このモデルは、単純な代表モデルを使用して、回転エネルギー スカベンジャーのパフォーマンスを調べる方法を説明します。電気エネルギーは、DC モーターのシャフトに接続された、中心からずれた質量から生成されます。質量、ジオメトリ、モーター、および電気のパラメーターを、予想される機械的励起と一致させなければなりません。生成された電力は、抽出された機械動力より小さくなります。これは主に、モーター巻線による損失と、回転子の粘性減衰によるものです。この例は Nunna, K. "Constructive interconnection and damping assignment passivity-based control with applications", Imperial College London (2014) に基づいています。ここでのモデルは、DC-DC コンバーターを省略しているという点で単純化しています。

この例では、フォーミュラ 1 カーの運動エネルギー回生システム (KERS) の動作を説明します。モデルでは、そのメリットを調べることができます。ブレーキをかけると、エネルギーがリチウムイオン電池とウルトラコンデンサの組み合わせに保存されます。最大出力 60 KW で、1 ラップあたり最大 400 KJ のエネルギーを供給するものと仮定します。設計パラメーターは、バッテリー、ウルトラコンデンサ、およびモーター発電機の重量です。これらのパラメーターをすべて 0.01 kg というごく小さい値に設定すると、ラップ タイムは 95.0 秒となりますが、これは、KERS のない車に対応します。ここで設定した既定値では、利用可能な電力をブレーキをかけていないときに使用すると、ラップ タイムがおよそ 1/4 秒縮まります。選択したコーナーのみに KERS を適用する場合、有意なメリットを示すには、より大きなウルトラコンデンサが必要です。

この例では、過去の放射照度データを使用してパフォーマンスをシミュレートするために使用できる、太陽光発電機のシステム レベル モデルを作成する方法を示します。ここでは、雲量の変化の効果を近似する放射照度を変化させることで、モデルをテストします。放射照度が変化した直後に発電量もステップ変化します。環境温度もテスト中に変化します。DC-AC コンバーターの効率は、97% 固定と仮定されています。この値は、ee_solar_converter モデル例によって決定されています。

この例では、太陽電池アレイの電力-電圧曲線を生成する方法を示します。インバーターの設計には、電力-電圧曲線を理解することが重要です。理想的には、太陽電池アレイは常に、与えられた放射照度レベルとパネル温度でのピーク電力で動作していることになります。

この例では、メーカーのデータシートの情報を使用してソーラー パネルをモデル化する方法を示します。データがインポートされ、ソーラー パネルの電流-電圧曲線と電力-電圧曲線を生成するために使用されます。この電力-電圧曲線は、与えられた放射照度レベルとパネル セル温度に対するピーク電力を特定するのに役立つため、インバーターの設計に便利です。

この例では、単段の太陽光コンバーターの効率を決定する方法を示します。このモデルは、指定したレベルの太陽放射照度、および対応する最適な DC 電圧と AC 実効値電流に対して、1 回の完全な AC サイクルをシミュレートします。モデル例 ee_solar_characteristics を使用して、最適値は放射照度 1000 W/m^2、パネル温度 20℃で 342 V DC、20.05 A AC と決定されています。コンバーターの効率は、互いに独立した 2 つの方法で判定されます。最初の方法では、1 回の AC サイクルにおける AC 電力出力と DC 電力入力の比を比較します。2 番目の方法では、Simscape™ ログを活用して、コンポーネントごとの損失を計算します。計算された効率値のわずかな差は、スクリプトで使用している台形積分と、Simulink® 可変ステップ ソルバーが達成する、より高い精度の違いによるものです。

この例では、風力タービン発電機としての誘導機の使用を示します。Simple Turbine ブロックは、単純な出力電力に対する風速特性によって、風速をタービン出力電力に変換します。

このスクリプト例では、制御システムの安定性の解析と設計をサポートするために、Simscape™ Electrical™ モデルを線形化する方法を説明します。モデル例 ee_sm_governor_control_design を使用します。

Simscape™、Simscape Electrical™ および Simscape Fluids™ を使用してマルチドメイン電力コジェネレーション システムをモデル化する。