Simplorer的案例
基于Maxwell與Simplorer的電磁閥動態響應仿真
基于Maxwell與Simplorer的電磁閥動態響應仿真
Maxwell中的Simplorer軟件是電路和其他求解場的一個耦合場平臺，他可以耦合電磁場和電路，溫度場和電路，本次以電磁閥為例，本身的場路耦合可以在Maxwell里的circuit實現，采用Simplorer進行聯合仿真主要是考慮以下兩點：
（1）Maxwell的circuit中元器件類型不全，比如穩壓二極管；
（2）Simplorer中可以搭建電磁閥閥芯運動部分。
一、聯合仿真關鍵點
聯合仿真的關鍵點如下腦圖所示。
聯合仿真關鍵點
Maxwell部分
仿真部分必須包含motion，繞組的激勵必須設定為外電路，并且要設定運行與Simplorer耦合仿真。（Simplorer與twinbuilder是一樣的，新版叫twinbuilder）
2.耦合傳遞數據
Simplorer與Maxwell仿真是弱耦合的方式實現的，Maxwell向Simplorer傳遞的是電磁力，Simplorer向Maxwell傳遞的是位移。
3.Simplorer部分
質量塊為運動部件整體的質量，所有的力均作用在質量塊到out的連線上，力的方向根據組件標記的紅點確定。
4.其他注意點
需添加電磁閥質量塊限位，需添加初始力，彈簧需設定胡克系數。本部分在Maxwell內進行motion設定時也有相應設定，但是與Simplorer聯合仿真時失效。
二、聯合仿真步驟
對于大部分仿真者來說，以上的關鍵點就能夠指導進行聯合仿真了，為了鞏固知識點，我們把軟件的一些截圖貼出來供大家參考
1、繞組激勵設定
繞組激勵類型設定為外電路。
展開 ANSYS知識庫 | Simplorer相關：后處理問題（一）
問題描述：如何導入外部數據進行FFT分析以及注意事項
解決辦法：Simplorer導入的外部仿真分析或者測試數據暫時無法像Maxwell一樣直接進行FFT分析，需要在Simplorer將上述數據作為激勵源導入Simplorer中，然后再通過后處理進行FFT分析。
注意事項：實際測試時，由于儀器設備測試精度與外部仿真分析數據精度的差異，上述數據默認的X時間軸單位可能不采用國際單位s，例如會采用ms,us,ns等。然而在將上述數據導入的過程中，Simplorer會默認上述X時間軸單位采用國際單位s，所以上述數據在導入前必須對X時間軸在第三方軟件中進行必要的前處理。
★ 方法一：外部數據X時間軸單位轉換方法在此省略，主要介紹在Simplorer中進行數據處理的方法。
進入Simplorer模型庫：Simplorer Component > Simplorer Element > Basic Elements.> Tools > Time Functions
在打開的Time Functions窗口中，選擇“DATAPAIRS：2D Look-up Table”并拖拽到電路編輯窗口。
展開 ANSYS知識庫 | Simplorer相關：后處理問題（二）
問題描述：Simplorer如何觀測并更新仿真分析的結果
解決辦法：有三個辦法
★ 方法一：軟件默認仿真分析完成以后更新數據（可加快仿真分析進程）
點擊菜單Tools > Options > Simplorer Options
在彈出的Simplorer Options窗口中，不選擇“Update reports during simulation”
非動態更新Simplorer Options選項窗口
★ 方法二：在仿真分析過程中，手動更新仿真分析數據
點擊菜單：Simplorer Circuit > Results > update all reports
★ 方法三：在仿真分析過程中自動、實時更新仿真分析數據，類似示波器功能（可能會降低仿真分析速度）
點擊菜單Tools > Options > Simplorer Options
在彈出的Simplorer Options窗口中，選擇“Update reports during
展開 ANSYS知識庫 | Simplorer相關：后處理問題（三）
