基于Simplorer場路耦合多物理域聯(lián)合仿真

多物理域聯(lián)合仿真優(yōu)選平臺(tái)

Simplorer實(shí)現(xiàn)了多物理域模型之間的無縫鏈接，有利于系統(tǒng)的集成開發(fā)，對(duì)于企業(yè)研發(fā)或科研者都將是優(yōu)選的軟件平臺(tái)。

融基本操作和應(yīng)用實(shí)例為一體

Simplorer基本使用方法+Simplorer與RMxprt、Maxwell、Simulink等軟件進(jìn)行聯(lián)合仿真，介紹了聯(lián)合仿真的詳細(xì)步驟，最后給出了牽引變流器場路耦合聯(lián)合仿真實(shí)例。

附贈(zèng)超值光盤

本書所有仿真實(shí)例都可以按照書中給出的步驟實(shí)現(xiàn)，模型和結(jié)果文件也隨書中光盤一起贈(zèng)送，以最大限度提高讀者的學(xué)習(xí)效率。

前 言

ANSYS\Simplorer是功能強(qiáng)大的多域機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真分析軟件，用于電氣、電磁、電力電子、控制等機(jī)電一體化系統(tǒng)的建模、設(shè)計(jì)、仿真分析和優(yōu)化。Simplorer具有強(qiáng)大的建模功能和多模塊協(xié)同仿真技術(shù)，可便捷地實(shí)現(xiàn)電力電子、傳感器、激勵(lì)器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、功率變換器、控制和嵌入式模塊等產(chǎn)品的虛擬原型設(shè)計(jì)，幫助用戶研究復(fù)雜系統(tǒng)的功能，進(jìn)行整體設(shè)計(jì)驗(yàn)證，縮減開發(fā)時(shí)間和研發(fā)成本，提高系統(tǒng)可靠性，并優(yōu)化系統(tǒng)性能。

我國“十二五”規(guī)劃中明確提出要提高自主創(chuàng)新能力，由制造大國向制造強(qiáng)國邁進(jìn)。在電動(dòng)汽車、風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、高速列車牽引等電力電子及電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的電機(jī)、變壓器、變流器獨(dú)立設(shè)計(jì)思路有待提升，為了縮減開發(fā)時(shí)間和研發(fā)成本，提高自主研發(fā)能力，多物理域系統(tǒng)級(jí)聯(lián)合仿真將會(huì)是未來的發(fā)展趨勢。

Simplorer提供了一個(gè)功能強(qiáng)大的跨學(xué)科多領(lǐng)域的高性能系統(tǒng)仿真平臺(tái)，并實(shí)現(xiàn)了多物理域模型之間的無縫鏈接，有利于系統(tǒng)的集成開發(fā)，對(duì)于企業(yè)研發(fā)或科研人員都將是優(yōu)選的軟件平臺(tái)。隨著計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，特別是分布式計(jì)算和并行計(jì)算的普及，計(jì)算速度大幅提高。強(qiáng)大的計(jì)算能力使得有限元場路耦合多物理域聯(lián)合仿真成為可能，同時(shí)也促進(jìn)了有限元場路耦合多物理域聯(lián)合仿真的快速發(fā)展。然而，有關(guān)Simplorer軟件及與其他軟件聯(lián)合仿真的資料相對(duì)較少，特別是介紹Simplorer軟件及基于Simplorer軟件進(jìn)行場路耦合多物理域聯(lián)合仿真的書籍。

本書全面系統(tǒng)地介紹了Simplorer軟件的基本使用方法。本書共分為兩大部分：第一部分包含1～6章，主要是對(duì)Simplorer基本功能進(jìn)行說明，介紹了Simplorer的界面環(huán)境及基本操作流程、模型庫文件、IGBT動(dòng)態(tài)模型創(chuàng)建、C/C++模型、VHDL-AMS模型、script腳本文件等；第二部分包含7～9章，主要說明Simplorer與ANSYS其他不同軟件進(jìn)行聯(lián)合仿真，以Simplorer與RMxprt、Maxwell、Simulink為例，介紹了聯(lián)合仿真的詳細(xì)步驟，最后給出了牽引變流器場路耦合聯(lián)合仿真實(shí)例。

