Maxwell与Simplorer联合仿真方法及注意问题

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。

基于Maxwell与Simplo...一、写在前面本文是笔者之前写给ANSYS 官方案例文档（精简版），文章比较长，请大家选择性观看。

对于那些已经报名且学完了我的线上课程《ANSYS Maxwell技能培训10讲，掌握Maxwell十大仿真分析能力》的200+位学员，请联系仿真小助手索要模型认真练习，遇到疑问，欢迎在VIP群交流。

二、前言本章以异步电机的启动计算为例，运用ANSYS19.0，先在RMxprt模块进行电机设计，并完成计算。

再利用RMxprt模块与二维和三维模块之间强大的无缝链接技术，将RMxprt中的电机模型一键导入到Maxwell 2D模块，在Maxwell 2D模块进行有限元分析计算。

最后在Simplorer中建立电路与Maxwell 2D中的电机模型进行场路耦合联合仿真，从而计算异步电机启动后突加负载时三相电流磁链等的变化情况。

三、设计目标异步电机是应用最为广泛的电机类型之一，广泛应用于冶金、煤炭、矿山、机械和油田等各个工业生产领域。

在本例中采用国标Y系列作为计算样机，先在RMxprt模块中建立基本样机模型，再送入Maxwell 2D模块进行有限元分析。

以一台55kW的三相异步电机为例，该电机的定子和转子铁芯轴长为255mm，铁芯材料采用热轧硅钢片D23。

定子绕组采用三相60度相带，线规为Φ1.4铜线，5股作为1匝，每槽22匝，双层绕组，节距为11。

通过本例的学习，希望读者能掌握电机在RMxprt中的建模计算、模型导入Maxwell 2D的方法以及与simplorer外电路进行场路耦合等。

读者可以尝试运用这些方法技巧建立其他电机模型进行计算分析，包括永磁无刷直流电机、永磁同步电机、磁阻电机。

四、操作步骤1、新建工程打开ANSYS仿真软件，找到Maxwell模块对应的图标，单击图标中的下三角，选择RMxprt模块，在弹出的电机类型选择窗口中选择“Three-Phase Induction Motor”，点击“OK”确定。

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。

52一、引言simplorer 是功能强大的多物理场仿真软件，用来协同仿真，优越的仿真性能可以大幅度的缩短开发的周期，降低研发成本，并且从开始就规避了很多问题，有着很高的仿真精度。

二、永磁同步电机的数学模型和控制策略1.永磁同步电机控制模型本文以Y型连接绕组永磁同步电机来进行数据分析，在分析之前，做以下建模假设（1）三相绕组的相位对称，气隙磁场为正弦波磁场，定子电流，转子磁场对称分布。

（2）忽略铁损和铜损。

（3）忽略机械损耗和阻尼损耗。

三相绕组的电压平衡方程如下：（1）其中，Ua Ub Uc 是定子三相绕组的phase voltage;L为每项绕组的self-inductance ；ea eb ec为电子绕组相反电动势；M为两项绕组的互感；ia ib ic 是定子绕组的phase current；p为微分算子d/ dt。

三相绕组和Y型连接，则列出电流方程为：ia+ ib + ic=0 (2)又有 M*ia+ M*ib +M* ic=0 (3)将（2）式和（3）式代入（1）式，可得：（4）永磁同步电机的直流的电磁转矩由转子磁通和三相绕组的电流相互共同耦合作用产生的，表达式为：Tem=1/w(ea*ia+eb*ib+ec*ic) (5)运动方程为：Tem-TL=J*(dw/dt) (6)其中：Tem为电磁转矩；TL为负载转矩；w为电机的机械角速度；J为电机的转动惯量。

2.控制策略框图主体控制策略在电源，电机本体模块，电机控制模块，位置传感器模块之间的互相协同。

3.Maxwell电机模型的建立（1）利用maxwell建立电机的模型：图2：Rmxprt中绘制模型图3：maxwell中绘制模型4.驱动器的simplorer模型本控制模型包括双闭环系统和电子换相系统，ia ib ic分别是A相、B相、C相的采样电流，在仿真中是可以直接通过电流表采样得到的。

