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你好，

在本博客中，我将讨论如何使用 Ansys 电子变压器 ACT 自动快速地设计电力电子电感器或变压器。我将逐步介绍设计和创建电力电子变压器示例的步骤，该变压器为同心组件，双绕组，采用正弦电压激励，并应用负载和频率扫描。默认情况下，此 ACT 在 Maxwell 中设置涡流研究，但可以轻松将其更改为瞬态或静磁研究。

通过以下链接从 Ansys ACT 商店下载 Ansys Electronic Transformer ACT

https://catalog.ansys.com/product/60d0a6953d178d1127093ca0/Electronic-transfo

 

下载电子变压器 ACT 后，打开 Maxwell 项目，转到“查看”，选择“ACT 扩展”，然后启动 ACT 向导。选择电子变压器 ACT

 

使用电子变压器 ACT 构建电感器或变压器的 3D FEM 模型需要完成三个面板设置。面板一定义磁芯，面板二定义绕组，面板三定义分析设置。

如下图所示，选择面板右下角的“帮助”即可获取用户手册。

 

第一小组：

有多家制造商可供选择，并且有 15 种磁芯类型可供选择。磁芯的规格表可通过制造商的网站在线找到。弯曲几何的分辨率由分割角度定义，应为 0 到 20 之间的值，使用较小的值可以更精确地创建几何图形，但计算成本更高。我们可以不选中气隙定义，也可以选择此定义并选择气隙尺寸的设置，并确定气隙是在中心腿上还是在侧腿上。

 

 

 

第二小组：

变压器可以是绕线型或平面型，导体类型可以是圆形或矩形。选择层数（绕组数）。 

 

选择“图层属性”来定义导体尺寸、段数、匝数和绝缘层厚度。应用 2.588 毫米来设计 AWG 电线。

 

 

第三小组：

选择“制作完整模型”来创建完整模型，或者不选中则创建半对称模型。

选择“磁芯材料”下拉菜单并选择磁芯材料。激励可以是“电压”或“电流”。

选择“侧负载”来定义连接在次级上的负载。

不要选中“为网格创建皮肤层”，并阅读手册以获取有关此选项的更多信息。

如果设计电感器，则选择一个变压器侧。在此示例中，我选择了“两个”变压器侧。

可以在这里定义频率扫描，也可以在创建模型后在 Maxwell 中的“分析设置”中定义频率扫描。

该设计将作为 JSON 文件保存在“保存”到定义的位置。 

 

选择“侧负载”，并对连接在侧 #2 上的负载应用 5 欧姆，以设计输出 250 W 的变压器。 

 

选择“定义绕组”，将“第 1 层”移至“第 1 侧”，将“第 2 层”移至“第 2 侧”。您可以创建任意数量的绕组，只要它们适合所选磁芯的绕组窗口，并且您可以将绕组移至所需的一侧。

 

选择“定义连接”并进行绕组连接。如果一侧有多个绕组，那么我们必须将它们串联、并联或取消组合（撤消）连接。在此示例中，只有两个“层”（绕组）和两个“侧”，因此无需进行连接，因此请单击“确定”。

 

 

麦克斯韦模型

默认情况下，此 ACT 在 Maxwell 中设置涡流研究，但如上所述，一开始可以轻松将其更改为瞬态或静磁研究。

 

 

麦克斯韦电路模型 - 外部电路激励

电子变压器 ACT 设置了麦克斯韦外部电路用于激励，并使用您在“面板 3”中定义的“电压”或“电流”激励值。默认情况下，没有应用探针，但您可以根据需要轻松添加这些探针。

                              小学 中学

 

 

麦克斯韦模型 - 几何

观察模型的半对称性，发现有两个绕组，每个绕组有六匝，与设计一致。 

 

 

麦克斯韦模型 - 频率扫描

频率扫描可以在 ACT 的“面板 3”中定义，也可以在 Maxwell 的“分析设置”中定义（如上所述），并且两种定义中都有相同的设置选项。我们可以为扫描选择各种分布。

 

 

麦克斯韦模型 - BH 曲线

此设计使用非线性 BH 曲线。将线性 BH 曲线更改为非线性曲线很简单。选择“核心”材料，在材料属性中选择“编辑”，选择“相对磁导率”，在“类型”下选择非线性。然后在“值”下选择 BH 曲线。

 

选择“导入数据集”以导入 BH 曲线文件（类型 .tab）。您可以手动在左侧的“坐标”表中输入 BH 值，而不是导入 BH 曲线。单击“确定”。

 

 

麦克斯韦模型 - 磁芯损耗 - 频率和负载扫描

 

麦克斯韦模型 - 次级电流 - 频率和负载扫描

 

麦克斯韦模型 - 磁通密度场分布图