大功率整流电源的智能CAD系统研制

　　1 　前言

　　随着有色、冶金、化工等行业的迅速发展，对大功率整流电源的需求日益增多。由于运行条件不同，使整流电源的设计呈现多样化。传统的计算机辅助设计只能替换结构设计等工作，而对系统的分析计算、参数优化、控制仿真、模拟等关键指标无能为力。计算机智能设计方法(ICAD)的出现为设计方法的变革提供了机遇。ICAD的提出由来已久，并在机械、电子、建筑等领域中广为应用[1]，但在整流电源设计领域中尚属空缺。本文应用ICAD方法处理参数计算、性能分析、设计评价等智能设计任务，开发出了具有一定智能的实用系统。

　　智能CAD系统，基于中文windows 平台，采用面向对象的程序设计方法，利用功能强大的VB、Visual C++ 编程。应用程序界面采用资源治理树型界面，操纵直观，方便简单。

　　2 大功率整流电源设计流程

　　大功率整流电源通常电流高达数十千安培，为高能耗设备，一般均要求电源效率高，电流纹波小，运行可靠，其设计流程如图1所示。

　　首先输进设计要求的原始数据，如负载参数、电网指标参数、工作环境条件、冷却方式、结构尺寸限制、进出线位置、可靠性要求等;然后根据这些条件进行主整流方案设计，包括整流结构型式的选择、整流机组配置方案的确定、稳流控制系统方案的确定、主元件选择、冷却方式的选用、装置结构的选择等。在此段设计过程中，需要参考大量的设计规程、设计经验，需要做很多分析、判定。上述方案设计采用专家系统技术十分恰当;其后再进行电气设计，包括整流电路主参数计算、控制系统设计、保护系统设计等;机械设计包括发热计算、结构设计、冷却系统设计等;系统性能指标分析仿真对整流电源的静、动态特性等进行分析。后三个模块的工作以数值计算为主，所以开发程序采用一般算法语言比较合适。最后阶段是设计结果的输出，包括电路原理图、装置结构图、设计计算书、设备明细表、系统报价、性能曲线等的输出。

　　大功率整流电源设计流程

　　3 智能设计系统的结构

　　整流电源智能CAD系统的设计体现了系统集成思想。利用Windows进程间通讯(IPC)功能，将专家系统与机械CAD、电子CAD、CAE及其它系统和技术文档有机地结合在一起。系统结构见图2。

　　其中调度模块负责设计进程及用户界面的治理，并协调专家系统模块、数据库模块、参数化绘图模块、复合文档治理四个模块的动作。专家系统模块负责处理电源方案设计。

　　数据库模块采用Microsoft Access设计，它符合SQL标准。由条件数据库、目标数据库、元件材料库和典型设计库组成。条件数据库包括对整流电源的设计要求;目标数据库存放由专家系统推理或参数计算程序求得的结果;元件材料库存放设计所需各种元器件及材料性能参数、价格等数据;典型设计库存放设计工程师常用的典型设计。以上数据库均可方便地维护。

　　参数化绘图模块编程采用VB，把专家系统推理或计算的结论动态传递给VB-ADS应用程序的外部定义函数，实现参数化绘图。采用VB开发AutoCAD参数化绘图模块，它的速度优于Au-to LISP，开发效率优于C++。

　　复合文档治理模块用于集中治理CAD设计过程中不同格式的数据文件，通过OLE应用程序，可方便地在同一集成环境下查询、浏览甚至编辑不同格式的数据文件。

　　4 主要技术实现