采样在得到三相电流和电角度后，再进行电流环的闭环控制：电流ia ib ic首先经过Clark变换得到Iα, Iβ；然后再经过Park变换得到Iq, Id；再与设定值Iq_Ref, Id_Ref计算误差值；分别将q轴电流误差值代入q轴电流PID环运算得到Uq，将d轴电流误差值代入d轴电流PID环运算得到Ud；接着再对Uq, Ud实现反Park变换得到Uα, Uβ；最后经过SVPWM算法得到Ua, Ub, Uc，最后输入到电机三相上来控制逆变桥电路的开与关。

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。

sim-sim-maxwell联合仿真遇到的问题及解决方法Maxwell、Simplorer与Simulink联合仿真[请输入文档摘要，摘要通常是对文档内容的简短总结。

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]错误!未找到引用源。

目录前言 (3)一、在Maxwell里建立仿真模型，并设置联合仿真参数 (4)二、Simplorer (7)三、Simplorer与Maxwell的联合 (8)三、Simplorer与Simulink (9)1、在Simplorer里的操作 (10)2、在Simulink里的操作 (13)五、求解器参数的设置 (18)常见的问题 (20)前言本文主要介绍Maxwell、Simplorer和Simulink如何实现联合仿真，已经出现的问题和解决方法。

以直线开关磁阻电机为仿真模型，对电机模型的参数进行辨识，控制算法采用PID和极点配置自适应控制算法。

用到的软件版本分别为：Maxwell 13、Simplorer 9.0和MATLAB R2007b。

三个软件里建立的工程或模型文件必须放在同一个文件夹里，仿真中需要建立的和分析后生成的文件如图1所示。

图 1在Maxwell里建立有限元仿真模型；Simplorer 提供功率电路部分，是将Maxwell和Simulink连接起来的桥梁；Simulink 为联合仿真提供控制算法，输入为期望的位置信号和实际的位置信号（从Simplorer里输入）输出为三相电流信号。

一、在Maxwell里建立仿真模型，并设置联合仿真参数1、根据实际电机的尺寸和材料建立直线开关磁阻电机的磁场瞬态分析模型，如图2所示。

图 22、对电磁瞬态分析的一些仿真参数进行设置（如图3所示）。

包括运动区域，求解边界条件，激励，力矩，网格剖分（理论上说网格剖分越细求解越精确，但是剖分越细求解时间越长，所以可以根据实际情况综合考虑）、分析设置（后面会讲到）。

图 33、联合仿真中激励的添加：激励类型选择“External”，初始值为0A，如图4所示。

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和Maxwell联合运行的线性压缩机仿真模拟邹慧明;张立钦;彭国宏;田长青【摘要】基于Simplorer仿真软件和Maxwell磁场二维瞬态分析软件联合仿真平台,建立了线性压缩机的仿真模型,实现线性压缩机电磁场数值分析、机械振动动力学分析以及电路系统特性分析的联合仿真模拟.采用该仿真模型分析了线性压缩机在不同工况下的性能特点,并将仿真结果与样机压缩空气实验结果相比较,验证了仿真模型的可行性.【期刊名称】《压缩机技术》【年(卷),期】2011(000)001【总页数】6页(P7-11,14)【关键词】线性压缩机;仿真模拟;动力学【作者】邹慧明;张立钦;彭国宏;田长青【作者单位】中国科学院理化技术研究所,北京,100190;中国科学院理化技术研究所,北京,100190;中国科学院研究生院,北京,100190;中国科学院理化技术研究所,北京,100190;中国科学院理化技术研究所,北京,100190【正文语种】中文【中图分类】工业技术2011年第 1 期（总 225 期）文章编号：1006-2971f2011 ） 01-0007-06 0引言 Simplorer 和 Maxwell 联合运行的线性压缩机仿真模拟邹慧明1 ，张立钦1.2 ．彭国宏1.2，田长青 1（ 1．中国科学院理化技术研究所，北京 100190 ；2．中国科学院研究生院，北京 100190 ）摘要：基于Simplorer‘仿真软件和Maxwell 磁场二维瞬态分析软件联合仿真平台，建立了线性压缩机的仿真模型，实现线性压缩机电磁场数值分析、机械振动动力学分析以及电路系统特性分析的联合仿真模拟。

