下载文档原格式
1.Ansoft和Simplore联合仿真时，如果Ansoft中的模型类型是Transient，则必须勾选Maxwell 2D -> Design Settings -> Advanced Product Coupling菜单中的Enable transient-transient link with Sim，否则在检查时会产生Cannot find the matching inductor in the imported file 这个错误。
2.Ansoft和Simplore联合仿真时，Simplore软件控制着仿真步长，也控制着Ansoft模型的旋转速度（或者称线速度）。
3.Ansoft和Simplore联合仿真的必要前提：1)Ansoft模型必须可以求解（即可以进行运算）。
2)Ansoft模型必须含有机械运动（原文: must have mechanical motion）3)Ansoft模型必须至少含有一个外部类型（external类型）的绕组。
4)Ansoft模型名不能含有非法字符（如空格）5)建议：在与Simplore联合仿真之前，最好保证Ansoft模型可以单独进行运算（即可以Solve without external windings）4.Ansoft和Simplore联合仿真时，Ansoft软件内部设定的开始和停止时间会发生变化（即由Simplore控制）5.Ansoft的仿真停止时间必须大于或等于Simplore的仿真停止时间。
6.Ansoft和Simplore联合仿真，Ansoft模型必须含有：几何图形，运动的Band（moving band），材料，边界条件，external 类型的绕组，剖分。
三相鼠笼式异步电动机的协同仿真模型实验分析本文所采用的电机是参照《Ansoft 12在工程电磁场中的应用》一书所给的使用RMxprt输入机械参数所生成的三相鼠笼式异步电动机，并且由RMxprt的电机模型直接导出2D模型。
由于个人需要，对电机的参数有一定的修改，但是使用Y160M--4的电机并不影响联合仿真的过程与结果。
1.1 Maxwell与Simplorer联合仿真的设置1.1.1Maxwell端的设置在Maxwell 2D模型中进行一下几步设置：第一步，设置Maxwell和Simplorer端口连接功能。
右键单击Model项，选择Set Symmetry Multiplier项，如图1.1所示，单击后弹出图1.2的对话框。
图1.1 查找过程示意图图1.2 设计设置对话框在对话框中，选择Advanced Product Coupling项，勾选其下的Enable tr-tr link with Sim 。
至此，完成第一步操作。
第二步，2D模型的激励源设置。
单击Excitation项的加号，显示Phase A、Phase B、Phase C各项。
双击Phase A项，弹出如图1.3所示的对话框。
图1.3 A相激励源设置在上图的对话框中，将激励源的Type项设置为External，并勾选其后的Strander，并且设置初始电流Initial Current项为0。
Number of parallel branch项按照电机的设置要求，其值为1。
参数设置完成后，点击确定退出。
需要说明的一点是，建议在设置Maxwell与Simplorer连接功能即第一步之前，记录电压激励源下的电阻和电感。
事实上，这里的电组和电感就是Maxwell 2D计算出的电机的定子电阻与定子电感。
这两个数据在外电路的连接中会使用到，在后面会详细说明。
至此，Maxwell端的设置完毕。
1.1.2 Simplorer端的设置Simplorer端的设置，主要是对电机外电路的设置，具体的电路会在空载实验和额定负载实验中详细给出，这里不再赘述。
三相鼠笼式异步电动机的协同仿真模型实验分析本文所采用的电机是参照《Ansoft 12在工程电磁场中的应用》一书所给的使用RMxprt输入机械参数所生成的三相鼠笼式异步电动机，并且由RMxprt的电机模型直接导出2D模型。
由于个人需要，对电机的参数有一定的修改，但是使用Y160M--4的电机并不影响联合仿真的过程与结果。
1.1 Maxwell与Simplorer联合仿真的设置1.1.1Maxwell端的设置在Maxwell 2D模型中进行一下几步设置：第一步，设置Maxwell和Simplorer端口连接功能。
右键单击Model项，选择Set Symmetry Multiplier项，如图1.1所示，单击后弹出图1.2的对话框。
图1.1 查找过程示意图图1.2 设计设置对话框在对话框中，选择Advanced Product Coupling项，勾选其下的Enable tr-tr link with Sim 。
