电磁场自带控制电路仿真分析

1.前言

在最新更新的JMAG新版本()中,加入了类似于MATLAB/Simulink的电路控制功能。如下图所示,现在的JMAG电路中除了以前的电路以外,还包含了蓝色的控制电路。通过这些蓝色的控制电路,可以简单、快捷地实现用户自定义的控制机能。在这里,本文将介绍这次更新的JMAG控制电路。

图1JMAG新版本电路示例

2.控制电路元件介绍

为了方便理解,这里将可控制元件分为两类。分别为纯控制元件和控制-电路过渡元件。

·纯控制元件:输入输出皆为控制信号,在图中为纯蓝色。

·过渡元件:输入或输出的一方为控制信号,另一方为电路信号(电压、电流等),在图中为蓝色和黑色。

下图为一个简单的例子。左侧为纯控制元件,右侧为过渡元件。

图2纯控制元件和过渡元件

3.纯控制元件介绍

纯控制元件有如下7个大类:

a.控制输入(ControlInput)元件

b.控制输出(ControlOutput)元件

c.控制信号探针(ControlSignalProbe)元件

d.用户自定义(User-DefinedCalculation)元件

e.函数(PreinstallOperator)元件

元件

信号生成器元件

其中的三种元件人如其名都比较容易理解。

a.控制输入元件为控制系统的输入值,b.控制输出元件为输出值。

c.控制信号探针元件可以获取控制电路中某点的信号。

图3控制输入元件、控制输出元件、控制信号探针元件和用户自定义元件

除了这4种以外的最具JMAG特色的就素e.函数元件、元件和信号生成器元件了。

首先e.函数元件包含了很多预装的函数,例如常见的[绝对值]、[加]、[减]等等函数。同时还特别针对电机的控制预装了2相3相转换、机械角电气角转换等功能。(下图附上中英文对照表)

图4函数元件

图5函数元件中英文对照表

其次是元件。JMAG-RT元件可以载入JMAG-RT生成的.rtt文件,从而实现考虑了电机特性的电路控制仿真。其中控制信号的类型是电压信号和电流信号。支持的电机类型为:三相PMSM、感应电机、直线同步电机、SR电机、步进电机、电磁阀、绕线式同步电机。

图6JMAG-RT元件支持列表

最后就是信号生成器元件。这是用来生成PWM信号的元件,输入UVW三相电压波形,输出三相上下端的开关信号。

4.过渡元件介绍

过渡元件有如下6个大类:

a.控制电位源(ControlVoltageSource)元件

b.控制电流源(ControlCurrentSource)元件

c.控制电位探针(ControlVoltageProbe)元件

d.控制电流探针(ControlCurrentProbe)元件

e.控制开关(ControlSwitch)元件

f.逆变器(Inverter)元件

其中a.控制电位源元件和b.控制电流源元件是控制信号控制电路输入的元件,相当于可控电压源和可控电流源。可以实现自定义电压/电流输出。而且各自还拥有1端子和2端子元件可供选择。因此这两个元件是控制→电路的过渡。

接下来就e.控制开关元件,该元件的本质是一个听从于控制信号的开关。用户可以自定义控制开关的ON/OFF,而且相比于旧版本的JMAGUserSubroutine方法,使用该元件来进行控制会十分简单方便。因此这个元件也是控制→电路的过渡。

图7控制电位源元件、控制电流源元件、控制电位/电压探针元件和控制开关元件

最后,是f.逆变器元件。如下图所示,该模型将逆变器的开关电路进行封装通过控制信号控制逆变器内的开关。电路端的输入为①②,分别为电位源端和接地端。控制端的输入为③~⑧分别为各个开关的控制信号。输出为⑨⑩⑪为UVW三相电压。

图8逆变器元件

5.小结

本文介绍了版本中新增的电路控制元件,通过自由组合这些控制元件用户可以搭建自己所需的控制电路。其实旧版本的JMAG也可以通过UserSubroutine机能实现类似的控制,但是由于UserSubroutine的使用十分的繁琐,对编程能力的要求也十分的高,搭建控制电路非常困难。这次的新功能使得用户可以像使用MATLAB/Simulink一样直观地搭建自己所需地电路,虽然也有编程的部分,但是由于是使用的Python语言,相比UserSubroutine来说要易上手得多。

公司介绍:

艾迪捷有限公司(IDAJCo.,Ltd简称IDAJ),于1994年成立于日本横滨,是亚太地区最大的流体分析(CFD)、仿真技术咨询、综合CAE/CFD软件销售和技术服务商之一。主营业务为:为日本、中国、韩国、英国等国提供CAE咨询服务以及代理销售英国、美国、德国等世界一流的CFD、CAE软件。经过多年发展,公司目前已在横滨总公司之下开设了神户、名古屋、北京、上海分公司及英国办事处。

秉承IDAJ深厚的技术背景和先进的服务理念,艾迪捷信息科技(上海)有限公司(简称IDAJ-CHINA)于1997年成立,目前已经拥有国内顶尖的技术咨询团队,为国内外客户提供包括流体分析、电磁场分析、发动机性能匹配、多目标优化等全方位的CAE服务。公司客户遍及航空、航天、汽车、能源、家电、铁路、电子、船舶等行业以及众多知名高校和科研院所。

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