电子电路仿真软件的建立

1快速暂态作用下的等效模型文献

结合MOV中ZnO晶粒和晶界的导电过程给出了一个等效电路模型，如图4所示。该模型对冲击电流和快速暂态脉冲均有良好的响应。其中:R表示ZnO晶粒线性电阻;R(i)表示MOV模型的非线性电阻。该模型可以由MOV的整个伏安特性来进行估计。R(T)为一个高温电阻，和温度有关，只在小电流区域(＜1A)内有用，用冲击电流模拟时可以忽略。电容C和电压陡度与温度有关。L是模拟内部和外部磁场的电感，在暂态脉冲下，L能模拟形成波头的过冲。MOV的陡脉冲响应能力是考核MOV性能的一个重要的指标，在陡脉冲下会有很多有趣的现象，这点在后面会进行阐述。

2实际使用的仿真模型

在基于PSPICE仿真时，如果对于不同的浪涌源，都去建立一个对应的模型来进行仿真显然是不合适的，因此需要一个实用而且有一定精度，能表征MOV的伏安特性曲线的仿真模型来进行仿真研究。结合小电流区、大电流冲击下、快速暂态脉冲下的各种电路结构，建立了一个实用的仿真模型。图中:R_Series是为了便于数学收敛，它的取值大约在100nΩ;L_Series和C_Par分别代表了晶粒电感和晶界电容，它们的取值因建模对象的不同而不同，需要实际测量后确定;R_Var是表征MOV非线性的特征参数，MOV的伏安特性主要由该电阻控制，该电阻在算法上是一个电流控制电压源，它的表达式如下所示:lgu=P1+P2+P3+P4。式中P1=b1;P2=b2lgi;P3=b3exp(－lgi);P4=b4exp［lgi］。b1、b2、b3、b4是模型中定义的特征参数。

3模型在不同源下的响应特性和实验

验证上节结合小电流低电场区模型、冲击等效模型、快速暂态模型建立了实用仿真模型，该节对建立的模型进行仿真试验，试验用不同的源对模型进行考验，分析其响应波形。对低压配电系统中常用的MOV，例如U1mA=620V，Uac=385V的MOV确定其仿真参数。

3.18/20μs电流波冲击下:在约20kA的8/20μs的电流波冲击下，模型的电压响应波形如图6所示。从上述波形可以看出，电压响应时间要快于电流波先到达峰值，并且在峰值过后，能缓慢的下降。在8/20μs冲击电流发生反冲的时候，模型能够准确响应产生负压，如图6所示。波尾产生的一系列高频振荡可以认为是LC回路产生的串联谐振，对残压数据的读取无影响，可忽略不计［5］。

3.2陡脉冲作用下在上升速率为2ns，幅值为1kV的方波作用下，模型的电压波形如图7所示。从上述波形可以看出，模型对纳秒陡脉冲有着很好的响应特性，在波前2～5ns的过程中，因为MOV电感的存在，会出现一个过冲，这在实际测量中也存在;随后的时间内模型发挥了限制电压的作用，将陡脉冲的电压限制在一定的幅值以内，响应效果很好。本文来自于《科学技术与工程》杂志。科学技术与工程杂志简介详见

4小结

(1)分析了MOV在小电流低电场区、大电流冲击下、快速暂态脉冲等环境下的等效模型。模型不仅考虑了电气特点，还考虑了极化等介质围观效应，并能够结合实践工程来确定等效电路中的参数，实践证明模型能反映MOV的非线性特性，且具有一定的精度。(2)在实际仿真试验中，不可能对同一试品建立如此多的模型来测试，因此需要考虑在各种环境下，开发一种能对大多浪涌环境都具有响应能力，并具有一定精度的模型。对开发的模型进行了在8/20μs和上升陡度为2ns的纳秒方波下测试，测试结果表明，建立的模型能准确响应，并效果良好。

作者：刘艳 张其林 李祥超 单位：南京信息工程大学大气物理学院