多物理域聯合仿真優選平臺

Simplorer實現了多物理域模型之間的無縫鏈接，有利于系統的集成開發，對于企業研發或科研者都將是優選的軟件平臺。

融基本操作和應用實例為一體

Simplorer基本使用方法+Simplorer與RMxprt、Maxwell、Simulink等軟件進行聯合仿真，介紹了聯合仿真的詳細步驟，最后給出了牽引變流器場路耦合聯合仿真實例。

附贈超值光盤

本書所有仿真實例都可以按照書中給出的步驟實現，模型和結果文件也隨書中光盤一起贈送，以最大限度提高讀者的學習效率。

前 言

ANSYS\Simplorer是功能強大的多域機電系統設計與仿真分析軟件，用于電氣、電磁、電力電子、控制等機電一體化系統的建模、設計、仿真分析和優化。Simplorer具有強大的建模功能和多模塊協同仿真技術，可便捷地實現電力電子、傳感器、激勵器、電動機、發電機、功率變換器、控制和嵌入式模塊等產品的虛擬原型設計，幫助用戶研究復雜系統的功能，進行整體設計驗證，縮減開發時間和研發成本，提高系統可靠性，并優化系統性能。

我國“十二五”規劃中明確提出要提高自主創新能力，由制造大國向制造強國邁進。在電動汽車、風力發電、太陽能發電、高速列車牽引等電力電子及電氣傳動領域中，傳統的電機、變壓器、變流器獨立設計思路有待提升，為了縮減開發時間和研發成本，提高自主研發能力，多物理域系統級聯合仿真將會是未來的發展趨勢。

Simplorer提供了一個功能強大的跨學科多領域的高性能系統仿真平臺，并實現了多物理域模型之間的無縫鏈接，有利于系統的集成開發，對于企業研發或科研人員都將是優選的軟件平臺。隨著計算機的快速發展，特別是分布式計算和并行計算的普及，計算速度大幅提高。強大的計算能力使得有限元場路耦合多物理域聯合仿真成為可能，同時也促進了有限元場路耦合多物理域聯合仿真的快速發展。然而，有關Simplorer軟件及與其他軟件聯合仿真的資料相對較少，特別是介紹Simplorer軟件及基于Simplorer軟件進行場路耦合多物理域聯合仿真的書籍。

本書全面系統地介紹了Simplorer軟件的基本使用方法。本書共分為兩大部分：第一部分包含1～6章，主要是對Simplorer基本功能進行說明，介紹了Simplorer的界面環境及基本操作流程、模型庫文件、IGBT動態模型創建、C/C++模型、VHDL-AMS模型、script腳本文件等；第二部分包含7～9章，主要說明Simplorer與ANSYS其他不同軟件進行聯合仿真，以Simplorer與RMxprt、Maxwell、Simulink為例，介紹了聯合仿真的詳細步驟，最后給出了牽引變流器場路耦合聯合仿真實例。

感謝ANSYS公司崔明生經理、雷華，師兄任晉旗、王珂、談龍成、李子欣、韓俊飛、殷正剛、馬遜、高范強和師姐呂曉美在本書編寫過程中給予的關心；感謝朱藝鋒、魯明、蘭志明、徐飛、李洋、張志華、王松、劉洋、蔡華、羅永捷提供的幫助和建議；最后，衷心感謝我的妻子饒海燕，她的支持和關心使這本書得以順利完成。

本書所有的仿真實例都可以按照書中給出的步驟實現，書中的模型和結果文件也隨附書光盤一起贈送，以最大限度地提高讀者的學習效率。雖然Simplorer軟件版本在不斷更新、功能在不斷提升，但軟件的操作界面及基本操作流程大致不變，本書實例主要基于Simplorer 8.0、Simplorer 9.0版本進行建模及仿真。

由于時間倉促，加之本書內容較新及作者水平有限，書中不足甚至錯誤之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。