至此，完成第一步操作。
第二步，2D模型的激励源设置。
单击Excitation项的加号，显示Phase A、Phase B、Phase C各项。
双击Phase A项，弹出如图1.3所示的对话框。
图1.3 A相激励源设置在上图的对话框中，将激励源的Type项设置为External，并勾选其后的Strander，并且设置初始电流Initial Current项为0。
Number of parallel branch项按照电机的设置要求，其值为1。
参数设置完成后，点击确定退出。
需要说明的一点是，建议在设置Maxwell与Simplorer连接功能即第一步之前，记录电压激励源下的电阻和电感。
事实上，这里的电组和电感就是Maxwell 2D计算出的电机的定子电阻与定子电感。
这两个数据在外电路的连接中会使用到，在后面会详细说明。
至此，Maxwell端的设置完毕。
1.1.2 Simplorer端的设置Simplorer端的设置，主要是对电机外电路的设置，具体的电路会在空载实验和额定负载实验中详细给出，这里不再赘述。
1 线感应电机的模型建立1.1 磁场方程的推导由Maxwell 方程反应宏观的时变电磁场，其微分形式如下。
H J ∇×=+（1） B E tδδ∇×=−（2） 0B ∇•= （3） J E δ= （4）式中：H—磁场强度； E—电场强度； B—磁感应强度；J—电流密度； δ--电导率； t—时间；D—电场通量；1.2 直线感应电机的maxwell 软件建模通过ANYSY EM 软件中的Maxwell 模块建立直线感应电机的2D 有限元模型，二维场中只考虑了电机的纵向边端效应，而其它影响相对较小可忽略。
直线感应电机建模参数如表1所示。
表1 直线感应电机的主要参数类别参数值初级绕组相电压/V 320频率/Hz24初级铁心长度/m 1�926初级铁芯高度/mm150初级铁心宽度/mm 300相数 3每极每相槽数 3级数 6极距/mm 288槽宽/mm 23齿距/mm 9槽深/mm 100线圈匝数 5每极线圈匝数 90初次级气隙/mm 15次级感应板铝板厚度/mm 5次级感应板钢板厚度/mm 25次级感应板宽度/mm 310次级感应板断开间距/m 2初级运动距离/m 6绕线形式 双层Y6a1建模的步骤：电机的几何模型建立、各部分材料选择、设定边界条件和激励源、进行网格剖分、定义执行参数和求解选项。
其中设置的运动部分是初级铁心和绕组，得到如下图的2D 模型如图1，图2是直线感应电机的网格剖分图，图3是直线感应电机的磁感线分布图。
2 控制电路的搭建搭建控制电路由直流电逆变为交流电给直线感应电机供电，而逆变电路的控制信号则由SVPWM 模块提供，图4是整个仿真过mathematical equation, and then the control circuit is built by using SIMPLORE software� On SIMPLORE, the motor model built by Maxwell is embedded into SIMPLORE to carry out cosimulation� Through co-simulation, the actual operation of the motor can be objectively reflected, and the experimental platform for the control of the motor can be provided� It is of high practical value�Key words : Linear induction motors;Simplore;Maxwell;Co-simulation图7 直线感应电机三相电流波形图8是直线感应电机的速度波形图电机从0开始加速起初力较小加速度较小，速度上升的比较缓慢，而后随着力的增大速度快速增加，当达到最大值后，速度会在一定的范围波动。
基于Maxwell与Simplorer的三相异步电机变绕组调速系统仿真陈铎文;蔡卓剑;吴敏;赵荣祥;杨欢【摘要】In terms of the wide speed range requirement of the traction system of EV (electric vehicle),it introduced a method to expand the speed range of a three-phase asynchronous motor via changing the equivalent turns of stator ing the method caused sudden changes of