Maxwell与Simplorer联合仿真方法及注意问题剖析

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

Design Settings

图1.2 设计设置对话框

在对话框中，选择Advaneed 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。

Winding

Gener al Defaults

Name：

确定取消I

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。

1.1.3联合仿真时间的设置

联合仿真时，Maxwell和Simplorer同时运行，程序按照各自设定的时间和步长运行。其中Simplorer是主动者，Maxwell是被动者，当Maxwell运行完毕但Simplorer尚在运行时，Maxwell将重新运行，与Simplorer进行数据交换。在实践中，发现仿真时间的设置对结果有一定的影响。例如，将二者仿真时间和步长设置相同的话，仿真的结果就不正确。在反复试验的前提下，得到如下经验：将Simplorer的时间和步长设置长一些，将Maxwell的时间和步长设置短一些，这样实验的结果就接近正确值。

1.1.4 2D模型的导入

2D模型的导入Simplorer中的步骤，如图1.4所示

Ejperl to VHDL-MW I-

Cr«BU> Madtt匚ctnipan^ni: from drnHii S£h»nuriH—幷IuM*

图1.4 导入步骤

点击以后，会弹出图1.5所示的对话框

A Antcft Sirndanr - - SirrpkiriTS - 5charwicEdrlQr -章:/Ara

■ Av E甘t V BW ^ra^ci Drww 汨wrulic I a Q«Q-1r

» >■ L丄|叵

| £Sn^p)arw Cirnil r aak Window Hip

Il ...

'

® Add

drlri tiau^bik C<>n^^ne«K._

址

礎£；«*!« « I

R ■ rtMJinLi

邮C^liaatri"

HI

[■J 二i I ! »■

曰 J ■

O ■

QBO Dynarnc CompciivH Add Fl^pfl

Shnc Ean^sanarL- Add Me^hai^-ii

Co*ft|H>*ertLi PHH kflpafc

L'Ompaiwrt-.

Add Eqwvahrt CimiL.

Add Dffriflr*k Capi«i5inai_

SlMtSfMKa rr

Svl Setup.- ►込

畑口E^i kvip.,

Ehir^oaria■-

r:u

Arid trdM Cnrrpan«r£._

^dd PWdrv'g "GEpti用>4_.

Add Hf近Lan^Hinirt— ddd RE<>

Cowswnw 0EJ4-

图1.5 2D导入对话框

其中File项是指待添加Maxwell 2D模型的位置，下面的选项是选择2D模型还是3D模型，Solution项是选择对应的TR。

1.2空载实验协同仿真分析

1.2.1 Simplorer 电路设置

空载实验的电路图如图1.6所示。

图1.6 空载实验电路设置图

外电路的确定主要是通过以下几个步骤：

电源电压不能直接与电机的三相输入端口直接相连，通过查阅资料得知，需要在线路上添加电阻或电感器件。实验初始，加入小电阻，相当于电源的内阻，在外电路设置的基础上可以运行。

三相输出连接在一起，接地与不接地不影响实验的结果，这个是通过对比验证得出的结论。

MotionSetupI端口，是在2D模型中Model项的修饰部分，在生成2D模型时系统自动设定。经过对比实验，得出如下结论：如果MotionSetup1输入端口接入转速源，改变转速源的参数值不影响电机的输出变化；如果MotionSetup1 输入端口接地，电机的输出结果与加入转速源的输出结果是一致的，因此，

Motio nSetup1输入端口不管接什么类型的源，均不影响电机的输出结果。但是在

2D模型中改变MotionSetup1的话，输出将随着输入的不同转速发生改变，于是就知道MotionSetup1输入端口取决于2D模型中的设定，跟Simplorer中的连接方式没有任何关系。在此基础上，选定Simplorer中MotionSetup1输入端口接地。

④对于MotionSetup1.out的设定也是通过对比实验来确定：

在其他外电路连接完全相同的条件下，输出端口接地和接转动惯量的电机定

子电流如图1.7和1.8所示：