SPICE for Power Electronics and Electric Power [2nd ed] 0849334187, 9780849334184

Table of contents :
SPICE for Power Electronics and Electric Power Second Edition......Page 1
Preface......Page 11
The Authors......Page 14
PSpice Software and Program Files......Page 17
Table of Contents......Page 18
1.1 INTRODUCTION......Page 26
1.3 TYPES OF SPICE......Page 27
1.4 TYPES OF ANALYSIS......Page 28
1.6 DESCRIPTIONS OF SIMULATION SOFTWARE TOOLS......Page 30
1.7.1 PSPICE A/D......Page 31
1.7.3 ORCAD CAPTURE......Page 32
1.8 PSPICE SCHEMATICS VS. ORCAD CAPTURE......Page 34
1.9.1 WEB SITES WITH FREE SPICE MODELS......Page 35
1.9.3 SPICE AND CIRCUIT SIMULATION INFORMATION SITES......Page 36
Suggested Reading......Page 37
2.2 INPUT FILES......Page 39
2.4 ELEMENT VALUES......Page 41
2.5 CIRCUIT ELEMENTS......Page 43
2.6 ELEMENT MODELS......Page 44
2.7 SOURCES......Page 45
2.8 OUTPUT VARIABLES......Page 46
2.9 TYPES OF ANALYSIS......Page 48
2.10 PSPICE OUTPUT COMMANDS......Page 50
2.11 FORMAT OF CIRCUIT FILES......Page 52
2.12 FORMAT OF OUTPUT FILES......Page 53
2.13 EXAMPLES OF PSPICE SIMULATIONS......Page 54
2.13.1 PSPICE SCHEMATICS LAYOUT......Page 65
2.13.3 PROBE......Page 67
2.14 IMPORTING MICROSIM SCHEMATICS IN ORCAD CAPTURE......Page 69
2.3......Page 74
2.8......Page 75
2.11......Page 76
APPENDIX A: Running PSpice on PCs......Page
3.2.1 VOLTAGE OUTPUT......Page 77
3.2.2 CURRENT OUTPUT......Page 79
3.2.3 POWER OUTPUT......Page 80
3.3.2 CURRENT OUTPUT......Page 83
3.5 NOISE ANALYSIS......Page 85
3.6 SUMMARY......Page 86
4.2.1 PULSE SOURCE......Page 88
4.2.2 PIECEWISE LINEAR SOURCE......Page 90
4.2.3 SINUSOIDAL SOURCE......Page 91
4.2.3.1 Typical Statements......Page 92
4.2.4 EXPONENTIAL SOURCE......Page 93
4.2.5 SINGLE-FREQUENCY FREQUENCY MODULATION SOURCE......Page 94
4.2.5.1 Typical Statements......Page 95
4.3.1 INDEPENDENT VOLTAGE SOURCE......Page 96
4.3.2 INDEPENDENT CURRENT SOURCE......Page 97
4.4.1 POLYNOMIAL SOURCE......Page 98
4.4.2 VOLTAGE-CONTROLLED VOLTAGE SOURCE......Page 101
4.4.3 CURRENT-CONTROLLED CURRENT SOURCE......Page 102
4.4.4.1 Typical Statements......Page 103
4.4.5 CURRENT-CONTROLLED VOLTAGE SOURCE......Page 104
4.5 BEHAVIORAL DEVICE MODELING......Page 105
4.5.1 VALUE......Page 107
4.5.1.1 Typical Statements......Page 108
4.5.2.1 Typical Statements......Page 109
4.5.4 FREQ......Page 110
SUMMARY......Page 111
Suggested Reading......Page 112
4.2......Page 113
4.9......Page 114
4.14......Page 115
4.16......Page 116
5.2 MODELING OF ELEMENTS......Page 117
5.2.1 SOME MODEL STATEMENTS......Page 119
5.4.1 RESISTOR......Page 120
5.4.2 CAPACITOR......Page 123
5.4.3 INDUCTOR......Page 124
5.4.3.1 Some Inductor Statements......Page 126