感謝ANSYS公司崔明生經(jīng)理、雷華，師兄任晉旗、王珂、談龍成、李子欣、韓俊飛、殷正剛、馬遜、高范強(qiáng)和師姐呂曉美在本書編寫過程中給予的關(guān)心；感謝朱藝鋒、魯明、蘭志明、徐飛、李洋、張志華、王松、劉洋、蔡華、羅永捷提供的幫助和建議；最后，衷心感謝我的妻子饒海燕，她的支持和關(guān)心使這本書得以順利完成。

本書所有的仿真實(shí)例都可以按照書中給出的步驟實(shí)現(xiàn)，書中的模型和結(jié)果文件也隨附書光盤一起贈(zèng)送，以最大限度地提高讀者的學(xué)習(xí)效率。雖然Simplorer軟件版本在不斷更新、功能在不斷提升，但軟件的操作界面及基本操作流程大致不變，本書實(shí)例主要基于Simplorer 8.0、Simplorer 9.0版本進(jìn)行建模及仿真。

由于時(shí)間倉促，加之本書內(nèi)容較新及作者水平有限，書中不足甚至錯(cuò)誤之處在所難免，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

作 者

2014年1月

序
前言

第1章 Simplorer界面環(huán)境簡介 1
1.1 操作界面介紹 1
1.1.1 File菜單 3
1.1.2 Edit菜單 4
1.1.3 View菜單 6
1.1.4 Project菜單 6
1.1.5 Draw菜單 9
1.1.6 Schematic菜單 10
1.1.7 Simplorer Circuit菜單 12
1.1.8 Tools菜單 18
1.1.9 Window菜單 22
1.1.10 Help菜單 23
1.2 仿真實(shí)例 24
1.2.1 感性負(fù)載三相不控整流電路仿真
分析 24
1.2.2 直流電機(jī)起動(dòng)電流控制 38
1.2.3 直流電機(jī)電流和速度控制 47
1.2.4 四種產(chǎn)生PWM波形的方法 57
1.3 本章小結(jié) 67
第2章 元器件功能說明 68
2.1 基本元器件（Basic Elements） 68
2.1.1 模塊元器件說明（Blocks） 68
2.1.2 電路元器件說明（Circuit） 80
2.1.3 測量元器件說明（Measurement） 91
2.1.4 物理區(qū)域元器件說明（Physical
Domains） 95
2.1.5 信號(hào)特征模塊（Signal
Characteristics） 98
2.1.6 狀態(tài)機(jī)特征模塊（States） 99
2.1.7 工具模塊（Tools） 100
2.2 生產(chǎn)廠商元器件（Manufactures） 103
2.3 多物理場元器件（Multiphasic） 105
2.3.1 流體場元器件說明（Hydraulic） 106
2.3.2 機(jī)械場元器件說明（Mechanical
System） 111
2.3.3 電力系統(tǒng)元器件說明（Power
System） 113
2.3.4 傳感器模塊（Sensors） 116
2.3.5 電力電子集成模塊（SMPS） 116
2.4 工具元器件（Tools） 118
2.4.1 傳遞函數(shù)元器件說明（Transfer） 118
2.4.2 轉(zhuǎn)換函數(shù)元器件說明
（Transformations） 122
2.5 本章小結(jié) 129
第3章 IGBT器件級(jí)模型建立及仿真 130
3.1 Diode模塊特性 130
3.1.1 電氣模型特性 131
3.1.2 熱模型特性 132
3.2 IGBT模塊特性 132
3.2.1 Advanced Dynamic Model 132
3.2.2 Average Model 133
3.2.3 Basic Dynamic Model 135
3.3 IGBT動(dòng)態(tài)模型封裝 135
3.3.1 Basic Dynamic模型封裝流程 136
3.3.2 IGBT動(dòng)態(tài)模型仿真實(shí)例 147
3.4 仿真結(jié)果 163
3.5 本章小結(jié) 165
第4章 Simplorer C模型編輯器 166
4.1 C模型編輯器操作流程 166
4.2 三相PWM整流橋電阻性負(fù)載C模型
應(yīng)用仿真實(shí)例 183
4.3 三相PWM整流橋IGBT器件損耗計(jì)算 193
4.4 本章小結(jié) 198
第5章 Simplorer VHDL-AMS模型 199
5.1 VHDL語言格式 199
5.2 Simplorer VHDL-AMS模型庫 201
5.3 Simplorer VHDL-AMS模型創(chuàng)建 203
5.4 本章小結(jié) 219
第6章 Script腳本文件 220
6.1 Script操作流程 220
6.2 Script仿真實(shí)例 223
6.3 本章小結(jié) 246
第7章 Simplorer與Maxwell聯(lián)合仿真 247
7.1 電機(jī)模型建立 248
7.1.1 主發(fā)電機(jī)Rmxprt建模 248
7.1.2 勵(lì)磁機(jī)建模 253
7.2 電機(jī)模型導(dǎo)入Simplorer聯(lián)合仿真 279
7.2.1 導(dǎo)入主電機(jī)RMxprt模型 279
7.2.2 導(dǎo)入勵(lì)磁機(jī)Maxwell模型 280
7.2.3 Simplorer模型聯(lián)合仿真 282
7.3 本章小結(jié) 286
第8章 Simplorer與Simulink聯(lián)合仿真 287
8.1 軟件版本說明及設(shè)置 287
8.2 三相PWM整流電路仿真實(shí)例 289
8.2.1 聯(lián)合仿真步驟說明 290
8.2.2 聯(lián)合仿真結(jié)果 298
8.2.3 控制電路M文件編寫 299
8.3 本章小結(jié) 304
第9章 牽引變流器場路耦合聯(lián)合仿真 305
9.1 整流側(cè)場路耦合聯(lián)合仿真 305
9.1.1 牽引變壓器模型 305
9.1.2 整流器控制電路 321
9.1.3 整流側(cè)場路耦合聯(lián)合仿真結(jié)果 346
9.2 逆變側(cè)場路耦合聯(lián)合仿真 350
9.2.1 牽引電機(jī)模型 351
9.2.2 逆變器控制電路 361
9.3 牽引變流器場路耦合聯(lián)合仿真 381
9.4 本章小結(jié) 386

