一台 10 kW、800 V→400 V、100 kHz 的双有源桥,经 AIPE 工作流引擎完成:需求 → 单移相解析设计 → 真实 ngspice 开关仿真 → 由波形驱动的磁件、器件与热设计 → Gmsh/Elmer 场校核与 FreeCAD 几何 → 带证据的 Core 工程状态 → 评审包。八个专项仓库的十四个任务纳入同一个带检查点的任务图。成熟度:原型(软件、电路仿真与场仿真关卡已通过;CAD/PCB 关卡已执行但因电路板布线未完成而未通过;测量与硬件验证不作声明)。
AIPE Design Agent 中精确的无损 SPS 模型(pea.converters.dab_sps):22.5° 移相、35 µH 与 2:1 匝比恰好传输 10 kW;串联电流有效值 13.68 A;两侧桥臂均满足 ZVS 电流条件。SPS 数字控制基线(电流环 PI 2 kHz、电压环 2P2Z 300 Hz,最差相位裕度 55°)在周期平均模型上设计,其对象规律与真实 ngspice 运行对比误差 0.07 %。
ngspice 47 运行自动生成的一级(理想)模型:输出 9 996.8 W,串联电流有效值 13.678 A,实测移相 22.5000°,周期误差 2·10-6;记录了 T/400 至 T/1600 的时间步收敛。二级行为模型(200 ns 死区、数据手册导通电阻、Coss、体二极管拟合、直流母线寄生参数、RC 负载)效率约 98.6 %,所有开关均在 ZVS 下开通,其 HDF5 波形数据集供下游各阶段使用。
AIPE-Magnetics-Database 基于已执行的电流波形设计 TDK E 70/33/32 变压器(20:10,交错利兹线,35 W,漏感 1.55 µH);AIPE-Semiconductor-Database 以逐开关应力筛选 SiC 器件记录,并按厂商 PLECS 数据评估 Wolfspeed C4MS047120K / C3M0025065K 的每器件损耗 9.0 W / 17.4 W;AIPE Design Agent 比较自然对流、强迫风冷与液冷(最热结温 63 °C),并以带随机种子的 Pareto 前沿筛选板翅散热器。
AIPE-Field-Simulation 以 Gmsh + Elmer 计算所选磁芯窗口(有限元漏感 1.48 µH,比一维设计值低 4 %)与拐点散热器候选(热点 59.6 °C,比关联式高 9 %),均含两级网格与能量校验。AIPE-CAD-Agent 由同一工程状态在 FreeCAD 中生成变压器与散热器,输出 STEP、质量统计以及干涉与电气间隙检查。
每个任务返回带工具版本、SHA-256 产物哈希、模型有效范围与数值校验的执行信封;结果以证据形式写入 AIPE Core 工程状态(保留十二个状态版本、十四条证据记录)。aipe-workflows report 输出 JSON、Markdown 与 AIPE-Doc 风格的 HTML 评审包;aipe-workflows iterate 记录跨模块反馈迭代及其采纳/拒绝决定。
Windows 或 Linux 工作站,Python 3.10+,并在同级目录检出 AIPE-Core、AIPE-Registry、AIPE-Design-Agent、AIPE-Simulation-Skills、AIPE-Semiconductor-Database、AIPE-Magnetics-Database、AIPE-Field-Simulation、AIPE-CAD-Agent 与 AIPE-Workflows;ngspice、Gmsh、Elmer 与 FreeCAD 请从官方发布渠道获取(doctor 会报告缺失工具的官方下载渠道与许可,不会自动安装;缺少工具的阶段会被报告为阻塞,绝不伪造结果)。
python -m pip install -e ../AIPE-Simulation-Skills -e ../AIPE-Design-Agent -e ../AIPE-Semiconductor-Database
python -m pip install -e ../AIPE-Magnetics-Database[hdf5] -e ../AIPE-Field-Simulation -e ../AIPE-CAD-Agent -e ../AIPE-Workflows
aipe-workflows doctor --qualify
aipe-workflows plan examples/dab-10kw/specification.yaml --checkouts ..
aipe-workflows run examples/dab-10kw/specification.yaml --checkouts ..
aipe-workflows verify <run-id>
aipe-workflows report <run-id>
在 Claude Code 或 Codex 中打开 AIPE-Workflows 并提出:“使用 AIPE 设计并优化一台 10 kW DAB 变换器,运行可用的仿真,并生成工程评审包。” 智能体会发现该工作流、检验本地工具并调用上述命令。
2026 年 10 月 21 日的参考运行(ngspice 47、Gmsh 4.15.2、Elmer 9.0、FreeCAD 1.1.4,Windows 11);完整的信封、网表、摘要、有限元工况文件、CAD 元数据与图表见 examples/dab-10kw/results。
| 阶段 | 执行结果 | 交叉校核 |
|---|---|---|
| 解析 SPS 对比 ngspice 一级模型 | 10 000 W 对 9 996.8 W;有效值 13.6775 A 对 13.6779 A;实测移相 22.5000° | 5 W 为建模的电阻损耗 |
| 二级行为 ngspice | 损耗约 130 W,器件峰值电压 810 V / 412 V,八个开关均 ZVS | 已修正电容储能漂移 |
| 控制基线 | 相位裕度 93.6° / 60.0°(电流环 / 电压环),最差 55.4° | 对象规律与 ngspice 在 10°、22.5°、35° 对比:最大 0.07 % |
| 变压器设计 | E 70/33/32 N87,20:10 利兹线 P-S-P,0.146 T,35.0 W,漏感 1.55 µH | 窗口有限元 1.48 µH(−4.4 %),两级网格 |
| 器件筛选 | C4MS047120K 9.0 W、C3M0025065K 17.4 W(每器件,125 °C) | 厂商 PLECS 张量(A 级证据);模块 CBB021M12FM3 综合排名第一 |
| 散热 | 液冷 63.0 °C、强迫风冷 64.3 °C、自然对流 79.2 °C(副边桥,每散热器 4 器件) | Stage A 拐点:铝 81 × 65 mm,11 翅片,0.44 K/W,0.28 kg |
| 散热器有限元 / CAD | 热点 59.6 °C,0.562 K/W;CAD 散热器质量 0.275 kg | 关联式 0.518 K/W(+8.6 %);质量 −1.3 % |
器件参数均为厂商数据手册或模型值或标注的假设,不是测量值;热与有限元的对流换热系数是关联式输入,不是 CFD 结果;CAD 检查中的电气间隙要求为示意性的调用方输入。
由 AIPE-PCB-Agent 生成的三块 KiCad 电路板(原边功率、副边功率、控制)通过了 ERC,但布线尚未完成:工作流的 ERC/DRC 任务报告 82 / 81 / 499 个未连接项与 22 / 2 / 0 个 DRC 错误,因此本次运行的 cad_pcb 关卡为未通过(FreeCAD 检查已通过)。CFD、厂商 SPICE 模型(三级)、实验室测量与硬件验证是软件永不自行声明的独立状态。早期的解析教学系列仍可阅读:教程列表 →