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基于Simplorer场路耦合多物理域联合仿真

中国水利水电出版社
    【作 者】赵鲁 编著 【I S B N 】978-7-5170-1712-7 【责任编辑】李炎 【适用读者群】市场类图书 【出版时间】2014-03-26 【开 本】16开 【装帧信息】平装(光膜) 【版 次】第1版第1次印刷 【页 数】396 【千字数】608 【印 张】24.75 【定 价】66 【丛 书】万水ANSYS技术丛书 【备注信息】赠1DVD
图书详情

    本书融Simplorer的基本操作和应用实例为一体,配以大量的案例分析,从而让读者能更好地掌握Simplorer的使用。

    本书全面系统地介绍了Simplorer软件的基本使用方法。分为两大部分:第一部分包含1~6章,主要是对Simplorer基本功能进行说明;第二部分包含7~9章,主要说明Simplorer与其他不同软件进行联合仿真,以RMxprt、Maxwell、Simulink为例,介绍了联合仿真的详细步骤,最后给出了牵引变流器场路耦合联合仿真实例。

    为了提高读者的学习效率,本书还特别配套一张DVD光盘,包含书中实例的模型文件及仿真结果。

    本书可作为理工科院校相关专业的高年级本科生、研究生学习Simplorer软件的教材,也可作为广大工程技术人员和科研工作者掌握Simplorer的参考书。

    多物理域联合仿真优选平台

    Simplorer实现了多物理域模型之间的无缝链接,有利于系统的集成开发,对于企业研发或科研者都将是优选的软件平台。

    融基本操作和应用实例为一体

    Simplorer基本使用方法+Simplorer与RMxprt、Maxwell、Simulink等软件进行联合仿真,介绍了联合仿真的详细步骤,最后给出了牵引变流器场路耦合联合仿真实例。

    附赠超值光盘

    本书所有仿真实例都可以按照书中给出的步骤实现,模型和结果文件也随书中光盘一起赠送,以最大限度提高读者的学习效率。

    前 言

    ANSYS\Simplorer是功能强大的多域机电系统设计与仿真分析软件,用于电气、电磁、电力电子、控制等机电一体化系统的建模、设计、仿真分析和优化。Simplorer具有强大的建模功能和多模块协同仿真技术,可便捷地实现电力电子、传感器、激励器、电动机、发电机、功率变换器、控制和嵌入式模块等产品的虚拟原型设计,帮助用户研究复杂系统的功能,进行整体设计验证,缩减开发时间和研发成本,提高系统可靠性,并优化系统性能。

    我国“十二五”规划中明确提出要提高自主创新能力,由制造大国向制造强国迈进。在电动汽车、风力发电、太阳能发电、高速列车牵引等电力电子及电气传动领域中,传统的电机、变压器、变流器独立设计思路有待提升,为了缩减开发时间和研发成本,提高自主研发能力,多物理域系统级联合仿真将会是未来的发展趋势。

    Simplorer提供了一个功能强大的跨学科多领域的高性能系统仿真平台,并实现了多物理域模型之间的无缝链接,有利于系统的集成开发,对于企业研发或科研人员都将是优选的软件平台。随着计算机的快速发展,特别是分布式计算和并行计算的普及,计算速度大幅提高。强大的计算能力使得有限元场路耦合多物理域联合仿真成为可能,同时也促进了有限元场路耦合多物理域联合仿真的快速发展。然而,有关Simplorer软件及与其他软件联合仿真的资料相对较少,特别是介绍Simplorer软件及基于Simplorer软件进行场路耦合多物理域联合仿真的书籍。

    本书全面系统地介绍了Simplorer软件的基本使用方法。本书共分为两大部分:第一部分包含1~6章,主要是对Simplorer基本功能进行说明,介绍了Simplorer的界面环境及基本操作流程、模型库文件、IGBT动态模型创建、C/C++模型、VHDL-AMS模型、script脚本文件等;第二部分包含7~9章,主要说明Simplorer与ANSYS其他不同软件进行联合仿真,以Simplorer与RMxprt、Maxwell、Simulink为例,介绍了联合仿真的详细步骤,最后给出了牵引变流器场路耦合联合仿真实例。

    感谢ANSYS公司崔明生经理、雷华,师兄任晋旗、王珂、谈龙成、李子欣、韩俊飞、殷正刚、马逊、高范强和师姐吕晓美在本书编写过程中给予的关心;感谢朱艺锋、鲁明、兰志明、徐飞、李洋、张志华、王松、刘洋、蔡华、罗永捷提供的帮助和建议;最后,衷心感谢我的妻子饶海燕,她的支持和关心使这本书得以顺利完成。

