机电仿真软件及电路分析的作用
关键的外卖
机电系统需要电源和控制电路才能正常运行并有效利用输入电源。
为了最大限度地提高功率转换效率和功率传输到电机控制器，您的电路需要仔细设计和模拟。
在进行机械模拟之前，应该进行电路模拟，以确保系统能够正常工作，并且正确的组件将出现在PCB布局中。
有了电路仿真和机电仿真软件，机电设计就容易多了。
机电系统的成功设计需要多个软件，包括机电仿真软件。你们的机电仿真软件和机械建模工具确保你们的系统将按照你们的机械要求运行，但在你们创建机械和机电仿真之前，它们不能解决电路的具体功能。
您的电气设计和分析工具对于设计电机控制电路和动力输送系统非常重要，从而确保您的机械系统能够按照您的意图运行。真正的机电仿真软件将使用系统的3D模型进行分析，但这需要首先创建原理图和PCB布局。如果你能完成你的电路设计和PCB布局在您开始您的机械设计和机电模拟之前，您将能够创建一个系统，以满足您的电气和机械需求。
为什么在使用机电仿真软件之前要进行电路仿真?
机电系统设计过程需要电气设计师和机械设计师之间的密切合作。机械设计师的工作可能很困难，因为他们必须考虑诸如外壳设计、外壳或包装的运动范围，以及传递给系统中电机的功率等问题。机械设计的这些方面，特别是传递给电机的功率和运动范围，只有在功率和电机控制之后才能适当考虑电路设计．
必须模拟的两个关键电路是功率传输/管理和电机控制系统。这些电路需要以最小的损耗(即尽可能高的效率)向机械部件提供所需的功率。这两种系统都不能达到100%的效率，但你可以尽可能接近正确的电路设计和分析工具．
以下是你应该检查的每一组电路，以确保你的机械部件以最小的损耗获得所需的功率。
电源调节与输出
您的电源输送系统通常需要适应来自无规范直流电源或交流电源的输入电源。在任何一种情况下，您都需要设计一个电源调节级，为您的电路板上的下游电机提供电源。因为电机有交流和直流两种，所以最好将电机类型与输入电源类型相匹配。功率调节和传输策略需要与所使用的电源相匹配。
对于更复杂的系统，将运行在交流电源，但需要直流电机或步进电机，您可能需要一个带有开关调节器的功率因数校正(PFC)电路确保稳定的电流和高效率的电力输送到您的机电系统。从单相电源转换到脉动直流，可以使用带输出电容的标准整流电路。对于三相转换到直流电源，使用如下所示的电路。
三相整流电路用于交直流转换。
在仿真软件中，您可以将三相交流输入电源建模为一组三个交流电源，每个电源的相位偏移为120°。简单地用二极管模型扫描源振幅，检查产生的纹波的幅度，并计算功率因数。对于三相交流电源转换系统，一个非常严格的欧洲标准是IEC 61000-3，该标准将输入电流的总谐波失真(THD)限制在每相16 - 75a RMS输入电流时不超过48%。低功率器件，每相可达16a RMS输入电流，限制不超过THD的33.8%。
功率因数和系统的THD是相关的，过高的THD会导致机电系统在THD高的情况下浪费电力。然而，母线电容是必需的直流电源转换以提供低通滤波和更稳定的输入直流电源。
在您的模拟中，您需要使用不同的电容器进行实验，以确定哪些值(包括其ESL和ESR值)将为您的机电组件提供最高的功率因数转换。这可以通过参数扫描完成，同时扫描电容值和计算总输出功率效率。
电机控制
术语“电机控制”包括运行电机的速度和转矩控制。这是通过调整驱动信号中的一个参数来提供的。对于实际的交流驱动电路，交流电机的典型电机控制方法是使用一个带刻度和可控硅的电位器来调节传递给电机的功率。
下面是一个单相电源的例子。在这样一个简单的策略中，您可以将电位器模拟为一个固定的电阻，并简单地在参数扫描中改变其值，同时模拟传递到电机的功率(下面的M1)。
单相交流电机的速度控制电路。类似的电路也可以用三相电机建立。
交流电机控制最常用的方法是调节驱动信号的频率。当构建一个变频驱动电路时，您需要模拟输出功率作为源电压/电流的函数，无论是单相还是三相输入功率。在一个香料模拟，您可以使用频率扫描来测试您的电路设计。
对于直流控制，确切的方法取决于所使用的电机的类型。下表总结了用于控制直流电机转速和转矩的不同方法。
注意，有刷电机和无刷电机也可以用一种脉宽调制信号其中电机接收到的平均电压等于占空比乘以线路电压。通过这种方式，电机可以通过可编程的PWM发生器进行电子控制，例如在MCU中。
设计、仿真和分析的软件解决方案
电源输送电路和电机控制电路很容易设计和布局，当你有最好的访问PCB设计与分析软件的前端设计功能来自Cadence与强大整合PSpice软件模拟器进行电路设计和仿真，然后进行PCB布局。Cadence还有一套SI/PI分析点工具用于布局后验证和模拟。一旦创建了电路和PCB，就可以将其导入机电仿真软件中，以检查系统的机械行为。
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