ANSYS Simplorer系统设计仿真技术

概述

ANSYS Simplorer是直观易用、多物理域、多层次的系统仿真软件,能够帮助工程师实现复杂的高精度快速设计、仿真分析与优化设计,包括:电机、电磁、电源和其它机电一体化系统。随着产品设计层次的提升,部件、组件直至整个系统的融合越来越紧密。Simplorer具有无缝集成的多种系统级建模技术(包括:电路、框图、状态机、等式等)和建模语言,能够在同一个原理图中实现复杂系统设计,是高精度系统建模和仿真分析的理想工具。

Simplorer独有的仿真器耦合与协同仿真技术能够实现数据的实时交互,其数值算法更是进行了改进,以便仿真复杂动态系统的多物理域特性。嵌入式的建模工具支持用户创建/集成多层次的高保真物理域模型,从而实现整个复杂系统的高精度建模和性能仿真。

Simplorer提供集成化的设计环境,满足客户对复杂系统:如涉及机电部件、电力电子线路、系统级机电控制等,进行高精度建模和仿真分析,并考虑部件和系统的相互影响的需求。强大的虚拟仿真技术可帮助用户深入研究产品设计的每个方面,是开发复杂的电力推动系统、电机及驱动系统、以及新能源系统理想的设计工具,能快速实现高精度设计的同时降低设计成本。


特色功能

多物理域、多学科技术产品开发

多物理域、多学科技术设计能力

Simplorer具有多种建模技术,如:电路、框图、状态机、等式;也具有多种建模语言,如:IEEE标准(1076.1)VHDL-AMS、Simplorer建模语言(SML)、C/C++等。VHDL-AMS能够采用连续时间与时间驱动建模语法,实现混合信号和多物理域系统建模,因而适用于模拟、数字、数模混合电路及系统建模,能够对集电气、机械、温度、液压、磁场等多物理域模型于一体的复杂系统建模。Simplorer可便捷地和其他支持VHDL-AMS标准的仿真工具进行模型交换,确保软件之间的兼容性并保持模型的继承性。

Simplorer允许在同一个原理图中使用不同的建模语言,同时进行模拟、数字、数模混合电路/系统的设计,这种灵活的建模方式避免了传统的单点设计工具需要采用数学变换和模型转换而引发的各种错误。

Simplorer支持多种建模语言和建模技术,精确性且灵活

物理原型建模

对于需要进行高精度仿真的系统部件模型,Simplorer可与ANSYS其他业界领先的电磁场仿真软件进行直接接口,包括:Maxwell、Q3D Extractor、RMxprt、PExprt、HFSS、SIwave、ANSYS Icepak、ANSYS Rigid Dynamic以及ANSYS Mechanical等。通过协同仿真与降阶模型技术,Simplorer可无缝集成各种详细的、物理原型级的模型,从而实现高精度系统设计。

基于Simplorer和ANSYS Rigid Dynamics的机械臂仿真

统计分析与优化分析

Simplorer具有参数化、优化、灵敏度、统计与调谐分析功能、这些先进的技术可以帮助用户根据性能测试标准来优化设计方案,从而优选设计变量并折衷平衡设计方案。Simplorer统计学分析功能全部集成了SAE VHDL-AMS统计分析包。

Simplorer包含强大的IGBT特征化建模工具,用于创建这类关键器件的行为级、平均和动态模型

设备特征化建模工具

Simplorer具有功能强大的设备与系统部件特征化建模工具,包括:IGBT建模工具和DC-DC建模工具。通过与业界顶级专家的合作研发,这些建模工具有助于在Simplorer中创建各种行为级模型、平均模型、基本动态模型以及高级动态模型等。

协同设计支持

Simplorer强大的设计环境能够开发各种虚拟样机,可以在硬件和软件设计组中共享,从而使硬件和软件仿真成为可能。Simplorer库文件可以在网络上的不同使用者之间共享,这拓展了协同设计的机会。

为了定制代码,用户可以把C/C++,MATLAB/Simulink,Modelsim,QuestaSim,Mathcad和其它特定代码直接集成到Simplorer中。这种从建模环境中直接集成模型的方法避免了模型转换,节约了设计时间,促进了不同部门、供应商与OEM之间的沟通和模型交换。

流畅的设计流程

Simplorer强大的脚本功能可在其开发环境中打开一个应用程序接口,用户可以将Simplorer嵌入到已有的设计流程中。脚本功能,包括脚本记录,不受限于语言类别,因此用户可以使用通用脚本语言,例如:Visual Basic和Java,也可以方便地与其他支持Microsoft接口的工具接口。

分布式计算

六西格玛分析、统计分析和参数化分析通常需要大规模仿真。Simplorer通过分布式计算选项,充分利用分布在网络上的计算机资源或多核,快速实现多种大规模设计方案分析。

加入电力电子仿真工具包中,设计、分析和优化变压器和电感

优化变压器和电感

ANSYS PExprt集传统磁路法和有限元(FEA)分析技术与一体,精确评估变压器和电感的性能和效率,广泛应用于电力电子领域。特别是PExprt可以通过计算确定元件合适的铁芯尺寸和形状、气隙和绕组策略,达到最佳的可靠性和性能,或达到用户指定的其他指标。PExprt可对一些设计问题进行独特的深入研究,比如气隙能量、绕组电流密度、漏磁通(漏电感)、绕组间电容、邻近效应和集肤效应、交叉绕组和集成绕组等。PExprt还可以输出详细的模型到Simplorer中,仿真整个设计的磁效应和热效应。

PExprt是应用于汽车、航空航天等领域电源变换器、开关电源和电子镇流器的理想设计工具,可以快速计算出满足用户电气设计指标要求的铁芯尺寸、铁芯材料、线规、绕组匝数和气隙长度的所有可能组合。然后对优选得到的虚拟设计方案再进一步完善和优化,精确预测各种电磁性能,比如激磁电感和漏电感、绕组间电容、磁通密度峰值、绕组直流电阻、涡流效应和铁芯损耗等。

开关电源(SMPS)模型库

Simplorer开关电源(SMPS)模型库提供预定义的电力电子电路拓扑和相关控制算法,用于功率变换器和电源系统设计。DC-DC特征和建模工具可以生成基于供应商数据手册的DC-DC变换器详细模型。可以应用于系统级电源分配拓扑研究、尺寸优化和稳定性分析。