Maxwell與Simplorer聯(lián)合仿真方法及注意問題模板

1、三相鼠籠式異步電動機的協(xié)同仿真模型實驗分析本文所采用的電機是參照 Ansoft 12在工程電磁場中的應(yīng)用一書所給的使 用RMxprt輸入機械參數(shù)所生成的三相鼠籠式異步電動機，并且由 RMxprt的電 機模型直接導(dǎo)出2D模型。由于個人需要，對電機的參數(shù)有一定的修改，但是使 用Y160M-4的電機并不影響聯(lián)合仿真的過程與結(jié)果。1.1 Maxwell與Simplorer聯(lián)合仿真的設(shè)置1.1.1Maxwell端的設(shè)置在Maxwell 2D模型中進行一下幾步設(shè)置：第一步，設(shè)置Maxwell和Simplorer端口連接功能。右鍵單擊 Model項，選 擇Set Symmetry Multiplier項，如

2、圖1.1所示，單擊后彈出圖1.2的對話框。圖1.1查找過程示意圖Design Settings圖1.2設(shè)計設(shè)置對話框在對話框中，選擇 Advaneed Product Coupling項，勾選其下的 Enable tr-tr link with Sim。至此，完成第一步操作第二步，2D模型的激勵源設(shè)置。單擊 Excitation項的加號，顯示Phase APhase B Phase C各項。雙擊Phase A項，彈出如圖1.3所示的對話框。WindingGener al DefaultsName：確定取消 I圖1.3A相激勵源設(shè)置在上圖的對話框中，將激勵源的Type項設(shè)置為External，并

3、勾選其后的Strander,并且設(shè)置初始電流 Initial Current 項為 0。Number of parallel branch項 按照電機的設(shè)置要求，其值為1。參數(shù)設(shè)置完成后，點擊確定退出。需要說明的一點是，建議在設(shè)置Maxwell與Simplorer連接功能即第一步之前，記錄電壓激勵源下的電阻和電感。事實上，這里的電組和電感就是Maxwell2D計算出的電機的定子電阻與定子電感。這兩個數(shù)據(jù)在外電路的連接中會使用 到，在后面會詳細說明。至此，Maxwell端的設(shè)置完畢。1.1.2 Simplorer 端的設(shè)置Simplorer端的設(shè)置，主要是對電機外電路的設(shè)置，具體的電路會在空載實

4、驗 和額定負載實驗中詳細給出，這里不再贅述。1.1.3聯(lián)合仿真時間的設(shè)置聯(lián)合仿真時，Maxwell和Simplorer同時運行，程序按照各自設(shè)定的時間和步 長運行。其中Simplorer是主動者，Maxwell是被動者，當(dāng) Maxwell運行完畢但 Simplorer尚在運行時，Maxwell將重新運行，與 Simplorer進行數(shù)據(jù)交換。在實 踐中，發(fā)現(xiàn)仿真時間的設(shè)置對結(jié)果有一定的影響。例如，將二者仿真時間和步長設(shè)置相同的話，仿真的結(jié)果就不正確。在反復(fù)試驗的前提下，得到如下經(jīng)驗：將Simplorer的時間和步長設(shè)置長一些，將 Maxwell的時間和步長設(shè)置短一些，這 樣實驗的結(jié)果就接近正確值

5、。1.1.4 2D模型的導(dǎo)入2D模型的導(dǎo)入Simplorer中的步驟，如圖1.4所示A Antcft Sirndanr - SirrpkiriTS - 5charwicEdrlQr -章:/Ara Av E甘t Vbw raci Drww 汨wrulic I a q«Q - 1 r » > l 丄|叵| £Snp)arw Cirnil r aak Window HipIl. '® Adddrlri tiaubik C<>nne«K._ Atld 址ilKad Cwnp<?,c"l_.MksmJ ttHn

6、pomrt礎(chǔ) £；«*!« « IR rtMJinLi郵 Cliaatri"HIJ 二iI ! »曰 JO屮QBO Dynarnc CompciivH Add Flpfl Shnc EansanarL- Add Mehai-ii Co*ft|H>*ertLi PHH kflpafc L'Ompaiwrt-.Add Eqwvahrt CimiL.Add Dffriflr*k Capi«i5inai_SlMtSfMKarr<jat«.J Sip-cb |Svl Setup.- 込畑 口 Ei kvi

7、p.,Ehiroaria-r:uArid trdMCnrrpan«r£._dd PWdrv'g "GEpti用>4_.Add Hf近 LanHinirt ddd RE<> Cowswnw 0EJ4-Ejperl to VHDL-MWi-Cr«BU> Madtt 匚 ctnipanni: from drnHii S£h»nuriH 幷 IuM*圖1.4導(dǎo)入步驟圖1.52D導(dǎo)入對話框點擊以后，會彈出圖1.5所示的對話框其中File項是指待添加Maxwell 2D模型的位置，下面的選項是選擇2D模型 還是3D

8、模型，Solution項是選擇對應(yīng)的TR。1.2空載實驗協(xié)同仿真分析1.2.1 Simplorer 電路設(shè)置空載實驗的電路圖如圖1.6所示。圖1.6空載實驗電路設(shè)置圖外電路的確定主要是通過以下幾個步驟：電源電壓不能直接與電機的三相輸入端口直接相連，通過查閱資料得知， 需要在線路上添加電阻或電感器件。實驗初始，加入小電阻，相當(dāng)于電源的內(nèi)阻， 在外電路設(shè)置的基礎(chǔ)上可以運行。三相輸出連接在一起，接地與不接地不影響實驗的結(jié)果，這個是通過對比 驗證得出的結(jié)論。MotionSetupI端口，是在2D模型中Model項的修飾部分，在生成2D模 型時系統(tǒng)自動設(shè)定。經(jīng)過對比實驗，得出如下結(jié)論： 如果Motion

