ANSYS電力及電子變壓器設(shè)計(jì)新功能介紹

1、1電力及電子變壓器設(shè)計(jì)新功能介紹大綱電子變壓器設(shè)計(jì)新功能培訓(xùn)電力變壓器渦流場(chǎng)仿真新功能培訓(xùn)2ETK 綜 述3ETK（Electronic Transformer Kit）可以做什么?ETK采用python腳本的方式自動(dòng)生成平面磁性元件的渦流場(chǎng)求解模型。模型采用線性、頻變磁導(dǎo)率， Steinmetz損耗系數(shù)也采用頻變模式。另外，ETK利用Network Data Explorer生成可以在Simplorer和Pspice中 使用的頻變狀態(tài)空間模型（ state-space model ）。ETK的建模對(duì)象？ETK用于建立工作頻率在100kHz范圍內(nèi)的鐵氧體磁芯變壓器和電感（但不包括50-50Hz

2、范圍內(nèi)的油浸變壓器）ETK易用性? Python有3個(gè)輸入面板，所有參數(shù)可以在10-15分鐘內(nèi)設(shè)置完畢。ETK 綜 述4ETK包含廠商元件庫(kù)嗎？ 在當(dāng)前發(fā)布的ETK版本中，包含Philips和Ferroxcube各15種大類的磁芯形狀。另外用戶可以手動(dòng)修改一個(gè)特 定Excel文件以加入更多的磁性形狀和材料。ETK和PExprt的區(qū)別？ “Electronic Transformer Kit”是基于Maxwell 3D 的免費(fèi)腳本，提供基于預(yù)先定義的設(shè)計(jì)輸入的FEA求解模型（非解析模型），而PExprt可生成整個(gè)設(shè)計(jì)。ETK不考慮Litz線和twisted雙絞線，也不自動(dòng)考慮繞組電容， 除非手動(dòng)

3、生成一個(gè)額外的electrostatic design 。ETK腳本下載地址訪問 Customer Portal:Knowledge Resources Solutions/AnsysCustomerPortal/en_us/Knowledge%20Resources/Solutions/Maxwell/20396765安裝和運(yùn)行復(fù)制粘貼文件夾CoreUDM 到: Maxwell Installation directoryAnsysEM16.0Win64MaxwellsyslibUserDefinedModelsLib ORAnsysEM16.0Win64MaxwelluserlibUser

4、DefinedModelsLib復(fù)制粘貼文件ElectronicTransformerModel.py 到: Maxwell Installation directoryAnsysEM16.0Win64MaxwellsyslibToolkitsMaxwell3D打開Maxwell文件，并插入一個(gè)Maxwell 3D design菜單操作: Draw User Defined Model Update Menu運(yùn)行腳本及調(diào)用ETK界面: Maxwell 3D Toolkit ElectronicTransformerModel6輸入界面1/3: 定義鐵心兩種方法設(shè)置變壓器模型:直接讀入一個(gè)之前記

5、錄的.tab 文本文件。生成一個(gè)全新的設(shè)計(jì)。設(shè)置 Model Units, Supplier, Core Type, Core Model。包含Philips/Ferroxcube的15種磁芯基本類型。選擇磁芯的默認(rèn)尺寸或手動(dòng)修改尺寸。7記錄輸入文件 用于下次直接復(fù)用生成模型一個(gè).tab格式的文件在腳本運(yùn)行時(shí)被自動(dòng)記錄，并保存于Maxwell默認(rèn)的工程文件目錄下。通過選擇“core definition”輸入界面上的“Read Data from Text File”按鈕，可以重新運(yùn)行已有 的.tab格式輸入文件(note Core Model box will remain blank).t

6、ab格式的文件也可以在text編輯器中手動(dòng)修改參數(shù)后，再調(diào)用運(yùn)行8輸入界面2/3: 定義線圈定義以下參數(shù)：線圈層數(shù), 層間間距，骨架厚度，頂部間隙， 側(cè)面間隙線圈類型: 上下式或者同心式導(dǎo)線類型: 方線或者圓線每層參數(shù): 導(dǎo)體寬度/導(dǎo)體高度， 線徑，匝數(shù)，絕緣厚度點(diǎn)擊 “Draw Geometry” 預(yù)覽，然后點(diǎn)擊Next9上下結(jié)構(gòu)VS同心結(jié)構(gòu)TopDownConcentric導(dǎo)線各層在磁芯中從上到下排布.每層中的線圈從內(nèi)向外徑向排布.導(dǎo)線各層在磁芯中隨層數(shù)增加從內(nèi)向 外徑向排布.各層中的線圈垂直排布310輸入界面3/3: 求解設(shè)置定義 Core Material and Coil Mater