5、在Simplorer中如何選擇在求解時是否計算某些電氣信號？
問題描述：
用Simplorer仿真時，可以選擇工程文件中的電氣信號在求解時是否計算，以方便客戶選擇只計算關鍵電氣信號，提高仿真速度。
ANSYS知識庫 | Simplorer相關：建模問題（二）
3、Simplorer如何生成壓縮仿真分析工程文件？
問題描述：Simplorer可生成壓縮仿真分析工程文件，壓縮后的工程文件便于通過郵件附件傳送；同時，壓縮后的工程文件在解壓后關聯的Q3D的工程文件鏈接不會丟失。
解決辦法：
打開Simplorer工程文件，在工程欄選擇“File->Archive”選擇壓縮路徑，同時工程師可設置壓縮文件的說明文件。
ANSYS知識庫 | Simplorer相關：建模問題（一）
1、Simplorer如何封裝模型并生輸出到用戶自定義模型庫？
問題描述：將Simplorer中搭建的模型封裝起來并輸出、保存為用戶自定義的模型庫。
解決辦法：
★ 首先，用戶需在Simplorer中需要添加子電路，并定義子電路的輸入輸出端口。
★ 然后，用戶可在主電路中看到模型的封裝模型。
★ 單擊Project Manager→**project→**Design→Definitions→Components→子電路名稱（例如，本例中的子電路名稱為Lisn1）→Export to Library
★ 子電路封裝輸出以后，用戶可在Component Libraries的用戶自定義模型庫中找到以封裝好的模型“Lisn1”，上述封裝模型在Simplorer設計中復用。
2、如何在Simplorer中定義任意波形的電壓源？
問題描述：在Simplorer中，除了可以定義正弦波、方波、三角波等標準的電壓源外，還可以有方便的方法定義任意波形的電壓源。
解決辦法：
★ 步驟：
在Simplorer庫文件中，添加標準的電壓源器件“Voltage Source”，左鍵雙擊器件，在彈出的對話框中選擇“Use Pin”。
在Simplorer庫文件中選擇標準器件“DATAPAIRS”，并搭成如下的原理圖。
展開 基于 Simplorer 和 Maxwell 的永磁無刷直流電動機的設計仿真
基于 Simplorer 電機的建模
Simplorer 是功能強大的多域機電系統設計與仿真分析軟件，可以對機電驅動系統、熱力系統、傳動系統、傳感器設備、電磁場領域和電力電子系統進行仿真分析。
Simplorer 建模的基本步驟為：查找、放置所需要元件，元件連接，元件屬性設置，輸出變量設置，求解屬性設置，仿真結果顯示設置。
將 Maxwell 2D導入到軟件Simplorer 中，可建立基于Simplorer 的永磁無刷直流電機的模型。
仿真結果分析
設計的聯合仿真部分結果如圖４～圖６所示。
從圖４，可以看出電機穩定之后，平均轉速為 4166ｒ/ min。與理論額定轉速 4000ｒ/ min相差在誤差范圍之內，是符合設計要求的。
通過添加輸出變量的方式，＝Moving 1 ．Torque ×4166 / 9.55 ，可以從輸出功率曲線中看出，電機穩定之后輸出功率的平均值為 101.52 Ｗ。
同樣，輸入功率＝輸出＋機械損耗＋鐵耗＋銅耗＋附加損耗＋開關管損耗，可以從輸入曲線圖中得出，穩定之后的輸入功率平均值為 119.43 Ｗ。從而可計算出該電機的平均效率為 85 ％，是符合基本設計要求的。
樣機實驗數據與仿真數據對比
根據上述的設計，試制了一款樣機，給電機加 115 Ｖ的直流電壓，調速到 6000 ｒ/ min，用測功機測試。樣機與仿真的數據對比如表１所示。
通過表１的對比可知， Maxwell 軟件的仿真值與樣機的實測數據比較接近，在誤差的允許范圍之內，電機性能滿足設計的要求。
展開 Simplorer系統設計仿真技術
ANSYS Simplorer是直觀易用、多物理域、多層次的系統仿真軟件，能夠幫助工程師實現復雜的高精度快速設計、仿真分析與優化設計，包括：電機、電磁、電源和其它機電一體化系統。隨著產品設計層次的提升，部件、組件直至整個系統的融合越來越緊密。Simplorer具有無縫集成的多種系統級建模技術（包括：電路、框圖、狀態機、等式等）和建模語言，能夠在同一個原理圖中實現復雜系統設計，是高精度系統建模和仿真分析的理想工具。http://mp.weixin.qq.com/s/hk6zZc4Qk0YhCGo6habrFg
