ANSYS工程机械电磁兼容仿真解决方案

工程机械通常工作在复杂电磁干扰环境中，在这过程中可能会面临电磁场干扰、电缆串扰等相关问题。

ANSYS支持从组件到板级，再到系统级EMC分析，帮助客户解决电磁相关问题。

-PCB板级和组件级仿真：EFT，Burst，ESD，RE，CE，BCI，辐射发射，抗扰性

-电缆线束：串扰，辐射，抗扰，电缆设计，绞线，屏蔽

-天线：合理放置、射频共址、灵敏度劣化、辐射

-人体的电磁暴露：SAR、电磁场分布、功率密度

-全平台仿真：HIRF、EMP、系统级辐射和抗扰

EMA3D电缆线束

HFSS与EMA3D耦合仿真

1.EMA3D 预测线缆上的时域仿真结果

2.再将EMA3D 的仿真结果加载到HFSS/Circuit里做场仿真或电路仿真。

高强度辐射场干扰

变电站/发电厂/高压线干扰

外部电磁场对车辆的影响（高压电缆）

整车电磁兼容仿真

ANSYS与卡特彼勒 ：全力支撑电气化转型，保证高可靠性

“我们面向电气化转型的决心非常坚定。”

ANSYS通过帮助卡特彼勒电热耦合多物理场分析流程，依靠虚拟电机模型优化损耗和控制， 实现多次设计迭代，最终支撑卡特彼勒电气化转型：

1）缩短的上市时间，电动机器设计周期从6个月缩短至2周

2）减少物理测试：仅在实验室中进行最终验证成本

3）由于测试次数减少，每个项目可节省 50 万美元

卡特彼勒电动矿车

电驱系统的可靠性仿真验证

电驱动系统EMC可靠性验证

全车虚拟EMI/EMC测试

客户期望

• EMC 测试一次通过 such as CISPR12/25/36, ISO11451-2

• 减少上市时间和成本

• Understand safety critical aspects in the vehicle

解决方案

• 虚拟EMC 合规性: Accurately mimic test chamber to easily create virtual

• 求解器技术& 集成的流程: simulation toolchain integrated to provide compete EMC solution for ECUs -> EDS -> Antennas ->Vehicle in EMC chamber (Ansys SIwave, HFSS, EMA3D Cable)

客户回报

• 缩短由于EMC 合规性引起的30% 的上市时间

• Lowerstesting and design costs up to ~50% by reducing lab testing iterations during pre – compliance

• 在物理样机之前，提前发现车辆级别EMC

ANSYS EMA3D Cable 应用场景

• HIRF/EMP感应

• 屏蔽效能

• 雷击瞬态

• 电缆串扰

• 电缆辐射发射

• 电缆感应外界电磁场

• 传导敏感度

典型案例：EMA3D线缆仿真

外部电磁场干扰Demo

外部电磁场干扰—HFSS to EMA3D Cable field link

高低压线缆串扰（信号线）Demo

辐射发射案例Demo

优势1

-仿真整车整机等载体平台和电缆线束导体之间的耦合

-快速流畅的创建与仿真3D结构和线束

-在主要航空航天平台上进行了40多年的验证，与公开文献中发表的测试结果相比较

优势2

-EMA3D可直接导入KBL文件, 自动创建线束路径和定义线束材料

-EMA3D生成感应电压

优势3

-Spaceclaim 快速前处理

优势4

-S参数导出

-S参数导出 联合仿真

优势5

-方便cable截面属性的编辑

EMA3D 验证某起重机

在不同工作状况产生的感应电压

以广播塔单极子天线为例验证某起重机吊臂在不同工作状况下电缆产生的感应电压：

1. 大臂普通线缆产生的感应电压

2. 大臂屏蔽线缆产生的感应电压

3. 大臂差分线缆产生的感应电压与差分电压

4. 大臂差分双绞线缆产生的感应电压与差分电压

5. 起重机不同位置对感应电压的影响

6. 不同吊臂伸展臂长对感应电压的影响

7. 吊臂的不同工作角度对感应电压的影响

模型及线缆设置

通过EMA3D的进行实际项目的大臂和线束的建模，线束的屏蔽层，双绞等均可在Cable Properties里进行设置

EMI/EMC仿真带来的价值

-测试验证需要昂贵的硬件资源，仿真可以实现快速虚拟验证，利用仿真可以方便的评判不同线缆类型（如裸线、差分线、差分屏蔽线）对感应电压的影响，优化EMC设计。

-根据仿真计算的感应电压噪声，通过场路协同仿真技术优化滤波电路和滤波电容设计，快速评估多组优化方案。

-根据工程机械的具体使用场景，根据仿真结果，给出相关的使用建议，比如规定距离电视塔的使用距离

-仿真能够可视化电磁场空间状态，帮助快速定位问题，并能实现仿真与测试的相互配合与协助

-仿真能让EMC设计知识更容易积累，并且更利于EMC技术的理论研究

-最后，仿真可以帮助企业人才的技术成长