5.5 MAGNETIC ELEMENTS AND TRANSFORMERS......Page 128
5.5.1 LINEAR MAGNETIC CIRCUITS......Page 129
5.5.2 NONLINEAR MAGNETIC CIRCUITS......Page 133
5.7 SWITCHES......Page 141
5.7.1 VOLTAGE-CONTROLLED SWITCH......Page 143
5.7.2 CURRENT-CONTROLLED SWITCH......Page 146
5.7.3 TIME-DEPENDENT SWITCHES......Page 149
SUMMARY......Page 150
5.3......Page 153
5.10......Page 154
5.12......Page 155
5.16......Page 156
5.17......Page 157
6.2 MODELS......Page 159
6.2.2 .SUBCKT (SUBCIRCUIT)......Page 160
6.2.3 .ENDS (END OF SUBCIRCUIT)......Page 161
6.2.4 .FUNC (FUNCTION)......Page 162
6.2.5 .GLOBAL (GLOBAL)......Page 163
6.2.6 .LIB (LIBRARY FILE)......Page 164
6.2.7 .INC (INCLUDE FILE)......Page 165
6.2.8 .PARAM (PARAMETER)......Page 166
6.2.9 .STEP (PARAMETRIC ANALYSIS)......Page 167
6.3 TYPES OF OUTPUT......Page 169
6.3.2 .PLOT (PLOT)......Page 170
6.3.3 .PROBE (PROBE)......Page 171
6.3.4 PROBE OUTPUT......Page 172
6.4 OPERATING TEMPERATURE AND END OF CIRCUIT......Page 176
6.5 OPTIONS......Page 177
6.6 DC ANALYSIS......Page 178
6.6.2 .NODESET (NODESET)......Page 180
6.6.3 .SENS (SENSITIVITY ANALYSIS)......Page 181
6.6.4 .TF (SMALL-SIGNAL TRANSFER FUNCTION)......Page 184
6.6.5 .DC (DC SWEEP)......Page 187
6.7 AC ANALYSIS......Page 192
6.8 NOISE ANALYSIS......Page 196
6.9.1 .IC (INITIAL TRANSIENT CONDITIONS)......Page 200
6.9.2 .TRAN (TRANSIENT ANALYSIS)......Page 201
6.10 FOURIER ANALYSIS......Page 205
6.11 MONTE CARLO ANALYSIS......Page 208
6.12 SENSITIVITY AND WORST-CASE ANALYSIS......Page 214
SUMMARY......Page 217
6.3......Page 218
6.5......Page 219
6.8......Page 220
6.15......Page 221
6.19......Page 222
7.2 DIODE MODEL......Page 223
7.4 DIODE CHARACTERISTICS......Page 226
7.5 DIODE PARAMETERS......Page 228
7.5.1 MODELING ZENER DIODES......Page 232
7.5.2 TABULAR DATA......Page 233
7.6 DIODE RECTIFIERS......Page 236
SINGLE-PHASE FULL-WAVE CENTER-TAPPED RECTIFIER......Page 256
SINGLE-PHASE BRIDGE RECTIFIER......Page 257
THREE-PHASE BRIDGE RECTIFIER......Page 258
7.2......Page 259
7.7......Page 260
7.11......Page 261
7.12......Page 262
8.2 DC SWITCH CHOPPER......Page 263
8.3 BJT SPICE MODEL......Page 267
8.4 BJT PARAMETERS......Page 270
8.5 EXAMPLES OF BJT CHOPPERS......Page 275
8.6 MOSFET CHOPPERS......Page 284
8.7 MOSFET PARAMETERS......Page 289
8.8 EXAMPLES OF MOSFET CHOPPERS......Page 296
8.9 IGBT MODEL......Page 298
DC BUCK CHOPPER......Page 303
8.11 SUMMARY......Page 305
Suggested Reading......Page 306
8.3......Page 307
8.6......Page 308
8.11......Page 309
8.16......Page 310
9.2 VOLTAGE-SOURCE INVERTERS......Page 311
9.3 CURRENT-SOURCE INVERTERS......Page 333
Single-Phase Half-Bridge Inverter......Page 340
Single-Phase Full-Bridge Inverter with PWM Control......Page 341
