CST共模電感仿真實例(5)-飽和與阻抗

CST共模電感仿真系列伴著2023的春風而來，從草長鶯飛到萬紫千紅，為大家帶來了詳細的共模電感仿真方法。相信在這美好的春光里，每一個溫暖的微笑都不會被辜負，每一朵平凡的小花都是自己的春天。

在前面幾期中，與大家分享了電感的低頻飽和的仿真方法，也分享了電感的高頻阻抗仿真方法。本期將分享Ms solver與F solver 耦合仿真，即在F solver仿真開始之前，對鐵氧體材料進行Ms solver非線性仿真，得到不同工作電流下的磁場分布。從而能夠仿真出不同的偏置電流引起的共模電感差共模感量及阻抗的變化情況。

基于Biased ferrite-EM coupling的仿真流程

Step1：本案例采用仿真實例128：CST共模電感仿真之低頻飽和篇——桃花依舊笑春風 中的仿真工程，并在此基礎上創建Ms-F耦合的仿真流程。在創建耦合流程之前，將Coil激勵的幅度設置為參數，如dc_current，同時提前設置好磁芯的非線性材料屬性。

Step2：選擇點擊Simulation Project-- Biased ferrite-EM coupling創建仿真流程，按照CST界面的指引就可以創建好兩個子工程，一個M-Static子工程，一個EM子工程。如下圖所示，在母工程的schematic界面下的Task文件夾中會出現一個Coupled M Static-EM1的task及其兩個子工程M-Static1和EM1。

Step3：M-Static子工程的設置與母工程保持一致，具體設置參考仿真實例128：CST共模電感仿真之低頻飽和篇——桃花依舊笑春風 。dc_current為Coil激勵的幅值。如下圖所示：

Step4：EM子工程的設置參考仿真實例129：CST共模電感仿真之高頻阻抗篇——長恨春歸無覓處。修改磁芯材料，如下圖所示。EM子工程中的具體細節設置，請參考CST 2023 component libraries中的案例。

Step5：在母工程中運行Coupled M Static-EM1 (Update)

Step6：完成Coupled M Static-EM1仿真后，可以Update EM1子工程中的schematic中的S-para task，即可得到共模電感差共模阻抗的結果。

Step7：如果需要計算感量，可以EM1子工程中的schematic中添加post-processing task。如下圖所示：

【仿真結果】

1. 電流為10A/50A/100A三種情況下，相對磁導率分布圖 (Rel. Permeability density)。

2. 電流為10A/50A/100A三種情況下，差共模阻抗仿真結果。從下面結果可以清晰地看到，當工作電流過大時，共模電感的共模阻抗會明顯下降。相反地，共模電感的差模分量與磁芯飽和基本不相關。

3. 電流為10A/50A/100A三種情況下，差共模感量仿真結果。從下面結果可以看到，當工作電流過大時，共模電感的共模感量會明顯下降，而差模分量基本不受影響。

以上和大家分享了不同偏置電流條件下，共模電感阻抗的仿真。該仿真細節較多，在這里可能沒有一一呈現，建議感興趣的朋友參考CST 2023 component libraries中的案例。