи;

— имеется электронная документация и контекстно-ориентированные средства помощи [1].

Таким образом, пакеты WorldElectronicWorkbench, OrCADRealise, MicroCAP на основе пакета Pspiec являются наиболее эффективными для исследования и проектирования электронных блоков, изучения и анализа несложных схем, при схемотехническом моделировании электромеханических систем.

Литература

1. Ключев В. И. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 2001. 704 с.

2. Соколовский Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным управлением. М.: Академия, 2006. 265 с.

3. Браславский И. Я., Ишматов З. Ш., Поляков В. Н. Энергосберегающий асинхронный электропривод. М.: Академия, 2004. 256 с.

4. Громов А. К. Электромеханическое преобразование энергии. [Электронный ресурс]: Библиотека -учебный материал: URL: http:// bib.convdocs.org (дата обращения: 5.11.2015).