Busbar Simulation (Simplorer Sweeps Q3D's Parameters)

當設計工程師想要觀察一些參數變動造成電路上結果影響，軟體對變數掃描是很好用的功能。在 Q3D 上面，我們可以設定變數，但如何在 Simplorer 中做到變動 Q3D 的變量呢？

筆者以一個 DC to AC Converter 內部 Busbar 來做為範例介紹。Converter 主要用於馬達驅動，也就是大家所熟知也常聽見的變頻器，在這講求效率低碳的時代，是生活不可或缺的基本電力電子產品。在生活的應用中四處可見，例如電梯、電動車、太陽能、冷氣...等應用。

關於 Busbar 的細節設計，讀者可以參考 Power Busbar Design，當中筆者有介紹更多關於設計細節的說明。

了解 Converter 設計的人都知道，大電容到開關元件間的漏感會影響開關元件上面的Spike電壓。下面我們用 Simplorer 的模擬和大家演示漏感和Spike電壓的關係。利用模擬來觀察 PN 銅條長度對於 PN 側電壓的影響，用 Simplorer 來控制 Q3D 的變量做結果觀察。相同的方法亦可以應用到 Maxwell 中(註1)。

圖1-2是一組 DC 到 AC 側的 3D 銅條機構件，在此次分析中，筆者用變化長度 L1 來觀察對系統的影響。

第一步設定 Q3D 的長度變量 L1，並把在 Q3D 中的電流節點、網絡、掃頻設定完成。

第二步，在 Simplorer 電路模型中，加入 Q3D 的 ROM，並做好電路連結。

在加入的動態耦合最後資訊頁面中，可以看到 Q3D 的變量會出現在這邊。確認後關閉頁面。第三步在 Simplorer 中點開 PN 銅條的 ROM 模型，把裡面的數值做一個新變量命名(註2)。

第四步在 Simplorer 中，加入變數掃描。最後執行可以得到不同長度對 PN 電壓影響的結果圖。模擬結果很明顯的可以觀察到，當機構長度變長的時候，漏感會增加，同時開關元件上面的跨壓也會同時增大。

這裡介紹的模擬案例，因為大部分元件都是以簡易模型呈現，所以此範例的分析結果僅供趨勢參考，讀者可以著重在分析方法就好。

特別提醒讀者，在類似本文的參數分析時，建議善用 HPC 的功能來加速分析。不熟悉 Ansys HPC 的讀者，請參考 HPC用法介紹 的說明網頁。

參數掃描功能，如果能搭配 AEDT 的 Optimetrics 功能，會讓分析工作更有效率，Optimetrics 的細節使用請參考 Optimetrics - TwinBuilder Applications.

註1: 同樣的變數掃描用法，可以用在 Maxwell ROM 和 Simplorer 的模擬中。如圖1-7。

註2: 本次模擬是以區域變數作範例。讀者亦可以試試用全域變數，減少設定一點時間。有興趣的讀者不妨嘗試看看。