ansys 電機控制仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-07
ansys 電機控制仿真的視頻教程
永磁同步電機電機的降階模型抽取和矢量控制電路仿真
用戶先采用ANSYS有限元軟件，設(shè)計出性能優(yōu)異的電機本體，然后采用ANSYS特有的電機降階模型抽取方法，基于有限元精確仿真的結(jié)果，提取出高精度的電機ECE模型，無縫輸入到ANSYS系統(tǒng)仿真軟件，在系統(tǒng)仿真軟件中搭建矢量控制電路等控制電路，做到控制算法和系統(tǒng)與電機本體的最佳匹配，在開發(fā)初期就可以對電機本體和控制系統(tǒng)作出有效評估。
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Ansys Simplorer和Matlab Simulink聯(lián)合仿真永磁同步電機矢量控制
Simplorer和Simulink聯(lián)合仿真永磁同步電機的流程
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基于Simulink環(huán)境的永磁同步電機控制仿真系統(tǒng)的介紹
本講結(jié)合實例介紹基于simulink 環(huán)境的電機系統(tǒng)建模，主要內(nèi)容如下： PMSM-Inveter 閉環(huán)控制系統(tǒng)介紹 結(jié)合實驗數(shù)據(jù)的永磁同步電機模型建立 采用數(shù)學(xué)模型對Inverter進行精準建模 控制器算法建模與基于仿真的早期驗證 利用matlab 簡化處理實驗與仿真數(shù)據(jù)
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ansys 電機控制仿真的實例教程
性能優(yōu)異的電機是電機及其控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，比如：
采用新型原材料和先進的磁路設(shè)計方法設(shè)計出高功率密度的電機，電機占用的幾何空間就越小，電機的有效材料的利用率就越高；
電機的效率越高，則可減小電機本體的發(fā)熱，提高電機的壽命，提高整個電機機電系統(tǒng)的效率；
齒槽轉(zhuǎn)矩越小的電機，將減少電機控制算法設(shè)計的難度，同時減小最終整個機電系統(tǒng)的NVH。
在電機型號確定后，性能優(yōu)異的電機控制器將最大限度地發(fā)揮電機的效能。比如：
相對SPWM，采用SVPWM調(diào)制方法可以減小逆變器的開關(guān)損耗、提高母線電壓利用率；
采用單位電流最大轉(zhuǎn)矩控制方法（MTPA）,將在不增加逆變器容量的情況下，使電機輸出最大的轉(zhuǎn)矩。
ANSYS提供使用方便、高精度的電機本體及其控制系統(tǒng)開發(fā)仿真平臺。用戶先采用ANSYS有限元軟件，設(shè)計出性能優(yōu)異的電機本體，然后采用ANSYS特有的電機降階模型抽取方法，基于有限元精確仿真的結(jié)果，提取出高精度的電機ECE模型，無縫輸入到ANSYS系統(tǒng)仿真軟件，在系統(tǒng)仿真軟件中搭建矢量控制電路等控制電路，做到控制算法和系統(tǒng)與電機本體的最佳匹配，在開發(fā)初期就可以對電機本體和控制系統(tǒng)作出有效評估。
對于只設(shè)計電機控制系統(tǒng)的用戶，也可以向其電機供應(yīng)商索取與實際電機對應(yīng)高精度的電機ECE模型，進行控制算法的仿真和優(yōu)化。電機ECE模型只高精度體現(xiàn)電機外部特性，而不會泄露供應(yīng)商實際的電機設(shè)計參數(shù)，在有效保護各方知識產(chǎn)權(quán)的同時，又促進了電機設(shè)計生產(chǎn)廠家和控制器設(shè)計生產(chǎn)廠家的高效合作。
主要內(nèi)容綱要如下：
1. ANSYS電機本體及其控制系統(tǒng)仿真平臺介紹
2. ANSYS永磁同步電機電機的降階模型抽取方法
3.
