ansys電磁電機(jī)仿真：一步一步學(xué) PExprt 和 Simplorer 聯(lián)合仿真

2019-07-01  by:CAE仿真在線  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

一步一步學(xué) PExprt 和 Simplorer 聯(lián)合仿真

關(guān)于 simplorer 的一些基本操作問(wèn)題,大家可以到我的那個(gè)基礎(chǔ)性的帖子中去了解一下:

借助 Simplorer 進(jìn)行電路仿真

http://bbs.21dianyuan.com/142509.html

此篇聯(lián)合仿真的帖子,要比上面基礎(chǔ)性的帖子更深入一些。

大家都知道 ANSYS 公司的系列仿真軟件相對(duì)于其他公司的仿真軟件的優(yōu)勢(shì)在于:

可以多個(gè)軟件互相合作進(jìn)行多領(lǐng)域仿真,每個(gè)軟件都有各自的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。

并且每個(gè)軟件都互相留有其他軟件相對(duì)應(yīng)的接口,一個(gè)軟件仿真晚了,可以將其仿真生產(chǎn)的模型導(dǎo)入下一個(gè)軟件進(jìn)行進(jìn)一步的仿真。

ANSYS 的仿真軟件很多,在這里我們就看看 PExprt (磁路仿真軟件) 和 Simplorer (電路仿真軟件) 兩者之間是如何協(xié)同合作的吧。莊工在在線研討會(huì)的資料中也講到的兩者是如何進(jìn)行仿真的,并給出了例子:

上面給出的例程比較難,我們可以先從簡(jiǎn)單的開始,慢慢的去學(xué)習(xí)、熟悉。

下面,我們就開始體驗(yàn) PExprt 和 Simplorer 的聯(lián)合仿真吧。首先,我們利用 simplorer 仿真一個(gè) BUCK 電路,然后利用 PExprt 設(shè)計(jì) BUCK 電路中的電感,最后將設(shè)計(jì)好的模型導(dǎo)入 Simplorer 進(jìn)行聯(lián)合仿真。

BUCK 電路的工作情況

輸入電壓:42V0

輸出電壓:12V0

輸出功率:60Wl

工作頻率:200K

下面是在 Simplorer 中搭建 BUCK 電路的仿真模型,我們先從簡(jiǎn)單的模型入手,逐漸深入。

上圖中的原件我們都可以從 simplorer 給出的仿真元件庫(kù)中找到,基本的電阻電感電容可以從這里找到:

電壓源和非理想 BUCK 開關(guān)模型可以從下面找到:

在這里我們用到的二極管,為非理想模型,我們可以借助基本原件庫(kù)中的原件模型對(duì)其進(jìn)行設(shè)置,下面是幫助文件中對(duì)原件模型的介紹:

下面是仿真輸出的電壓波形:

電感 L1 上的電壓和電流波形:

可以新建波形,或者向已有的波形中添加波形方便對(duì)比:

提 示

給個(gè)小提示,經(jīng)常我們有的時(shí)候要查看某個(gè)原件的電壓和電流的時(shí)候發(fā)現(xiàn)其不在仿真輸出當(dāng)中,這是因?yàn)槟銢](méi)有勾選相應(yīng)原件的電壓電流等參數(shù):

在 simplorer 中我們進(jìn)行了簡(jiǎn)單的電路仿真之后,我們現(xiàn)在進(jìn)入 PExprt 進(jìn)行電感的設(shè)計(jì),然后將在 PExprt 中設(shè)計(jì)好的電感模型再導(dǎo)入 simplorer 中進(jìn)行聯(lián)合仿真:

根據(jù)在 simplorer 中的仿真結(jié)果(重點(diǎn)是通過(guò)電感上的電壓和電流波形,可以知道電感上的電流紋波大小),在 PExprt 中進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)輸入:

輸入?yún)?shù)完畢之后,接下來(lái)的任務(wù)就是選定一個(gè)品牌的磁性材料。具體的設(shè)計(jì)就交給 PExprt 吧,它會(huì)很快給出設(shè)計(jì)結(jié)果:

下面是 PExprt 運(yùn)行完畢之后給出的設(shè)計(jì)結(jié)果;從設(shè)計(jì)結(jié)果中我們可以看到所有的組合類型(包括不同的磁芯,不同的磁性材料);

PExprt 還給出了每個(gè)組合的損耗圖示,讓設(shè)計(jì)者一目了然,可以很快的了解哪種組合的損耗最低。

PExprt 還給出了更加詳細(xì)的數(shù)據(jù):

選定一個(gè)損耗最低的進(jìn)行模型生成,用于導(dǎo)入 simplorer 中進(jìn)行仿真分析:

使用 PEmag 進(jìn)行分析:

使用 PEmag 打開后的情形:

繼續(xù)進(jìn)行模型生成:

可以生成各種軟件用的文件:

模型在 MAXWELL 2D 中:

借助 MAXWELL 2D 我們還可以查看損耗分布:

電流密度:

磁場(chǎng):

能量:

生成 simplorer 的模版文件:

下面進(jìn)入 simplorer,將 Pexprt 生成的電感模型導(dǎo)入進(jìn)行分析,可以利用下面的命令導(dǎo)入:

下面是利用 pexprt 生成的模型,利用此模型可以測(cè)量電感的各種損耗,例如導(dǎo)線損耗,磁芯損耗,平均損耗等:

在模型上點(diǎn)擊右鍵,我們還可以對(duì)模型進(jìn)行相應(yīng)的編輯:

用 PExprt 生成的模型來(lái)代替原來(lái)的電感,從而來(lái)驗(yàn)證 PExprt 設(shè)計(jì)的電感是否準(zhǔn)確:

瞬態(tài)值:

從上面的仿真分析中,可以看出 PExprt 的設(shè)計(jì)結(jié)果是合理的,從而驗(yàn)證了 PExprt 可以幫助設(shè)計(jì)者很快的設(shè)計(jì)出合理的電感。

仿真完開環(huán)的 BUCK 之后我們來(lái)繼續(xù)閉環(huán)的 BUCK。我們知道 simplorer 中含有各種反饋模型(包含了常用的 1 2 3 種模型),可以從開關(guān)電源庫(kù)中找到。

一類補(bǔ)償器-單極點(diǎn)補(bǔ)償器:

二型:極點(diǎn)零點(diǎn)補(bǔ)償器;

三型:雙極點(diǎn)雙零點(diǎn)補(bǔ)償器:

下面我們利用三型進(jìn)行仿真電路的搭建:

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