大功率整流電源智能CAD系統(tǒng)
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
隨著有色、冶金、化工等行業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)大功率整流電源的需求日益增多。因?yàn)檫\(yùn)行條件不同，使整流電源的設(shè)計(jì)呈現(xiàn)多樣化。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)只能替代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等工作，而對(duì)系統(tǒng)的分析計(jì)算、參數(shù)優(yōu)化、控制仿真、模擬等關(guān)鍵指標(biāo)無能為力。計(jì)算機(jī)智能設(shè)計(jì)方法（ICAD）的出現(xiàn)為設(shè)計(jì)方法的變革提供了機(jī)遇。ICAD的提出由來已久，并在機(jī)械、電子、建筑等領(lǐng)域中廣為應(yīng)用［1］，但在整流電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域中尚屬空白。本文應(yīng)用ICAD方法處理參數(shù)計(jì)算、性能分析、設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)等智能設(shè)計(jì)任務(wù)，開發(fā)出了具有一定智能的實(shí)用系統(tǒng)。
智能CAD系統(tǒng)，基于中文windows 平臺(tái)，采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法，利用功能強(qiáng)大的VB、Visual C＋＋ 編程。應(yīng)用程序界面采用資源管理樹型界面，操作直觀，方便簡單。
2 大功率整流電源設(shè)計(jì)流程
大功率整流電源通常電流高達(dá)數(shù)十千安培，為高能耗設(shè)備，一般均要求電源效率高，電流紋波小，運(yùn)行可靠，其設(shè)計(jì)流程如圖1所示。
首先輸入設(shè)計(jì)要求的原始數(shù)據(jù)，如負(fù)載參數(shù)、電網(wǎng)指標(biāo)參數(shù)、工作環(huán)境條件、冷卻方式、結(jié)構(gòu)尺寸限制、進(jìn)出線位置、可靠性要求等；然后根據(jù)這些條件進(jìn)行主整流方案設(shè)計(jì)，包括整流結(jié)構(gòu)型式的選擇、整流機(jī)組配置方案的確定、穩(wěn)流控制系統(tǒng)方案的確定、主元件選擇、冷卻方式的選用、裝置結(jié)構(gòu)的選擇等。在此段設(shè)計(jì)過程中，需要參考大量的設(shè)計(jì)規(guī)程、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，需要做許多分析、判斷。上述方案設(shè)計(jì)采用專家系統(tǒng)技術(shù)十分恰當(dāng)；其后再進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)，包括整流電路主參數(shù)計(jì)算、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等；機(jī)械設(shè)計(jì)包括發(fā)熱計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)等；系統(tǒng)性能指標(biāo)分析仿真對(duì)整流電源的靜、動(dòng)態(tài)特性等進(jìn)行分析。后三個(gè)模塊的工作以數(shù)值計(jì)算為主，所以開發(fā)程序采用一般算法語言比較合適。最后階段是設(shè)計(jì)結(jié)果的輸出，包括電路原理圖、裝置結(jié)構(gòu)圖、設(shè)計(jì)計(jì)算書、設(shè)備明細(xì)表、系統(tǒng)報(bào)價(jià)、性能曲線等的輸出。
3 智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
整流電源智能CAD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了系統(tǒng)集成思想。利用Windows進(jìn)程間通信（IPC）功能，將專家系統(tǒng)與機(jī)械CAD、電子CAD、CAE及其它系統(tǒng)和技術(shù)文檔有機(jī)地結(jié)合在一起。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2。
其中調(diào)度模塊負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)進(jìn)程及用戶界面的管理，并協(xié)調(diào)專家系統(tǒng)模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、參數(shù)化繪圖模塊、復(fù)合文檔管理四個(gè)模塊的動(dòng)作。專家系統(tǒng)模塊負(fù)責(zé)處理電源方案設(shè)計(jì)。
數(shù)據(jù)庫模塊采用Microsoft Access設(shè)計(jì)，它符合SQL標(biāo)準(zhǔn)。由條件數(shù)據(jù)庫、目標(biāo)數(shù)據(jù)庫、元件材料庫和典型設(shè)計(jì)庫組成。條件數(shù)據(jù)庫包括對(duì)整流電源的設(shè)計(jì)要求；目標(biāo)數(shù)據(jù)庫存放由專家系統(tǒng)推理或參數(shù)計(jì)算程序求得的結(jié)果；元件材料庫存放設(shè)計(jì)所需各種元器件及材料性能參數(shù)、價(jià)格等數(shù)據(jù)；典型設(shè)計(jì)庫存放設(shè)計(jì)工程師常用的典型設(shè)計(jì)。以上數(shù)據(jù)庫均可方便地維護(hù)。
參數(shù)化繪圖模塊編程采用VB，把專家系統(tǒng)推理或計(jì)算的結(jié)論動(dòng)態(tài)傳遞給VB-ADS應(yīng)用程序的外部定義函數(shù)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化繪圖。采用VB開發(fā)AutoCAD參數(shù)化繪圖模塊，它的速度優(yōu)于Au-to LISP，開發(fā)效率優(yōu)于C＋＋。
復(fù)合文檔管理模塊用于集中管理CAD設(shè)計(jì)過程中不同格式的數(shù)據(jù)文件，通過OLE應(yīng)用程序，可方便地在同一集成環(huán)境下查詢、瀏覽甚至編輯不同格式的數(shù)據(jù)文件。
評(píng)論