SPIN Applicazioni Magnetiche
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- Daniele Sacchi
- 8 anni fa
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1 SPIN Applicazioni Magnetiche Via Leonardo da Vinci, 17 Pianello Val Tidone (PC) - info@spinmag.it - BOBINE DI ACCENSIONE Simulazione PORTUNUS + FLUX per l analisi l combinata elementi finiti (2D o 3D) ed elettronica 1
2 Introduzione Ignition Si verifica l opportunità di simulare il pilotaggio dell IGNITION COIL mediante un IGBT. Per fare ciò è necessario utilizzare una co-simulazione fra il programma PORTUNUS, con il quale è possibile modellizzare componenti di elettronica di potenza, ed il software ad elementi finiti FLUX 3D. A seguito delle analisi fatte sulla carica dell avvolgimento primario (FEDERAL_MOGUL_IGNITION_COIL_PORTUNUS_FLUX1.ppt) si esegue ora l analisi con il modello completo. Lo studio prevede i seguenti passi: 1) Co-simulazione PORTUNUS e FLUX 3D con pilotaggio ideale : Ideal Switch + Diodo Zener 2) Co-simulazione PORTUNUS e FLUX 3D con IGBT di pilotaggio 2
3 Flux Model Geometry & Physics 3
4 Flux Model Mesh Ignition 4
5 PORTUNUS Pilotaggio Ideale f(t) xy LOOKUP1 N1 N6 BATT N3 + E TR:=14 R:=0.1 ZD1 VZ:=380 RB:=0.1 RS:=10000 IS:=1.0e-12 VT:=0.8 CTRL:="FLUXCPL1.I1" I + VM VM1 IN:=VM1.V P N4 V2 FLUX I2 V1 I1 GND NUCLEO M4T27_NON_RICOTTO PRIMARIO R = *** Ohm N = *** MAGNETE N35SH SECONDARIO R = *** Ohm N = *** 5
6 PORTUNUS Pilotaggio Ideale Zener Diode Parametri elettrici classici Time Functions Lookup Table definita per punti 6
7 PORTUNUS Pilotaggio Ideale FLUX COUPLING Time steps auto-adattivi [MAIN] VersionFlux = 10.2 Solver = 3D [INPUTS] Input1.name = V1 [OUTPUTS] Output1.name = I1 Output2.name = I2 Output3.name = V2 7
8 PORTUNUS Pilotaggio Ideale - Results 8
9 PORTUNUS Pilotaggio Ideale - Results PT IGNTION COIL - Primary Current 1,00 0,80 0,60 0,40 Current [A] 0,20 0,00 0,0000-0,20 0,0001 0,0001 0,0002 0,0002 0,0003 0,0003 0,0004 0,0004 0,0005-0,40 PT IGNTION COIL - Primary Current -0,60 7,00-0,80 6,00-1,00 5,00 time [s] 4,00 I max = 5,92 A FLUXCPL1.I1 3,00 2,00 1,00 0,00-1,00 0,0035 0,0035 0,0035 0,0035 0,0035 0,0036 0,0036 0,0036 0,0036 0,0036 0,0036-2,00-3,00-4,00 time [s] Current [A] FLUXCPL1.I1 9
10 PORTUNUS Pilotaggio Ideale - Results PT IGNTION COIL - Secondary Voltage 5,00E+03 0,00E+00 0, ,00E+03 0, , , ,00360 time [s] -1,00E+04-1,50E+04-2,00E+04-2,50E+04-3,00E+04-3,50E+04 Voltage [Volt] V max = 28 kv 10
11 PORTUNUS Pilotaggio con IGBT NUCLEO M4T27_NON_RICOTTO PRIMARIO R = ***Ohm N =*** MAGNETE N35SH SECONDARIO R = *** Ohm N = *** 11
12 PORTUNUS Pilotaggio con IGBT 12