motor parameters during winding change-over,thus there's been no mature method to analyze the transient,or to estimate potential consequences as current surge,torque disturbance or even breakdown of power devices.It based on the field-circuit coupling simulation mainly discusses the way to run Maxwell and Simplorer co-simulation for winding change-over transient analysis dealing with 9-lead motormodeling,endwinding parameter extracting and control loop design.The result displays accurate and proves to be an effective way for analysis.%针对电动汽车电机驱动系统的宽调速范围要求,分析一种通过改变定子绕组等效匝数来拓宽三相异步电机调速范围的方法,由于采用该调速方法在绕组切换过程中会引起电机参数突变,目前还缺乏有效的暂态过程分析手段,无法应对可能的电流冲击、转矩波动甚至功率器件损毁等情况.本文基于场路耦合仿真的解决思路,重点讨论如何使用Maxwell与Simplorer软件工具对绕组切换的暂态过程进行联合仿真,解决其中9抽头电机建模、端部参数提取以及控制环路设计等问题.研究表明联合仿真结果准确,可以作为有效分析的手段.【期刊名称】《轻工机械》【年(卷),期】2017(035)002【总页数】6页(P53-57,62)【关键词】三相异步电机;变绕组;间接矢量控制;联合仿真;Maxwell软件;Simplorer软件【作者】陈铎文;蔡卓剑;吴敏;赵荣祥;杨欢【作者单位】浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TM343.2随着人们环保意识的增强以及化石能源的日益枯竭，电动汽车这种“零排放”的新能源交通方式日益受到关注。
三相鼠笼式异步电动机的协同仿真模型实验分析本文所采用的电机是参照《Ansoft 12在工程电磁场中的应用》一书所给的使用RMxprt输入机械参数所生成的三相鼠笼式异步电动机，并且由RMxprt的电机模型直接导出2D模型。
由于个人需要，对电机的参数有一定的修改，但是使用Y160M--4的电机并不影响联合仿真的过程与结果。
1.1 Maxwell与Simplorer联合仿真的设置1.1.1Maxwell端的设置在Maxwell 2D模型中进行一下几步设置：第一步，设置Maxwell和Simplorer端口连接功能。
右键单击Model项，选择Set Symmetry Multiplier项，如图1.1所示，单击后弹出图1.2的对话框。
图1.1 查找过程示意图图1.2 设计设置对话框在对话框中，选择Advanced Product Coupling项，勾选其下的Enable tr-tr link with Sim 。
至此，完成第一步操作。
第二步，2D模型的激励源设置。
单击Excitation项的加号，显示Phase A、Phase B、Phase C各项。
双击Phase A项，弹出如图1.3所示的对话框。
图1.3 A相激励源设置在上图的对话框中，将激励源的Type项设置为External，并勾选其后的Strander，并且设置初始电流Initial Current项为0。
Number of parallel branch项按照电机的设置要求，其值为1。
参数设置完成后，点击确定退出。
需要说明的一点是，建议在设置Maxwell与Simplorer连接功能即第一步之前，记录电压激励源下的电阻和电感。
事实上，这里的电组和电感就是Maxwell 2D计算出的电机的定子电阻与定子电感。
这两个数据在外电路的连接中会使用到，在后面会详细说明。
至此，Maxwell端的设置完毕。
1.1.2 Simplorer端的设置Simplorer端的设置，主要是对电机外电路的设置，具体的电路会在空载实验和额定负载实验中详细给出，这里不再赘述。
RMXPRT/MAXWELL和SIMPLORER的联合仿真解析
1. 建立RMXPRT模型电机为4极9槽稀土永磁无刷电机，这里不讨论电机的实际设计，所以具体参数不列出了，只当作操作步骤演示。
