Maxwell LLC损耗仿真方法分享

本文的目的比较单纯，一是对仿真过程的总结

二是分享过程的复现，希望对感兴趣的专家有帮助

为了避免一些额外的信息安全问题，所有工况信息都是随意写的，如有雷同，纯属巧合

进入正题：ROM模型给我的感觉就跟SIPI的S参数类似，说白了就是生成一个频率响应模型；

1、捏造工况：

1）为了简化建模过程（主要是懒），我直接用ACT辅助建模；尺寸如下图所示，为了减少计算量，我选了个最小的PQ磁芯-PQ2016作为本次实验变压器；

   磁芯尺寸
 

2）mathcad计算该磁芯的感量：暂定匝比16：1，气隙0.3mm，磁材选用铁氧体95，计算其感量为80uH；

   磁阻计算
 

3）simplorer电路仿真：由于这个磁芯Ae很小，故输出电压只能选择比较低，因此定了以下的输入工况：Vin=100V，Po=150W，Vo=3V，fs=70kHz，Lr=25uH，Cr=188nF，Np=16，Ns=1，Lm=80uH，输出带中心抽头；开环仿真结果如下：

   输出电压电流
 

同时为了方便后面B值参考，simplorer电路仿真里面加入磁阻模型，从磁路的角度分析每条磁柱的磁密分布，其波形如下图所示：

   磁密分布
 

2、生成ROM模型：

1）通过ACT生成ROM仿真模型，ACT的建模操作就不过多说明了，生成的模型如下图所示，我在ACT模型的基础上拆分为1/8模型（还是懒）；

   模型
 

2）常规的maxwell设置也不过多说明了，主要是需要增加扫频操作；ROM模型仿真的版本我目前用的是2021R2，目的是这个版本可以使用NDE；23版本不知道怎么回事NDE是灰色的；期间做了手动剖分，同时减少了自适应的网格递增数量，这样可以在较少的网格下加快收敛；

3）等扫频结束后就可以在simplorer中调用ROM了；操作也不多说了，这些都是网上也是大把的；最终电路图如下：这里分了2个版本，其实2021也是可以用这种思路的，就是数据要稍微后处理一下；而2022以后就可以直接添加一个Excitation组件；

   ROM仿真电路
 

下面是有ROM模型后的电路仿真结果：可以看到还是有差异的，

   输出电压电流
 

3、时域瞬态分析：接下来就是到maxwell的瞬态分析了，到这里后我还是遇到一些困难的，可以说还未完全解决：主要是激励波形问题，用电压波形偶尔会稳定，大部分情况都不稳定，基本都是一边偏磁，只有一次可以顺利稳定，而用电流激励，则顺利很多，其感应电压也是正确的；所以下面我就以电流源激励的方式说明，等以后找到电源激励的问题再补充说明吧；

1）将绕组的电流波形输出成tab格式；并在wingding的电流里面写入pwl_periodic(xxx,Time)，这里的xxx是dataset的名字；pwl是离散的，periodic是周期性的；

2）下图是瞬态感应电压（左）和电路仿真的绕组输入输出电压（右），整体上还是能对得上的；

   电压
 

下图是瞬态输入电流（左）和电路仿真绕组输入输出电流（右）

   电流
 

GIF

   瞬态磁密分布
 

   coreloss
 

可以看到，磁芯的磁密在0.15T~0.2T之间，跟之前磁路仿真的结果比较吻合；两种分析方法相互验证；

整体上就这些，整个流程跑完时间还是挺长的，特别是ROM生成花费的时间特别长；这么简单的1/8模型扫30个频点用时40分钟，时域也用了1个半小时（10个周期）；

下面是用comsol做同样的分析，6秒就可以得到相同的结果；

   comsol的仿真磁密
 

当然这里不是对比AEDT还是comsol哪个更好，提到这里只是为了说明个人的一些建议，如果是谐振类的，没有过多高频成分的情况下，comsol效率会高一点

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