采用该仿真模型分析了线性压缩机在不同工况下的性能特点，并将仿真结果与样机压缩空气实验结果相比较，验证了仿真模型的可行性。

关键词：线性压缩机；仿真模拟；动力学中图分类号： TH457文献标志码：A Simulationof LinearCompressorBasedonSimplorerandMaxwell ZOUHui-ming',ZHANGLi-qin"2.PENG Guo-hong"2,TIAN hang-qingl ( 1.Technical InstituteofPhysics andChem 厶try,ChineseAcademyofScien.ces,Beijing100190,Chinn.; 2.GraduateUniversity ofChinese AcademyofSciences,Beijing100190,China)Abstract:Thispaperestablishes asimulationmodelfor linear compressorbasedonSimplorersimulationplat-formandMaxwellsimulation platform to achieve the jointsimulation ofelectromagneticfield,mechanicaldynam-ics andelectricalsystemanalysis onlinear compressor.Thecharacteristicsof linear compressorworkingwiLh airon variable conditionsareanalyzedby the simulationmodel.Thesimulation modelis validated well by the com- parisonbetweenthe simulationresultsandthe experimentaldata. Keywords:linearcompressor;simulation ;dynamics采用直线振荡电机作为驱动装置的线性压缩机主要由机械系统（直线电机驱动活塞往复运行）、电磁系统（电源驱动直线电机）和热力系统（活塞压缩气缸内气体）组成，相比于传统旋转电机驱动的活塞压缩机，该类压缩机效率较高。

基于Simplorer与Maxwell的磁控电抗器特性仿真分析赵国生; 孙彬; 李培; 原峰【期刊名称】《《电气传动》》【年(卷),期】2019(049)010【总页数】5页(P91-95)【关键词】磁控电抗器; 双级磁阀; 谐波; 响应【作者】赵国生; 孙彬; 李培; 原峰【作者单位】郑州大学电气工程学院河南郑州 450001; 大唐华中电力试验研究院河南郑州 450000【正文语种】中文【中图分类】TM28磁控电抗器（magnetically controlled reactors，MCR）作为一种新型无功补偿装置，优化分析其谐波、响应特性等对于改善供电质量、提高电网经济效益起着重要的作用。

目前，对于可控电抗器特性分析方法主要有理论分析方法[1]、Matlab/Simulink仿真分析法和Ansoft Maxwell仿真分析法。

理论分析方法从计算公式推导上详细介绍了新型可控电抗器的工作原理及特性分析等，其缺点是不能直观地反映谐波、磁场和响应等特性的变化过程。

Matlab/Simulink仿真分析法虽然可以搭建仿真电路，但仅能用变压器等效饱和式电抗器模型，且与文中饱和式可控电抗器的仿真模型类似，该方法对单相可控电抗器[2-4]、单相三柱式MCR[5-6]、单相四柱式 MCR[7-11]及三相三柱式MCR[12]等的谐波及响应特性进行了分析，该方法缺陷是不能对硅钢片参数进行精确的磁化曲线拟合，尤其是无法构造特殊磁阀模型，如单级、双级以及多级模型，也无法分析模型的磁场变化。

Ansoft Maxwell仿真分析法对单相四柱式MCR[13]、三相六柱式 MCR[14]和正交铁心三相磁控电抗器[15]等进行了电磁仿真及谐波特性分析，虽然该方法弥补了Matlab/Simulink仿真分析法的部分不足之处，但又因其电路简单而无法实现复杂控制电路的响应特性分析。

为了实现波形及磁场变化的观察分析，并且解决硅钢片B—H拟合曲线、特殊磁阀构造及复杂电路搭建等问题，本文引入了Simplorer与Maxwell联合仿真的方法[16-17]，Simplorer是功能强大的多域机电系统设计与仿真分析软件，用于电磁、控制等机电一体化系统的建模、设计、仿真分析和优化，与Maxwell联合实现场路耦合多物理域联合仿真，将大大提高仿真特性的真实性和准确性。

Maxwell、Simplorer与Simulink联合仿真[请输入文档摘要，摘要通常是对文档内容的简短总结。

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目录前言 (2)一、在Maxwell里建立仿真模型，并设置联合仿真参数 (3)二、Simplorer (6)三、Simplorer与Maxwell的联合 (7)三、Simplorer与Simulink (8)1、在Simplorer里的操作 (9)2、在Simulink里的操作 (12)五、求解器参数的设置 (16)常见的问题 (18)前言本文主要介绍Maxwell、Simplorer和Simulink如何实现联合仿真，已经出现的问题和解决方法。