Three-Phase Bridge Inverter......Page 342
Single-Phase Current-Source Inverter......Page 343
Three-Phase Current-Source Inverter......Page 344
9.1......Page 346
9.5......Page 347
9.9......Page 348
9.13......Page 349
10.2 RESONANT-PULSE INVERTERS......Page 350
10.3 ZERO-CURRENT SWITCHING CONVERTERS (ZCSC)......Page 357
10.4 ZERO-VOLTAGE SWITCHING CONVERTER (ZVSC)......Page 362
Single-Phase Half-Bridge Resonant Inverter......Page 366
Single-Phase Full-Bridge Resonant Inverter......Page 367
Parallel Resonant Inverter......Page 368
ZCSC......Page 369
ZVSC......Page 370
10.1......Page 371
10.4......Page 372
10.8......Page 373
10.14......Page 374
11.2 AC THYRISTOR MODEL......Page 375
11.4 EXAMPLES OF CONTROLLED RECTIFIERS......Page 384
11.5 SWITCHED THYRISTOR DC MODEL......Page 408
11.7 EXAMPLE OF FORCED-COMMUTATED RECTIFIERS......Page 409
11.8 LABORATORY EXPERIMENTS......Page 422
Single-Phase Half-Wave Controlled Rectifier......Page 423
Single-Phase Full-Wave Controlled Rectifier......Page 424
SUMMARY......Page 425
11.1......Page 426
11.5......Page 427
11.11......Page 428
11.16......Page 429
12.2 AC THYRISTOR MODEL......Page 430
12.4 EXAMPLES OF AC VOLTAGE CONTROLLERS......Page 431
Single-Phase AC Voltage Controller......Page 456
Three-Phase AC Voltage Controller......Page 458
12.3......Page 459
12.8......Page 460
13.2 OP-AMP CIRCUITS......Page 461
13.2.2 AC LINEAR MODELS......Page 462
13.2.3 NONLINEAR MACROMODELS......Page 463
13.3 CONTROL SYSTEMS......Page 474
13.4 SIGNAL CONDITIONING......Page 480
13.5 CLOSED-LOOP CURRENT CONTROL......Page 490
13.3......Page 498
13.8......Page 500
14.2 DC MOTOR CHARACTERISTICS......Page 501
14.3 INDUCTION MOTOR CHARACTERISTICS......Page 508
SUGGESTED READING......Page 512
14.3......Page 513
14.6......Page 514
15.2 LARGE CIRCUITS......Page 515
15.5 LONG TRANSIENT RUNS......Page 516
15.6.1 DC SWEEP......Page 517
15.6.2 BIAS-POINT CALCULATION......Page 519
15.6.3 TRANSIENT ANALYSIS......Page 522
15.7 ANALYSIS ACCURACY......Page 523
15.8 NEGATIVE COMPONENT VALUES......Page 524
15.9.1 MODEL PARAMETERS OF DIODES AND TRANSISTORS......Page 525
15.9.4 QUASI-STEADY-STATE CONDITION......Page 526
15.10 FLOATING NODES......Page 530
15.11 NODES WITH FEWER THAN TWO CONNECTIONS......Page 534
15.12 VOLTAGE SOURCE AND INDUCTOR LOOPS......Page 535
15.14 RUNNING SPICE FILES ON PSPICE......Page 536
15.15 USING EARLIER VERSION OF SCHEMATICS......Page 537
15.1......Page 538
15.2......Page 539
A.1 INSTALLING PSPICE SOFTWARE IN PCS......Page 541
A.2 CREATING INPUT CIRCUIT FILES......Page 542
A.3 RUNNING DOS COMMANDS......Page 544
A.4 PSPICE DEFAULT SYMBOL LIBRARIES......Page 546
Bibliography......Page 549
Reference Table I......Page 550
Reference Table II......Page 551