ECE/ROM模型提取與Simplorer系統集成培訓
ECE/ROM模型提取與Simplorer系統集成，時間：2017年7月12日，20:00--21:00：報名地址：http://event.31huiyi.com/615703337
會議介紹ROM（降階模型）非常適合于高保真、多域系統仿真，ECE（等效電路）模型作為ROM模型的一種，與Simplorer系統集成，可有效平衡傳統“場路協同”方法帶來的仿真速度與精度難以兼顧的問題。本主題將詳細向您介紹ROM的基本概念、ROM生成的流程，以及IPM/SRM電機、單體電池、電池包等部件的ECE ROM具體生成方法與部分重點流程。
展開 Ansoft產品 > Simplorer
Simplorer?是一個功能強大的跨學科多領域的高性能系統仿真軟件，適合于進行電機、電力電子裝置及系統、交直流傳動、電源、電力系統、汽車部件、汽車電子與系統、航空、航天、船舶裝置與控制系統、軍事裝備仿真。
Simplorer?產品功能詳情
來自Ansoft中國
【10月18-21日】變壓器、電磁閥等機電產品Maxwell和Simplorer場路耦合工程應用專題
一、給方法解決以下關鍵問題：
1、仿真分析結果主要在于經驗積累，12年以上正脈工程應用專家帶你答疑解惑
2、有效掌握變壓器、電磁閥機電產品Maxwell和Simplorer場路耦合工程分析方法+實操模型訓練
3、所有實例緊緊圍繞變壓器、電磁閥等機電產品Maxwell和Simplorer場路耦合工程分析為核心目標，進行實操模擬訓練
二、12個實例模型貼近工程實戰操作：
實例01：螺旋線圈磁場仿真
實例02：磁場類型問題分析
實例03：電場類型問題分析
實例04：電動機2D場分析
實例05：電磁閥3D場分析
實例06：穩壓電路分析
實例07：直流電動機電流和速度控制分析
實例08：三相PWM整流橋電動機C模型分析
實例09：電磁制動器場路耦合分析
實例10：無線充電器場路耦合分析
實例11：永磁電機場路耦合分析
實例12：電磁爐場路耦合分析
三、差異化、效果保證：
1、實戰：專注CAE仿真計算12年，有自己的超算中心，積累了大量的項目工程案例
2、原理：帶領學員訓練實操過程，注重步驟和設置原理
3、系統：7600+學員反饋、工程實例更新與精選，形成系統的版權知識體系
4、響應：自主師資與合伙人模式，可直接對接客戶問題，即時做出響應
5、效果：所有學員提供高配筆記本、工程模型、電子資料、操作軟件、操作指導與反饋
四、增值服務
持本人學生證或教師證享有9折優惠；一個單位同時報名2人享有9折優惠； 一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優惠。
展開 
Simplorer R18 新功能及電機矢量控制和高性能開關電源應用培訓
《Simplorer R18新功能及電機矢量控制和高性能開關電源應用》，時間：5月24日晚上8點，報名鏈接：http://event.31huiyi.com/615679045
【汽車設計】自動化電池組設計
ANSYS Simplorer 電池單位模型實例，包含六參數電路模型（上）和代表一個電池單元和冷卻通道的熱模型（下）
采用穩態液體冷卻的GM24 單元模塊原型設計，可用于試驗驗證。
電池單位模型系統