作 者

2014年1月

序
前言

第1章 Simplorer界面環境簡介 1
1.1 操作界面介紹 1
1.1.1 File菜單 3
1.1.2 Edit菜單 4
1.1.3 View菜單 6
1.1.4 Project菜單 6
1.1.5 Draw菜單 9
1.1.6 Schematic菜單 10
1.1.7 Simplorer Circuit菜單 12
1.1.8 Tools菜單 18
1.1.9 Window菜單 22
1.1.10 Help菜單 23
1.2 仿真實例 24
1.2.1 感性負載三相不控整流電路仿真
分析 24
1.2.2 直流電機起動電流控制 38
1.2.3 直流電機電流和速度控制 47
1.2.4 四種產生PWM波形的方法 57
1.3 本章小結 67
第2章 元器件功能說明 68
2.1 基本元器件（Basic Elements） 68
2.1.1 模塊元器件說明（Blocks） 68
2.1.2 電路元器件說明（Circuit） 80
2.1.3 測量元器件說明（Measurement） 91
2.1.4 物理區域元器件說明（Physical
Domains） 95
2.1.5 信號特征模塊（Signal
Characteristics） 98
2.1.6 狀態機特征模塊（States） 99
2.1.7 工具模塊（Tools） 100
2.2 生產廠商元器件（Manufactures） 103
2.3 多物理場元器件（Multiphasic） 105
2.3.1 流體場元器件說明（Hydraulic） 106
2.3.2 機械場元器件說明（Mechanical
System） 111
2.3.3 電力系統元器件說明（Power
System） 113
2.3.4 傳感器模塊（Sensors） 116
2.3.5 電力電子集成模塊（SMPS） 116
2.4 工具元器件（Tools） 118
2.4.1 傳遞函數元器件說明（Transfer） 118
2.4.2 轉換函數元器件說明
（Transformations） 122
2.5 本章小結 129
第3章 IGBT器件級模型建立及仿真 130
3.1 Diode模塊特性 130
3.1.1 電氣模型特性 131
3.1.2 熱模型特性 132
3.2 IGBT模塊特性 132
3.2.1 Advanced Dynamic Model 132
3.2.2 Average Model 133
3.2.3 Basic Dynamic Model 135
3.3 IGBT動態模型封裝 135
3.3.1 Basic Dynamic模型封裝流程 136
3.3.2 IGBT動態模型仿真實例 147
3.4 仿真結果 163
3.5 本章小結 165
第4章 Simplorer C模型編輯器 166
4.1 C模型編輯器操作流程 166
4.2 三相PWM整流橋電阻性負載C模型
應用仿真實例 183
4.3 三相PWM整流橋IGBT器件損耗計算 193
4.4 本章小結 198
第5章 Simplorer VHDL-AMS模型 199
5.1 VHDL語言格式 199
5.2 Simplorer VHDL-AMS模型庫 201
5.3 Simplorer VHDL-AMS模型創建 203
5.4 本章小結 219
第6章 Script腳本文件 220
6.1 Script操作流程 220
6.2 Script仿真實例 223
6.3 本章小結 246
第7章 Simplorer與Maxwell聯合仿真 247
7.1 電機模型建立 248
7.1.1 主發電機Rmxprt建模 248
7.1.2 勵磁機建模 253
7.2 電機模型導入Simplorer聯合仿真 279
7.2.1 導入主電機RMxprt模型 279
7.2.2 導入勵磁機Maxwell模型 280
7.2.3 Simplorer模型聯合仿真 282
7.3 本章小結 286
第8章 Simplorer與Simulink聯合仿真 287
8.1 軟件版本說明及設置 287
8.2 三相PWM整流電路仿真實例 289
8.2.1 聯合仿真步驟說明 290
8.2.2 聯合仿真結果 298
8.2.3 控制電路M文件編寫 299
8.3 本章小結 304
第9章 牽引變流器場路耦合聯合仿真 305
9.1 整流側場路耦合聯合仿真 305
9.1.1 牽引變壓器模型 305
9.1.2 整流器控制電路 321
9.1.3 整流側場路耦合聯合仿真結果 346
9.2 逆變側場路耦合聯合仿真 350
9.2.1 牽引電機模型 351
9.2.2 逆變器控制電路 361
9.3 牽引變流器場路耦合聯合仿真 381
9.4 本章小結 386

1. 三峽梯級電站水資源決策支持系統研究與開發 [姚華明 潘紅忠 湯正]
2. 農村新型社區移民的社會適應性問題研究 [董洪清 蔡昌艷 馬衍陽 徐學英]
3. 第四代系統論：全息系統論—全息系統的存在論、認識論和方法論 [高展 著]
4. 海上風電工程專利導航與知識產權風險管理研究 [戚海峰 賈獻林 許丹海　著]
5. 湖湘文化與交互藝術的融合創新 [徐英 尹志強 著]
6. 海洋工程裝備制造業產業發展研究—以山東省為例 [王連海 馬強 郭俊杰 劉剛]
7. 黃河流域非遺衍生品傳播與經濟開發協同發展研究 [畢雪燕 趙爽 著]
8. 大學英語信息化教學探索研究 [張強 著]
9. 基于診斷與改進制度的高職院校內部治理研究與實踐—以重慶電子工程職業學院為例 [主編 孫衛平 聶強]
10. “互聯網+”背景下網絡課程教學團隊建設的關鍵問題研究 [楊帆 李小華 任雅琳 著]
11. 光合細菌合成高價值物質的代謝研究 [劉淑麗 著]
12. 媒體融合影響下的體育電視傳播與價值開發策略研究——以世界杯/NBA為例 [趙曉琳 著]
13. “四步曲”開放型實踐教學活動研究與探索 [岑崗 林雪芬 著]
14. 混合式課堂教學改革與實踐—微動教學法 [石鐵峰 石家羽 著]
15. “學賽一體化”課程開發研究 [李作聚 著]
16. 高職院校軟件類專業“類上班制”人才培養模式研究 [楊智勇 王海洋 著]
17. 浮式圓柱型結構物渦激運動特性研究 [孫洪源 李 磊 林海花 著]
18. 農產品云倉模式研究—以北京農產品流通物流供應鏈重構為例 [武曉釗 王成林 王春娟 等著]
19. 泛家居高質量企業不可或缺的軟實力——數字化營銷篇 [凌遠龍 著]
20. 機電概念設計（MCD）應用實例教程 [主 編 黃文漢 陳斌]
21. 基于慕課模式的課程建設與教學實踐研究 [張廣淵]
22. 第一行代碼——以太坊 [李寧 編著]
23. 創業哲學 [劉雍 熊建強 著]
24. 英文單詞循環速記手抄本•考研版 [宋德偉 編著]
25. 讓光伏驅動中國 [余圣秀 著]
26. 中等職業學校職業指導研究與實踐 [主編 李志欣]
27. 創新驅動教改一路前行 [主編 湖南省高等院校電子信息技]
28. 微積分探究性學習的理論與實踐研究 [徐永琳 田巧玉 文艷艷]
29. 特高壓直流平波電抗器運行狀態研究 [陳圖騰]
30. 中等職業學校女生德育實踐研究 [韓志清 王志慧]