请问Saber软件如何构建供配电系统中的常见负载模型呢?

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在供配电网络设计中,通常用到的负载主要分为阻性、感性和容性三种。其中阻性负载大多为加热器或者功率负载,感性负载多为电机,容性负载则主要是各种DC/DC 模块。

对于加热器之类的阻性或者纯功率负载,Saber 有专门的电阻及功率负载模型,如图1所示:

电压电流

图1、Saber 软件中的电阻及功率负载模型

模型可通过参数设置实现恒定功率或者功率随时间变化而变化。

另外,Saber软件还提供了专用的负载编辑工具(Load Profile Editor),可以用于电阻、电流或者功率负载的编辑,负载编辑工具如图2所示:

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图2、Saber 软件中的负载编辑工具

对于电机之类的感性负载,Saber软件中有专用的各种电机模型,包括各种航天器中常用的直流无刷电机以及永磁同步电机,设计人员在获取电机的基本电气参数后,就可以精确的模拟电机在各种工作情况下(启动、运行、制动等)电压电流工作情况。Saber 中电机负载模型及其仿真结果如图3所示:

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图3、Saber 软件中电机负载模型及其仿真结果

Saber软件同时还提供了图形化的电机建模工具,无需理解电机模板参数,利用数据手册就可直观的建立直流有刷电机模型。当然,Saber也可以从专业的电机设计软件如JMAG等工具中直接导入电机模型。

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图4、根据数据手册建立电机模型

为了提高供电效率,在系统供配电设计中,会采用了大量的DC/DC 模块。一般情况下,可将DC/DC 模块看作容性负载,而供配电网络中的供电线缆存在一定的寄生电感及电容。

因此在电源系统在通过线缆向DC/DC 提供能量时,供电电源输出端、线缆及DC/DC 模块输入端存在一定的阻抗匹配问题。当模块间功率接口出现失配问题时,就可能引起母线电压的急剧抖动和振荡,导致DC/DC 模块及其它负载工作异常甚至损坏。

Saber 软件提供了DC/DC 模块的功能模型,设计人员可利用DC/DC 模块的数据手册轻松的建立DC/DC 模块的模型,用于航天器供配电系统仿真。DC/DC 模块模型仿真电路及仿真结果示意如图5所示:

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图5、Saber 软件中DC/DC 模型仿真电路及其仿真结果

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