展開 在電機型號確定后，性能優(yōu)異的電機控制器將最大限度地發(fā)揮電機的效能。比如：
相對SPWM，采用SVPWM調(diào)制方法可以減小逆變器的開關(guān)損耗、提高母線電壓利用率；
采用單位電流最大轉(zhuǎn)矩控制方法（MTPA）,將在不增加逆變器容量的情況下，使電機輸出最大的轉(zhuǎn)矩。
ANSYS提供使用方便、高精度的電機本體及其控制系統(tǒng)開發(fā)仿真平臺。用戶先采用ANSYS有限元軟件，設(shè)計出性能優(yōu)異的電機本體，然后采用ANSYS特有的電機降階模型抽取方法，基于有限元精確仿真的結(jié)果，提取出高精度的電機ECE模型，無縫輸入到ANSYS系統(tǒng)仿真軟件，在系統(tǒng)仿真軟件中搭建矢量控制電路等控制電路，做到控制算法和系統(tǒng)與電機本體的最佳匹配，在開發(fā)初期就可以對電機本體和控制系統(tǒng)作出有效評估。
對于只設(shè)計電機控制系統(tǒng)的用戶，也可以向其電機供應(yīng)商索取與實際電機對應(yīng)高精度的電機ECE模型，進行控制算法的仿真和優(yōu)化。電機ECE模型只高精度體現(xiàn)電機外部特性，而不會泄露供應(yīng)商實際的電機設(shè)計參數(shù)，在有效保護各方知識產(chǎn)權(quán)的同時，又促進了電機設(shè)計生產(chǎn)廠家和控制器設(shè)計生產(chǎn)廠家的高效合作。
主要內(nèi)容綱要如下：
1. ANSYS電機本體及其控制系統(tǒng)仿真平臺介紹
2. ANSYS永磁同步電機電機的降階模型抽取方法
3. ANSYS 結(jié)合電機本體高精度降階模型的矢量控制算法實現(xiàn)方法
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展開 摘 要：
電機控制器中的主要散熱器件有電容和IGBT等,其散熱性能直接關(guān)系到電機的輸出。以控制器中的8個電容及3個IGBT為主要熱源,采用有限元分析的穩(wěn)態(tài)熱模塊及流體模塊,分別對其進行溫度仿真分析,分析對比在使用水冷散熱前后主要發(fā)熱器件的散熱狀態(tài),得出水冷散熱的仿真效果比常態(tài)下的溫度降低約27℃,為實際產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)提供支撐。
關(guān)鍵詞：控制器;水冷;熱仿真;
0 引言
隨著電子產(chǎn)品小型化的發(fā)展，控制器的尺寸隨著元器件的小型化逐漸減小，但元器件的熱功率密度越來越大，其運行時會產(chǎn)生大量的熱，為此研究主要元器件在狹窄結(jié)構(gòu)空間的散熱，保證其不超過耐熱極限[1,2]。水的比熱容是空氣的4倍，選用水冷板對其進行散熱處理，可以提高散熱效率[3,4]。以5.5 k W控制器為例，對其主要發(fā)熱器件電容及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵極型晶體管）進行熱仿真分析。
1 控制器的前處理
1.1 控制器結(jié)構(gòu)降階處理
對5.5 k W控制器進行3D建模，顯示控制器有1215個部件，控制器模型如圖1所示。若全部仿真會使模擬計算量和時間增加，一般需要進行模型降階處理[5]。
圖1 控制器模型
保留控制器的主要發(fā)熱器件為8個電容及3個IGBT，保留殼體及水冷板。將殼體外部的航空插頭、發(fā)熱不嚴重的電路板及控制器外殼的螺紋孔全部填補完整。將水冷板的殼體與水道使用布爾減的方法進行分離，防止后期網(wǎng)格劃分時，將殼體和水道劃為整體，導(dǎo)致網(wǎng)格劃分不合適，計算失敗。模型降階情況如圖2所示。
1.2 控制器網(wǎng)格設(shè)置