    本书所有的仿真实例都可以按照书中给出的步骤实现,书中的模型和结果文件也随附书光盘一起赠送,以最大限度地提高读者的学习效率。虽然Simplorer软件版本在不断更新、功能在不断提升,但软件的操作界面及基本操作流程大致不变,本书实例主要基于Simplorer 8.0、Simplorer 9.0版本进行建模及仿真。

    由于时间仓促,加之本书内容较新及作者水平有限,书中不足甚至错误之处在所难免,恳请广大读者批评指正。

    作 者

    2014年1月


    前言

    第1章 Simplorer界面环境简介 1
    1.1 操作界面介绍 1
    1.1.1 File菜单 3
    1.1.2 Edit菜单 4
    1.1.3 View菜单 6
    1.1.4 Project菜单 6
    1.1.5 Draw菜单 9
    1.1.6 Schematic菜单 10
    1.1.7 Simplorer Circuit菜单 12
    1.1.8 Tools菜单 18
    1.1.9 Window菜单 22
    1.1.10 Help菜单 23
    1.2 仿真实例 24
    1.2.1 感性负载三相不控整流电路仿真
    分析 24
    1.2.2 直流电机起动电流控制 38
    1.2.3 直流电机电流和速度控制 47
    1.2.4 四种产生PWM波形的方法 57
    1.3 本章小结 67
    第2章 元器件功能说明 68
    2.1 基本元器件(Basic Elements) 68
    2.1.1 模块元器件说明(Blocks) 68
    2.1.2 电路元器件说明(Circuit) 80
    2.1.3 测量元器件说明(Measurement) 91
    2.1.4 物理区域元器件说明(Physical
    Domains) 95
    2.1.5 信号特征模块(Signal
    Characteristics) 98
    2.1.6 状态机特征模块(States) 99
    2.1.7 工具模块(Tools) 100
    2.2 生产厂商元器件(Manufactures) 103
    2.3 多物理场元器件(Multiphasic) 105
    2.3.1 流体场元器件说明(Hydraulic) 106
    2.3.2 机械场元器件说明(Mechanical
    System) 111
    2.3.3 电力系统元器件说明(Power
    System) 113
    2.3.4 传感器模块(Sensors) 116
    2.3.5 电力电子集成模块(SMPS) 116
    2.4 工具元器件(Tools) 118
    2.4.1 传递函数元器件说明(Transfer) 118
    2.4.2 转换函数元器件说明
    (Transformations) 122
    2.5 本章小结 129
    第3章 IGBT器件级模型建立及仿真 130
    3.1 Diode模块特性 130
    3.1.1 电气模型特性 131
    3.1.2 热模型特性 132
    3.2 IGBT模块特性 132
    3.2.1 Advanced Dynamic Model 132
    3.2.2 Average Model 133
    3.2.3 Basic Dynamic Model 135
    3.3 IGBT动态模型封装 135
    3.3.1 Basic Dynamic模型封装流程 136
    3.3.2 IGBT动态模型仿真实例 147
    3.4 仿真结果 163
    3.5 本章小结 165
    第4章 Simplorer C模型编辑器 166
    4.1 C模型编辑器操作流程 166
    4.2 三相PWM整流桥电阻性负载C模型
    应用仿真实例 183
    4.3 三相PWM整流桥IGBT器件损耗计算 193
    4.4 本章小结 198
    第5章 Simplorer VHDL-AMS模型 199
    5.1 VHDL语言格式 199
    5.2 Simplorer VHDL-AMS模型库 201
    5.3 Simplorer VHDL-AMS模型创建 203
    5.4 本章小结 219
    第6章 Script脚本文件 220
    6.1 Script操作流程 220
    6.2 Script仿真实例 223
    6.3 本章小结 246
    第7章 Simplorer与Maxwell联合仿真 247
    7.1 电机模型建立 248
    7.1.1 主发电机Rmxprt建模 248
    7.1.2 励磁机建模 253
    7.2 电机模型导入Simplorer联合仿真 279
    7.2.1 导入主电机RMxprt模型 279
    7.2.2 导入励磁机Maxwell模型 280
    7.2.3 Simplorer模型联合仿真 282
    7.3 本章小结 286
    第8章 Simplorer与Simulink联合仿真 287
    8.1 软件版本说明及设置 287
    8.2 三相PWM整流电路仿真实例 289
    8.2.1 联合仿真步骤说明 290
    8.2.2 联合仿真结果 298
    8.2.3 控制电路M文件编写 299
    8.3 本章小结 304
    第9章 牵引变流器场路耦合联合仿真 305
    9.1 整流侧场路耦合联合仿真 305
    9.1.1 牵引变压器模型 305
    9.1.2 整流器控制电路 321
    9.1.3 整流侧场路耦合联合仿真结果 346
    9.2 逆变侧场路耦合联合仿真 350
    9.2.1 牵引电机模型 351
    9.2.2 逆变器控制电路 361
    9.3 牵引变流器场路耦合联合仿真 381
    9.4 本章小结 386
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