2.设置好电机的各项参数后，计算电机的性能，得到电机的特性参数，后面将对RMXPRT 的数据和SIMPLORER的数据做比较，所以这里列出了电机的力矩和电流曲线。
请注意6000RPM时的力矩和电流数值，分别为124mNm，4.18A.请注意在这个例子里设置了限流值5.0A，后面SIMPLORER里同样有这个设置。
3. 输出RMXPRT的SIMPLORER模型，步骤见下图
4. 到这里RMXPRT的操作就结束了，输出的模型A相绕组的中心对准磁极的中心。
这个很重要，在RMXPRT中，对准是自动进行的，在MAXWELL里就要使用者自己来做。
5. 在SIMPLORER中导入前面建立的RMXPRT模型，
路径是MODELAGENTADDONINTERFACESRMXPRT
6. 将上图中的RMX-LINK图标拖到SIMPLORERSCHEMATIC的窗口中，双击图标
电机IMPORTMODEL，在路径中指定RMXPRT的SIMPLORER模型的路径，这样，电机的SIMPLORER模型就导入了，RMX-LINK图标变成了电机的实际外形。
下面是逆变器模型。
7. 逆变器用MOSFET构成，这里为了简化，MOSFET用了系统级的元件模型。
8. MOSFET驱动电路
这个驱动实际上就是将电机的3相绕组导通的时序规律用SIMPLORER的模块表示出来。
三相鼠笼式异步电动机的协同仿真模型实验分析本文所采用的电机是参照《Ansoft 12在工程电磁场中的应用》一书所给的使用RMxprt输入机械参数所生成的三相鼠笼式异步电动机，并且由RMxprt的电机模型直接导出2D模型。
由于个人需要，对电机的参数有一定的修改，但是使用Y160M--4的电机并不影响联合仿真的过程与结果。
1.1 Maxwell与Simplorer联合仿真的设置1.1.1Maxwell端的设置在Maxwell 2D模型中进行一下几步设置：第一步，设置Maxwell和Simplorer端口连接功能。
右键单击Model项，选择Set Symmetry Multiplier项，如图1.1所示，单击后弹出图1.2的对话框。
图1.1 查找过程示意图图1.2 设计设置对话框在对话框中，选择Advanced Product Coupling项，勾选其下的Enable tr-tr link with Sim 。
至此，完成第一步操作。
第二步，2D模型的激励源设置。
单击Excitation项的加号，显示Phase A、Phase B、Phase C各项。
双击Phase A项，弹出如图1.3所示的对话框。
图1.3 A相激励源设置在上图的对话框中，将激励源的Type项设置为External，并勾选其后的Strander，并且设置初始电流Initial Current项为0。
Number of parallel branch项按照电机的设置要求，其值为1。
参数设置完成后，点击确定退出。
需要说明的一点是，建议在设置Maxwell与Simplorer连接功能即第一步之前，记录电压激励源下的电阻和电感。
事实上，这里的电组和电感就是Maxwell 2D计算出的电机的定子电阻与定子电感。
这两个数据在外电路的连接中会使用到，在后面会详细说明。
至此，Maxwell端的设置完毕。
1.1.2 Simplorer端的设置Simplorer端的设置，主要是对电机外电路的设置，具体的电路会在空载实验和额定负载实验中详细给出，这里不再赘述。
基于Simplorer与Ansoft Maxwell的SRD系统联合仿真
摘要：开关磁阻电机系统（switched reluctance drive，srd）是机电一体化的新型电机系统，在现代电力电子、电磁分析手段及机械工艺等的长足发展下，srd的应用变得十分广泛。
因磁场分布复杂，所以建立srd的数学模型比较困难。
本文将借助于运用ansoft maxwell搭建srd的本体模型，运用simplorer搭建srd的控制电路模型，并将两者进行同步联合仿真，同步分析电机本体、外电路的数据，为srd系统提供有效的参考。
关键词：srd系统仿真 simplorer
1 概述
开关磁阻电机是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速电机，是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术。
它具有调速系统兼具直流、交流两类调速电机的优点。
srd一般用于牵引中，高速性能是srd 的一个特长的方向。
近年来随着智能技术的不断成熟及高速高效低价格的数字信号处理芯片（dsp）的出现，利用高性能dsp开发各种复杂算法的间接位置检测技术，无需附加外部硬件电路，大大提高了开关磁阻电机检测的可靠性和适用性，必将更大限度地显示srd的优越性。