為解決上述設計挑戰，GM 的研究人員在Simplorer 中對完整電池組域進行拆分，以創建電池單位模型的表達。單位模型是一個或多個電池單元與相鄰冷卻通道的組合。研究團隊使用現成的Simplorer 組件來表示內部電阻、電容以及電氣和熱行為源，根據電路和熱傳遞建模的理論和經驗公式創建多個不同單位模型。完成后，將這些電池單位方便地存儲在Simplorer 用戶庫中，方便電池組設計師今后使用。在電池組中，獨立單元通過電線并聯以構成單元組，單元組用電線串聯以構成模塊。為了能夠自動復制電池單位、單元組和模塊，并連接在一起構成電池組，CAEBAT 團隊開發了一種用Python 編寫的、對Simplorer 用戶界面的擴展程序，這樣只要求輸入幾個整數值就能指定電池組配置。在定位、走線和分層布局完成后，Simplorer 擴展程序會添加用VHDL-AMS 建模語言編寫的定制組件來代表冷卻劑歧管，以及表示駕駛方式的瞬態載荷。然后，電池組設計人員可以改變電池組中任何獨立單位的參數，以分析可能的熱散逸，或者將其替換為用戶庫中的其它電池單位，以考慮多種單元至單元制造方案的影響。這種自動化與靈活性的結合使CAEBAT團隊能夠評估多種電池組配置方案，考慮冷卻器流動速率的不同特征，并預測對駕駛方式（例如US06）的熱和電氣響應。
“ 自動化與靈活性的結合使CAEBAT 團隊能夠評估多種電池配置。
驗證和后續工作
GM 的研究人員將24 單元電池參考模塊的Simplorer 模型與實驗測試結果進行對比，從而對系統級的方案進行驗證。
展開 干貨 | ANSYS新能源電池包散熱仿真解決方案
1.3 使用Simplorer生成LTI ROM
ANSYS在系統仿真軟件Simplorer中開發了專門用于生成LTI ROM的工具（如圖2），使用該工具可以根據上一步的階躍響應文件（.out文件）自動生成LTI ROM，生成的ROM（圖3）與原系統具有同樣的系統響應特性，這樣ROM就可以得出與原系統等效的分析結果。
在此例中，ROM的輸入端是電池模塊中16個電池的發熱量，輸出端是16個電池的平均溫度。實際案例中，輸入端和輸出端的數量都是可以根據實際情況來設定的。
圖2 LTI ROM萃取工具
圖3 在Simplorer中生成的LTI ROM
1.4 在Simplorer中完成仿真
生成LIT ROM之后，就可以在ROM中（圖3的左邊端口）給定任意工況下電池的發熱特性（圖4），得到各個電池的平均溫度隨時間變化的結果。
在Simplorer中只需要經過幾秒就可以得到一個新工況的仿真結果，即使加上前邊3個步驟，計算時間也一般不會超過1個小時，遠遠小于傳統CFD瞬態分析在多核并行情況下幾個小時甚至幾十個小時的計算量。同時，從圖5可以看到，由于LTI ROM與原電池包熱系統具有相同的響應特性，降階處理之后的分析結果與CFD分析結果完全一致，計算精度上不會有任何損失。
展開 永磁同步電機降階模型抽取和矢量控制算法仿真
Clark變換原理
通過調用Simplorer標準庫模塊可實現Clark正變換。
Clark正變換模塊
通過調用Simplorer標準庫模塊也可實現Clark逆變換。
Clark逆變換模塊
② Park變換。Park變換3相交流電機矢量控制（FOC)控制的一個重要變換，把電參數從Alpha、Betal兩相靜止坐標系變換到d、q兩相旋轉坐標系，核心思路是把兩相靜止坐標系上的變量變換到兩相旋轉坐標系上的常量，也可以進行Park反變換。
Park變換原理
通過調用Simplorer標準庫模塊可實現Park正變換。
Park正變換模塊
通過調用Simplorer標準庫模塊也可實現Park 逆變換。
Park逆變換模塊
Simplorer中也可以將Clark變換和Park變換組合起來使用。
Clark變換和Park變換組合
③ SVPWM空間矢量調制變換。SVPWM變換根本上是實現兩相靜止坐標系到三相靜止坐標系的變換，輸出的6個開關變量可以直接驅動三相逆變器的6個開關，得到三相調制后的正弦電壓。和傳統的SPWM方法相比，SVPWM有利于減小輸出電流諧波，開關損耗小,提高母線電壓利用率。
SVPWM空間矢量調制變換
SVPWM在Simplorer中的實現方法如下：
將SVPWM控制信號進一步細化結果區間得到如下結果：
基于Clark變換、Park變換、SVPWM空間矢量變換等前提條件，可搭建出永磁同步電機的矢量控制系統電路。該控制系統基于電流環、速度環的雙閉環控制，逆變橋等模塊可在庫中直接調用。
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