以直线开关磁阻电机为仿真模型，对电机模型的参数进行辨识，控制算法采用PID和极点配置自适应控制算法。

用到的软件版本分别为：Maxwell 13、Simplorer 9.0和MATLAB R2007b。

三个软件里建立的工程或模型文件必须放在同一个文件夹里，仿真中需要建立的和分析后生成的文件如图1所示。

图 1在Maxwell里建立有限元仿真模型；Simplorer 提供功率电路部分，是将Maxwell和Simulink连接起来的桥梁；Simulink 为联合仿真提供控制算法，输入为期望的位置信号和实际的位置信号（从Simplorer里输入）输出为三相电流信号。

一、在Maxwell里建立仿真模型，并设置联合仿真参数1、根据实际电机的尺寸和材料建立直线开关磁阻电机的磁场瞬态分析模型，如图2所示。

图 22、对电磁瞬态分析的一些仿真参数进行设置（如图3所示）。

包括运动区域，求解边界条件，激励，力矩，网格剖分（理论上说网格剖分越细求解越精确，但是剖分越细求解时间越长，所以可以根据实际情况综合考虑）、分析设置（后面会讲到）。

图 33、联合仿真中激励的添加：激励类型选择“External”，初始值为0A，如图4所示。

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目录前言 (3)一、在Maxwell里建立仿真模型，并设置联合仿真参数 (4)二、Simplorer (7)三、Simplorer与Maxwell的联合 (8)三、Simplorer与Simulink (9)1、在Simplorer里的操作 (10)2、在Simulink里的操作 (13)五、求解器参数的设置 (18)常见的问题 (20)前言本文主要介绍Maxwell、Simplorer和Simulink如何实现联合仿真，已经出现的问题和解决方法。

以直线开关磁阻电机为仿真模型，对电机模型的参数进行辨识，控制算法采用PID和极点配置自适应控制算法。

用到的软件版本分别为：Maxwell 13、Simplorer 9.0和MATLAB R2007b。

三个软件里建立的工程或模型文件必须放在同一个文件夹里，仿真中需要建立的和分析后生成的文件如图1所示。

图 1在Maxwell里建立有限元仿真模型；Simplorer 提供功率电路部分，是将Maxwell和Simulink连接起来的桥梁；Simulink 为联合仿真提供控制算法，输入为期望的位置信号和实际的位置信号（从Simplorer里输入）输出为三相电流信号。

一、在Maxwell里建立仿真模型，并设置联合仿真参数1、根据实际电机的尺寸和材料建立直线开关磁阻电机的磁场瞬态分析模型，如图2所示。

图 22、对电磁瞬态分析的一些仿真参数进行设置（如图3所示）。

包括运动区域，求解边界条件，激励，力矩，网格剖分（理论上说网格剖分越细求解越精确，但是剖分越细求解时间越长，所以可以根据实际情况综合考虑）、分析设置（后面会讲到）。

图 33、联合仿真中激励的添加：激励类型选择“External”，初始值为0A，如图4所示。

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 simplorer1 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]。

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。

T1T2T3T4Co-simulation with Maxwellinverter currents as source in Maxwell, and the back-emf of the motor on the inverter currents as source in Maxwell and the back emf of the motor on the inverter side.Simplorer and Maxwell will run altogethercomplexity of the drive system and of the mechanical system is not The complexity of the drive system and of the mechanical system is notlimitedThe Simplorer time steps and the Maxwell time steps don’t have to be thesame. Usually, Simplorer requires much more time steps than Maxwell.ppears on Simplorer side (state graph transition, large change of thepp p(g p,g gdynamic of the circuit), Simplorer will roll back to t0and set a new forward meeting time t1’, t1’< t1.Co-simulation with MaxwellCo-simulation with MaxwellThe switching of the IGBTs is done through a state graph that will compare thereference wave forms and the chopper signalCo-simulation with Maxwell Simplorer SchematicCo-simulation with MaxwellCo-simulation with MaxwellCo-simulation with MaxwellMake sure that the initial current is 0Repeat the same operation for PhaseB and PhaseC.Make sure to know where the project is saved on the disksure to know where the project is saved on the diskCo-simulation with MaxwellCo-simulation with MaxwellCo-simulation with MaxwellCo-simulation with Maxwellge, and move the image away in order to have access to g g ythe symbol footprintCo-simulation with MaxwellThe motor image needs to be resized and re centeredCo-simulation with MaxwellCo-simulation with MaxwellRotational_V folder, choose the V_ROT: Angular Velocity Source Rotational V folder choose the V ROT:Angular Velocity SourceNote: Simplorer allows you to have much more complicated mechanical systemsCo-simulation with Maxwell。