电机系统的开发是一项复杂的工程，若方法不当势必会耗时耗力，借助于ansoft maxwell、simplore可分别实现电机本体、控
制电路的仿真模型的建立，并且两者可以实现联合仿真功能，参数修改方便，结果经实践验证是比较可靠的，这为电机系统的开发提供了很好的仿真工具，可以为广大的工程技术人员所借鉴。
2 开关磁阻电机的结构特点
图1所示的为单相开关磁阻电动机结构，其定转子均为凸极结构，转子上既无永磁体又无绕组，定子绕组为集中绕组。
可以看出该类电机的转子转动惯量小，动态响应迅速，无电刷和换向器，控制参数多、方式灵活等其他电机无法比拟的优点；适用于需要频繁调速和起动停止的场合[1][2]。
3 srd的特点及仿真实现
开关磁阻电机是典型的双凸极电机，其工作原理遵循磁阻最小的原理而产生转矩的，所以绕组中的电流方向没有特别的要求，并且电机的各项集中绕组是独立的，也就是说各相的磁路相互独立，没有互感的影响，所以可以通过控制加到开关磁阻电机绕组中电流脉冲的幅值、宽度（即电流斩波控制，简称ccc）及其与转子的相对位置（即控制开关的导通角、关断角的角度位置控制，简称apc），即可控制开关磁阻电机转矩的大小与方向，这正是开关磁阻电机调速控制的基本原理。
图1所示电机模型的控制电路如图2所示。
simplorer是一款多域系统仿真软件。
它可用于高性能系统的设计、建模、分析和优化，诸如电气、机电等常见的复杂系统的设计。
它提供了一系列建模技术、分析手段和后处理途径。
这使得工程师籍此可以研究系统的功能、性能和确定整个的设计方案。
借鉴
simplorer的仿真结果可以有效的压缩开发时间和成本，对提高系统可靠性和优化系统性能提供很好的帮助[3][4]。
为实现srd的仿真模型的建立，首先利用ansoft maxwell搭建了图1所示电机的本体模型，定义、添加材料参数，并依图1所示定义绕组中电流的参考方向；然后通过simplorer中的simplorer circuit菜单下的sbucircuit-maxwell component-add transient cosimulation选项将电机本体模型添加至simplorer环境下；最后，在simplorer界面中运simplorer所提供的模块建立srd模型。
为简化系统的设计主要采用了equation block（算式模块）、comparator（比较器）、hyperbolic function（曲线函数）三个模块，如图3所示。
equation block用以读取电机的转子位置角，充当传感器的作用；comparator用以比较实际转子位置角、绕组电流与给定的转子位置角、绕组电流，通过比较后输出控制数字信号；hyperbolic function用以定义晶闸管、二极管等的工作特性曲线，已达到贴近实际器件的工作特性。
4 仿真分析结果
在simplorer中完成外电路设置后，需要像在ansoft maxwell
环境下一样设置仿真步长等参数，在设置运算步长时要根据电机的转速来确定，一般在转子每转过1°计算一次。
电机模型参数：轴向长度为60mm，定子外径为90mm，内径为54mm，气隙为0.5mm，定子极弧为26.8mm，转子极弧为32.6mm，绕组匝数为40。
为了验证仿真模型的效果，将同时进行ccc与apc两种控制方式。
仿真设置为开关区间为10°～89°，电流斩波值为12a，在此控制条件下当转速为3000r/m时，在ansoft maxwell环境下可以得到电机的转矩曲线、绕组电流曲线分别如图4、5所示。
同时，可以在simplorer环境下查看外电路的结果曲线，如在一个周期下绕组a的续流二极管的续流结果如图6所示。
除了查看结果曲线外还可以通过查看不同时刻，即不同转子位置的电机磁场分布，以确定电机的电磁负荷是否合理，某时刻的电机磁场分布如图7所示。
5 结论
本文利用ansoft maxwell结合simplorer建立了srd系统的仿真模型并进行了仿真，结果较好的符合理论值，由本文可以看出利用ansoft maxwell结合simplorer可以方便进行电机系统的仿真，通过查看分析其输出曲线及电机本体的磁场分布情况，可以分析电机系统的数据是否合理，为srd的设计分析提供了有益的参考。
参考文献：
[1]陈哲明，潘再平.开关磁阻电动机控制器的仿真研究[j].系统仿真学报，2004，16（12）：2809-2012.
[2]吴建华.开关磁阻电机设计与应用[m].北京：机械工业出版社，2000.
[3]高洁，孙鹤旭，何琳，董砚.基于simplorer的srd动态建模与实验研究[j].电气传动.2011，41（10）：37-40.
[4]闫英敏，刘卫国.基于simplorer的无刷直流伺服系统仿真[j]. 电气传动，2005，35（11）：18-20.。
