ansys電磁電機仿真：一步一步學 PExprt 和 Simplorer 聯合仿真

2019-07-01  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

一步一步學 PExprt 和 Simplorer 聯合仿真

關于 simplorer 的一些基本操作問題,大家可以到我的那個基礎性的帖子中去了解一下:

借助 Simplorer 進行電路仿真

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

此篇聯合仿真的帖子,要比上面基礎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于其他公司的仿真軟件的優勢在于:

可以多個軟件互相合作進行多領域仿真,每個軟件都有各自的優勢和特點。

并且每個軟件都互相留有其他軟件相對應的接口,一個軟件仿真晚了,可以將其仿真生產的模型導入下一個軟件進行進一步的仿真。

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) 兩者之間是如何協同合作的吧。莊工在在線研討會的資料中也講到的兩者是如何進行仿真的,并給出了例子:

上面給出的例程比較難,我們可以先從簡單的開始,慢慢的去學習、熟悉。

下面,我們就開始體驗 PExprt 和 Simplorer 的聯合仿真吧。首先,我們利用 simplorer 仿真一個 BUCK 電路,然后利用 PExprt 設計 BUCK 電路中的電感,最后將設計好的模型導入 Simplorer 進行聯合仿真。

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中的原件模型對其進行設置,下面是幫助文件中對原件模型的介紹:

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比:

提 示

給個小提示,經常我們有的時候要查看某個原件的電壓和電流的時候發現其不在仿真輸出當中,這是因為你沒有勾選相應原件的電壓電流等參數:

在 simplorer 中我們進行了簡單的電路仿真之后,我們現在進入 PExprt 進行電感的設計,然后將在 PExprt 中設計好的電感模型再導入 simplorer 中進行聯合仿真:

根據在 simplorer 中的仿真結果(重點是通過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 中進行相應的參數輸入:

輸入參數完畢之后,接下來的任務就是選定一個品牌的磁性材料。具體的設計就交給 PExprt 吧,它會很快給出設計結果:

下面是 PExprt 運行完畢之后給出的設計結果;從設計結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 還給出了每個組合的損耗圖示,讓設計者一目了然,可以很快的了解哪種組合的損耗最低。

PExprt 還給出了更加詳細的數據:

選定一個損耗最低的進行模型生成,用于導入 simplorer 中進行仿真分析:

使用 PEmag 進行分析:

使用 PEmag 打開后的情形:

繼續進行模型生成:

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:

能量:

生成 simplorer 的模版文件:

下面進入 simplorer,將 Pexprt 生成的電感模型導入進行分析,可以利用下面的命令導入:

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

在模型上點擊右鍵,我們還可以對模型進行相應的編輯:

用 PExprt 生成的模型來代替原來的電感,從而來驗證 PExprt 設計的電感是否準確:

瞬態值:

從上面的仿真分析中,可以看出 PExprt 的設計結果是合理的,從而驗證了 PExprt 可以幫助設計者很快的設計出合理的電感。

仿真完開環的 BUCK 之后我們來繼續閉環的 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),可以從開關電源庫中找到。

一類補償器-單極點補償器:

二型:極點零點補償器;

三型:雙極點雙零點補償器:

下面我們利用三型進行仿真電路的搭建:

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