1. 高等教育多維評(píng)價(jià)體系構(gòu)建與高質(zhì)量發(fā)展研究 [張妍 著]
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3. 新時(shí)代背景下我國職業(yè)教育產(chǎn)教融合長效機(jī)制建設(shè)研究 [王玉賢 著]
4. 產(chǎn)教融合視角高校體育專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建研究 [楊柳青 葉華兵 著]
5. 高職院校“德技并修·三育協(xié)同”的育人模式研究 [童世華 鄧丹楓 彭韓柳依 周葉]
6. 涼山脫貧地區(qū)鄉(xiāng)村治理研究 [余瀅 著]
7. 中國—東盟競技體育文化共同體研究 [鄭花 著]
8. 電子認(rèn)證技術(shù)可信身份研究 [郭亓元 著]
9. 大學(xué)生理想信念教育研究 [李莎　著]
10. 基于深度學(xué)習(xí)的人體行為識(shí)別算法研究 [陳華鋒 著]
11. 粒子群算法在優(yōu)化選取問題中的應(yīng)用研究 [尹浩 著]
12. 風(fēng)光水多能互補(bǔ)優(yōu)化調(diào)度及風(fēng)險(xiǎn)分析研究 [劉為鋒 郭旭寧 邢西剛 馬彪 ]
13. 海綿城市雨水花園可持續(xù)發(fā)展設(shè)計(jì)研究 [何茜 著]
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15. 基于雙元制的機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā) [主編 黃崇富 朱永麗 胡銀全]
16. 職前教師職業(yè)倫理教育研究—以云南為例 [侯阿冰 著]
17. 氧化石墨烯在頁巖陶粒高強(qiáng)輕質(zhì)混凝土中的應(yīng)用研究 [洪曉江 著]
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