13 PORTUNUS Pilotaggio con IGBT * modelling for isl9v3040s3s.subckt isl9v3040s3s dcg dg model mos nmos.model q pnp.model di d.model dg d lg e-09 q q + level = 3 + is = 0.105e-15 + is = 0.01e-12 + is = 0.01e-12 le e-09 m mos + vto = 2 + vaf = rs = 0 + bv = 420 lc e-09 e kp = bf = model do d + vj = 0.75 rg e theta = ne = is = 0.01e-12 + m = 0.35 rc e-03 re e-02 g u d1 8 9 di + ise = 0.754e-15 + ikf = 0.154e-01 + cjo = 50e-12 + vj = 0.75 * end of modelling rf meg d2 9 6 di + br = 0.447e-02 + m = 0.35 rx d do + nc = cge e-09 r meg + tf = 1e-06 ccg e-09 r meg + itf = 1 ck e-10.ends isl9v3040s3s + vtf = 10 + xtf =
14 PORTUNUS Pilotaggio con IGBT Energy Test of IGBT BV = 420 Volt VGG (comando IGBT) = 15 Volt con tp = 10ms VDD = 24 Volt 14
15 PORTUNUS Pilotaggio con IGBT - Results 10,00 PT IGNITION COIL - Primary Current I= 9,3 A 8,00 I= 6,1 A 6,00 Current [A] 4,00 2,00 0,00 0, , , , , , , , , , , ,00-4,00 time [s] FLUXCPL1.I1 15
16 PORTUNUS Pilotaggio con IGBT - Results 1,00E+03 PT IGNITION COIL - Secondary Voltage 0, , , , , , , , , , , ,00E+03-9,00E+03-1,40E+04 Volt [V] -1,90E+04-2,40E+04-2,90E+04-3,40E+04 V = 32 kv -3,90E+04 time [s] FLUXCPL1.V2 16
17 Considerazioni PT IGNITION COIL - Primary Current 1,00E+01 8,00E+00 6,00E+00 Current [A] 4,00E+00 2,00E+00 0,00E+00 0, , , , , , , ,00E+00-4,00E+00 time [s] V(B2) FLUX SIMULATION V(B2) PORTUNUS +FLUX Switch Ideale V(B2) PORTUNUS +FLUX IGBT 17
18 Considerazioni Ignition PT IGNITION COIL - Secondary Voltage 5,00E+03 0,00E+00 0, , , , , , , ,00E+03-1,00E+04 Voltage [V] -1,50E+04-2,00E+04-2,50E+04-3,00E+04-3,50E+04-4,00E+04 time [s] V(B2) FLUX SIMULATION V(B2) PORTUNUS +FLUX Switch Ideale V(B2) PORTUNUS +FLUX IGBT 18
19 Considerazioni Ignition La co-simulazione PORTUNUS e FLUX 3D permette di evidenziare alcuni comportamenti della IGNITION COIL altrimenti non simulabili L inserimento dell IGBT permette di verificare alcuni fenomeni legati all elettronica di potenza La co-simulazione evidenzia transitori più veloci e andamenti oscillatori non evidenziati nelle altre simulazioni Pilotaggio Ideale (PORTUNUS + FLUX) Pilotaggio con IGBT (PORTUNUS + FLUX) Current [A] - Volt k[v] PT IGNITION COIL 10,0 5,0 0,0 0, , , , , , , , , , , ,0-10,0-15,0-20,0-25,0-30,0-35,0 time [s] Current [A] - Volt k[v] 12,0 7,0 2,0-8,0-13,0-18,0-23,0-28,0-33,0-38,0 PT IGNITION COIL -3,0 0, , , , , , , , ,00358 L Overshootting di corrente a valori negativi introduce un oscillazione di tensione time [s] FLUXCPL1.I1 FLUXCPL1.V2 FLUXCPL1.I1 FLUXCPL1.V2 19
20 Sviluppi futuri Ignition Verificare il modello ad elementi finiti Ampliare il modello dell IGBT, implementando quello della FAIRCHILD effettivamente utilizzato con maggiori dettagli possibili Completare il circuito di pilotaggio inserendo tutta la componentistica elettrica ed elettronica 20
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