網(wǎng)格劃分的好壞直接關(guān)系到計算的結(jié)果和計算時間的長短，所以在進行網(wǎng)格劃分的時候，優(yōu)先選擇曲面狀的物體進行網(wǎng)格劃分，這樣在網(wǎng)格劃分的時候就可以保證曲面的完整性。
展開 仿真模式1：控制器通過中斷觸發(fā)方式運行：電機電流波形（整體）
仿真模式1：控制器通過中斷觸發(fā)方式運行：電機電流波形（峰值）
仿真模式2：控制器通過非中斷觸發(fā)方式運行：電機電流波形（整體）
仿真模式2：控制器通過非中斷觸發(fā)方式運行：電機電流波形（峰值）
仿真模式1：控制器通過中斷觸發(fā)方式運行：電機電流波形，電機電流采樣波形，三角波
仿真模式2：控制器通過非中斷觸發(fā)方式運行：電機電流波形，電機電流采樣波形，三角波
差異如下：
采用中斷觸發(fā)方式建模和仿真，電機電流的峰值有大約3A（0.83%）的波動；
采用非中斷觸發(fā)方式建模和仿真，電機電流的峰值有35A（9.72%）的低頻波動；
采用中斷觸發(fā)方式建模和仿真，電機電流的采樣值在三角波的底點和頂點；
采用非中斷觸發(fā)方式建模和仿真，電機電流的采樣值與三角波的底點和頂點無關(guān)；
如何大家觀察電機轉(zhuǎn)矩的波形可以看到更為明顯的低頻波動現(xiàn)象。
展開 的多物理場優(yōu)化平臺
Motor-CAD電機多學(xué)科優(yōu)化
optiSLang參數(shù)敏感性分析與優(yōu)化
電機驅(qū)動系統(tǒng)分析
電機ECE模型抽取
IPM電機MTPA控制
不同控制方法仿真結(jié)果比較
嵌入控制代碼仿真
旋轉(zhuǎn)變壓器及其控制器仿真
電驅(qū)動系統(tǒng)仿真分析流程
開關(guān)器件物理原型建模
開關(guān)模塊建模
母排寄生參數(shù)提取
? 母排表面電流由于“集膚效應(yīng)”與“鄰近效應(yīng)”的影響，明顯分布不均勻
? 通過Q3D可提取模型在不同頻率下的RL/CG矩陣，替換掉理想模型的走線
電機驅(qū)動系統(tǒng)傳導(dǎo)干擾分析
深圳市優(yōu)飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產(chǎn)品開發(fā)平臺解決方案與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的國家級高新技術(shù)企業(yè)。
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ansys 電機控制仿真的最新內(nèi)容
AnsysWB-基于過盈配合的BWM_i3電機轉(zhuǎn)子應(yīng)力仿真
1.模型包含電機轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸
2.轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)軸施加過盈接觸配合
3.轉(zhuǎn)軸施加峰值扭矩250Nm的載荷
4.評估轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸的應(yīng)力和變形情況
5.參考時請考慮仿真模型與實際模型存在的偏差
[圖片]
一、軟件概述
ANSYS Maxwell 是 ANSYS 公司旗下一款功能強大的低頻電磁場仿真軟件，在電力、電子、機電等多個行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。它基于有限元分析（FEA）、有限積分法（FIM）等先進算法，能夠精確模擬各種復(fù)雜的電磁現(xiàn)象，為工程師和科研人員提供可靠的設(shè)計分析工具。
二、核心功能
（一）電磁建模與分析
Maxwell 具備豐富的建模工具，可快速創(chuàng)建二維和三維電磁模型。用戶既可以通過軟件自帶的建模模塊繪制簡單的幾何形狀