9、Setup1輸入端 口接入轉(zhuǎn)速源，改變轉(zhuǎn)速源的參數(shù)值不影響電機的輸出變化； 如果MotionSetup1 輸入端口接地，電機的輸出結(jié)果與加入轉(zhuǎn)速源的輸出結(jié)果是一致的，因此，Motio nSetup1輸入端口不管接什么類型的源，均不影響電機的輸出結(jié)果。但是在2D模型中改變MotionSetup1的話，輸出將隨著輸入的不同轉(zhuǎn)速發(fā)生改變，于是 就知道MotionSetup1輸入端口取決于2D模型中的設(shè)定，跟 Simplorer中的連接 方式?jīng)]有任何關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，選定Simplorer中MotionSetup1輸入端口接地。對于MotionSetup1.out的設(shè)定也是通過對比實驗來確定：在其他外

10、電路連接完全相同的條件下，輸出端口接地和接轉(zhuǎn)動慣量的電機定子電流如圖1.7和1.8所示：motof cuuenilongzaiGum-In 1ittmFEA1 m THr.niBFEA1JE2 TR"EAim mt70MSO 00-iaoa TimEjnisJ90.4290MW-SOW 0.圖1.7 輸出端口接地的定子電流圖motof currenlkDngza_0_goad 1Smoo CurVFlnlOmu4000 VrEAi.ffl TR一 peai.it? TW=_ mmMOO 20W40 od Tim#|5HofiMXre020319|MX3. "604|圖1.8

11、輸出端口接轉(zhuǎn)動慣量的定子電流圖通過對比可以看出，接地的定子電流穩(wěn)定的要快，而接轉(zhuǎn)動慣量的定子電流 穩(wěn)定的要慢，但是和原來的導(dǎo)入 RMxprt模型實驗和自帶電機模型試驗的定子電 流圖保持一致。也就是說，加入轉(zhuǎn)動慣量以后，電機會仿真起動過程，這就是先 前的實驗中為什么要加入轉(zhuǎn)動慣量 MASS_ROT的原因了。本實驗最關(guān)鍵的一點就是對電阻和電感數(shù)值的選取。a先前在線路中只加入一小電阻，考慮作為電源內(nèi)阻的功能，但是出來的 定子電流相當(dāng)不理想，如圖1.9所示。motor cuFentkangzai 虛從上圖看出，雖然三相電流最終達到穩(wěn)定，但是明顯不符合要求：A相電流太大，B、C相電流相對較小，而且還是負

12、值，這與理想中的空載電流相差很大。b、如果加入小電阻和小電感，電流的波形與圖 1.9相差不大。c、在前兩組實驗中，得到的結(jié)論是線路的電阻和電感不能隨意設(shè)定，必須 設(shè)置合適的參數(shù)才能得到正確的結(jié)果， 在此基礎(chǔ)上，考慮將電阻值設(shè)定為電機的 定子電阻值，將電感值設(shè)定為定子的漏感。執(zhí)行新的實驗方案，得到了正確的波 形?？偨Y(jié)以上幾點的分析，并結(jié)合一定數(shù)量的實驗，得出圖1.6電機的空載實驗原理圖：A、B、C為三相電壓，有效值為 220V，相位依次相差120 ； R1、R2、R3 為電機的定子電阻，值為0.921989Q; L1、L2、L3為定子側(cè)的漏電感，值為0.00777424H;電機的三相輸入接電源，

13、三相輸出連接在一起，MotionSetup1輸入端口接地，輸出端口接電機的轉(zhuǎn)動慣量，值為0.0968218 kg卅。至此，線路連接完畢。6.2.2實驗結(jié)果及分析1、定子相電流波形如圖1.10所示B0.00圖1.10空載實驗定子相電流波形從圖中可以看出，電機在0.8s左右完成起動過程，此后穩(wěn)定在空載狀態(tài)，空載電流的有效值為2.43A。與RMxprt的空載電流2.40252A相比，差距不大。2、電機轉(zhuǎn)速圖如圖1.11所示motor speedkangzai電機的轉(zhuǎn)速圖圖 1.11電機開始啟動，轉(zhuǎn)速逐漸上升,最終穩(wěn)定在1500rpm。1.3突加突卸負載的協(xié)同仿真1.3.1實驗原理圖實驗原理如圖1.12所示圖1.12突加突卸負載實驗原理圖實驗中，01s時電機完成起動并穩(wěn)定在空載狀態(tài)；在 2s時加入負載，負載 轉(zhuǎn)矩為24 N m，12s電機處于負載狀態(tài)；在3s時卸去負載，電機處于空載狀 態(tài)，仿真時間為4s。6.3.2實驗結(jié)果及分析TIE唱9|圖1.13突加突卸實驗定子相電流圖從圖中可以看出，在02s時電機完成起動并穩(wěn)定在空載狀態(tài)； 在2s時加入 負載時，定子電流開始上升，最終在穩(wěn)定的負載狀態(tài)；在 3s時卸去負載，電流 開始下降，最終回到空載狀態(tài)。2、電機轉(zhuǎn)速如圖1.14所示motor即聊dtu泗心用虛15SOOD 130.00 1D50.00 EDC1 00 5M.00 Cuoe殲配IFE