案例研究

超级电网研究所利用Ansys的解决方案开发未来电网的电力电子技术

超级电网研究所是欧洲高压(HV)和中压(MV)直流(DC)技术的领导者，为电网开发和测试创新的技术解决方案，包括分布式能源的集成，如可再生能源发电，电动汽车(ev)和能源存储系统。

超级电网研究所的使命是开发和推广直流(DC)技术，以应对这些即将到来的挑战。高效的AC/DC和DC/DC电力电子转换器是未来电网的重要组成部分，超级电网研究所使用Ansys来促进这些转换器的开发过程。

DC-DC换流站

挑战

气候危机和到2050年实现净零排放的雄心是社会关注的焦点。引入直流配电可以帮助实现这些目标，因为它可以更容易地整合电动汽车充电基础设施、低排放的二氧化碳发电机(如风能和太阳能农场)以及现有电力系统中的能量存储。紧凑高效的DC/DC中压电源变换器技术是实现直流配电的关键，也是超级电网研究所电力电子与变换器项目的重点。

公司工作在产品和技术开发的早期阶段。在与Ansys合作之前，SuperGrid研究所使用电气仿真软件并通过原型验证。在解决创新技术(如碳化硅器件及其在转换器中的集成)的同时，多个原型设计使开发更具挑战性和耗时。对于超级电网研究所来说，能够在短时间内评估众多概念，研究技术可行性和经济可行性变得至关重要。Ansys提供了有效的工具，使SuperGrid研究所能够实现这些目标。

超级电网研究所的研发工程师Konstantin Vershinin说:“我们工作的创新性意味着我们大部分时间都在研究市场上不存在的产品。”“为了取得成功，我们不仅需要考虑电气，还需要考虑机械和热因素。与Ansys相结合的工程模拟使我们能够在原型制作活动之前更好地从整体上了解系统。”

Ansys为电力电子系统提供多尺度、多域和多物理场仿真。

工程解决方案

2014年，超级电网研究所开发了一种隔离的DC-DC电源转换器，将低压直流负载(如电动汽车充电器)连接到低压直流网络(LVDC)。对于MVDC，该公司采用了级联拓扑结构，使用中频变压器和碳化硅(SiC)功率模块，单个模块为100 kW。该转换器的开发需要一个仿真过程来满足复杂的准则点。除了初始水平的电气挑战之外，还需要进行多物理场仿真，同时还需要包含机械约束，以及模拟功率模块的功率密度、温度控制和半导体的任何问题的能力。

SuperGrid研究所最初选择Ansys机械和Ansys电子解决方案，为其电源转换器构建专用的多物理场仿真工作流程。工作流最终成为验证计算、连接数据路径和对现有解决方案进行故障排除等日常活动的关键。

Ansys软件解决方案套件具有简单的数据交换解决方案，可加速开发，重点是基于工程的解决方案。

利用Ansys Q3D Extractor、Ansys Maxwell 3D和Ansys Twin Builder等非线性和线性求解器，超级电网研究所可以高效地设计和仿真电源变换器。Ansys Icepak有助于电子元件的热管理。Ansys集成的电子工具，如工作流自动化，帮助SuperGrid研究所解决最相关的热、电和机械问题。在用户界面上，团队可以为任何结构力学问题定制和自动化解决方案，并将其参数化以分析众多设计方案。