7、ial定義原副邊繞組定義原副邊繞組串聯(lián)或并聯(lián)連接定義 adaptive frequency, frequency sweep, and max number of passes選擇“Setup Analysis”生成Design，或者“Analyze”生成并求解Design11用戶自定義添加新的磁芯模型（尺寸）如果需要的磁芯模型在輸入界面上找不到，用戶可以自定義磁芯模型在文件夾“CoreUDM”有一個(gè)“CoreData.tab” 文件該文件可以用Excel或文本編輯器打開用戶可以添加供應(yīng)商名稱、磁芯類型、模型名稱和模型尺寸（添加的時(shí)候采 用tab分隔符格式）添加的磁芯模型在下次腳本運(yùn)行時(shí)可供選

8、擇12用戶自定義添加新的磁芯模型（材料）如果用戶需要的磁芯材料不在庫(kù)里，可以按照如下的步驟添加:建立一個(gè)與frequency versus permeability 文件（tab格式）Tab文件命名為所添加的材料名把tab文件放到如下目錄 “CoreUDM /MaterialData”在Excel中打開目錄“CoreUDM /MaterialData”下的“matdata.tab” 文件為新加的材料添加一行，并指定電導(dǎo)率、損耗系數(shù)和密度等其它材料參數(shù)保存文件frequency versus permeabilitymatdata.tab13Maxwell求解設(shè)置以下設(shè)置都自動(dòng)設(shè)置: geome

9、try, materials, sources, matrix, mesh operations, and analysis setup求解區(qū)域自動(dòng)設(shè)置, 導(dǎo)線圓角半徑和倒角自動(dòng)選擇.對(duì)于圓導(dǎo)線用戶需要指定圓周分段數(shù)14設(shè)計(jì)全參數(shù)化模型所有的幾何尺寸數(shù)據(jù)在Maxwell Design中都以參數(shù)化的形式指定幾何尺寸可手動(dòng)修改（不需要重新運(yùn)行Python腳本）幾何尺寸在Maxwell中可以手動(dòng)修改，但如 果要修改線圈層數(shù)或線圈匝數(shù)則必須重新 運(yùn)行腳本文件15Maxwell 求解結(jié)果 場(chǎng)圖16Maxwell 求解結(jié)果 阻抗矩陣求解頻率下的阻抗矩陣17Maxwell 求解結(jié)果 網(wǎng)表通過Simplore

10、r中的“Dynamic Eddy Current” 鏈接，可以把求解結(jié)果以頻變狀態(tài) 空間模型的形式輸入到Simplorer中用于電路仿真頻變網(wǎng)表模型也可以通過“Network Data Explorer ”的方式輸出到Pspice中進(jìn)行仿真分析Right-click on Analysis / Setup1In the NDE window, click on Export BroadbandChoose PSPICE (Renormalize to 1 ohm)Maxwell to SimplorerMaxwell to PSpice18如何獲取幫助信息通過點(diǎn)擊ETK界面上的“Help” 按

11、鈕獲得查 看 html 格 式 的 文 件 : C:Program FilesAnsysEMAnsysEM16.1Win64MaxwellsyslibUserDefinedModelsLibCoreUDMHelpElectronicTransformerKit_help.html在相同的文件位置查看PDF文件19大綱電子變壓器設(shè)計(jì)新功能培訓(xùn)電力變壓器渦流場(chǎng)仿真新功能培訓(xùn)20Maxwell 3D渦流場(chǎng)新功能渦流場(chǎng)求解器支持非線性鐵磁材料:非線性BH曲線建模過程與瞬態(tài)場(chǎng)中建模過程完全一致Maxwell在求解時(shí)通過迭代確定等效工作點(diǎn)21Maxwell 3D渦流場(chǎng)新功能渦流場(chǎng)求解器支持求解器支持多種激

12、勵(lì)類型:電壓源電流源外電路22Maxwell 3D渦流場(chǎng)新功能繞組設(shè)置功能與瞬態(tài)場(chǎng)求解器完全一致New Winding Definition23Maxwell 3D渦流場(chǎng)新功能渦流場(chǎng)支持GPU加速自由度超過200萬(wàn)時(shí)，GPU加速功能才明顯采用GPU功能時(shí)，占用一個(gè)HPC Pack license在HPC and Analysis Option控制面板中完成設(shè)置24Maxwell 3D渦流場(chǎng)新功能Example: High permeable/conductive core2.07 Million elements3.51 Million unknownsSolve time (8 cores): 40min 52Solver time (8cores + 1 GPU): 20min26本案例中，GPU加速功能可縮短仿真時(shí)間1倍