近年來，新能源電動車的銷量呈現(xiàn)出快速增長的態(tài)勢。據(jù)統(tǒng)計，2024 年1-10月中國新能源汽車銷量達728萬輛，同比增長37.8%。
電機控制器在新能源汽車中對于保障動力和安全性能扮演著至關(guān)重要的角色，其核心部件IGBT（絕緣柵雙極型晶體管，一種電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件）在工作時會因自身的功率損耗而產(chǎn)生大量熱量，一旦溫度超出規(guī)定的安全范圍，其性能就會顯著下降，嚴重情況下甚至?xí)斐善骷挠谰眯該p壞，
<p class="ql-align-justify"><strong style="color: rgb(31, 73, 125);">Ansys技術(shù)在幫助WEG開發(fā)工業(yè)電機方面發(fā)揮著重要作用，該電機提高了效率和生產(chǎn)率，助力OEM廠商突破創(chuàng)新極限</strong></p><h2><strong style="color: rgb(31, 73, 125);">科技創(chuàng)新</strong></h2><
新能源汽車電機的NVH（Noise, Vibration, and Harshness，即噪聲、振動、粗糙度）問題是多物理場耦合的復(fù)雜問題。電機運行過程中，變化的電磁力不僅會影響電機NVH性能，還會對電磁性能產(chǎn)生影響。在新能源汽車電機的優(yōu)化設(shè)計過程中，將電磁性能和NVH性能作為優(yōu)化變量同時進行優(yōu)化是非常必要的。
電機NVH多物理域耦合
本次研討會將展示
堵轉(zhuǎn)仿真
（1）感應(yīng)電機堵轉(zhuǎn)仿真
● 感應(yīng)電機的堵轉(zhuǎn)仿真用于計算其堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和堵轉(zhuǎn)電流，校核電機起動性能
● 堵轉(zhuǎn)仿真設(shè)置
- 轉(zhuǎn)速設(shè)置為0
- 設(shè)置三相電壓源
● 堵轉(zhuǎn)仿真目的和方法
- 目的1：計算起動瞬間最大電流
- 方法：常規(guī)瞬態(tài)仿真1個同步周期
- 目的2：計算穩(wěn)態(tài)堵轉(zhuǎn)電流、短路阻抗(短路試驗)
- 方法1:開啟Fast
仿真電機的噪聲、振動和聲振粗糙度(NVH)對于合理的電動汽車電磁、振動聲學(xué)設(shè)計至關(guān)重要。本白皮書介紹了如何利用Ansys解決方案在設(shè)計階段盡早地、準確地對電機NVH進行分析，以提升車輛NVH表現(xiàn)與安全。這些解決方案可降低企業(yè)研發(fā)成本，支持電動化交通戰(zhàn)略的實施。Ansys解決方案助力汽車制造商降低電動汽車NVH，提高客戶滿意度，從而贏得行業(yè)競爭優(yōu)勢。
為什么需要NVH分析
電機設(shè)計問題
新的電機設(shè)計流程
高效的電機電磁自動化仿真分析流程
Ansys新的電機多學(xué)科仿真設(shè)計平臺
Ansys Motor-CAD電機多學(xué)科概念設(shè)計
Ansys Motor-CAD
Motor-CAD Therm
? 基于熱網(wǎng)絡(luò)和電機模板
? 具有20多年內(nèi)置經(jīng)驗的電機熱分析工具
? 穩(wěn)態(tài)溫升+瞬態(tài)溫升
摘 要：
電機控制器中的主要散熱器件有電容和IGBT等,其散熱性能直接關(guān)系到電機的輸出。以控制器中的8個電容及3個IGBT為主要熱源,采用有限元分析的穩(wěn)態(tài)熱模塊及流體模塊,分別對其進行溫度仿真分析,分析對比在使用水冷散熱前后主要發(fā)熱器件的散熱狀態(tài),得出水冷散熱的仿真效果比常態(tài)下的溫度降低約27℃,為實際產(chǎn)品的設(shè)計生產(chǎn)提供支撐。
關(guān)鍵詞：控制器;水冷;熱仿真;
0 引言
