Simscape Electrical 入門

電気システム、メカトロニクスシステム、および電力システムのモデル化とシミュレーション

Simscape™ Electrical™ (旧称 SimPowerSystems™ および SimElectronics^®) は、エレクトロニクスシステム、メカトロニクスシステム、および電力システムのモデル化とシミュレーションのためのコンポーネントライブラリを提供します。これには電気機械作動、スマートグリッド、再生可能エネルギーシステムなどのアプリケーション用の半導体、モーター、およびコンポーネントのモデルが含まれています。これらのコンポーネントを使用して、アナログ回路アーキテクチャを評価し、電気駆動装置をもつメカトロニクスシステムを開発し、グリッドレベルでの電力の生成、変換、送電、消費を解析することができます。

Simscape Electrical は、制御システムの開発とシステムレベルのパフォーマンスのテストを支援します。MATLAB^® の変数と式を使用してモデルをパラメーター化し、Simulink^® で電気システムの制御システムを設計することができます。Simscape 製品ファミリのコンポーネントを使用して、機械、油圧、熱、その他の物理システムをモデルに統合できます。モデルをハードウェアインザループ (HIL) システムなどの他のシミュレーション環境に展開するため、Simscape Electrical では C コードの生成をサポートしています。

Simscape Electrical はモントリオールの Hydro-Québec との共同開発です。

謝辞

チュートリアル

Simscape のエレクトロニクス、メカトロニクス、および電力システム

簡単な回路の作成とシミュレーション
Simscape Electrical モデルを作成し、データシート値を使用してブロックをパラメーター化し、モデルを実行し、結果を調べる。
DC モーターモデル
DC モーターのモデルを作成し、パラメーターを修正し、モデルを実行し、結果を調べる。
複合三相モデルと展開三相モデルの作成とシミュレーション
Simscape Electrical を使用して、シンプルな負荷を駆動する三相の AC 電圧源をモデル化する。

Specialized Power Systems

Specialized Power Systems を使用した簡単な回路の作成とシミュレーション
Simscape Electrical Specialized Power Systems ブロックを使用して簡単な回路を作成し、他の Simulink ブロックに接続する。
簡単な回路の解析
Powergui ブロックを使用して、静的な応答と周波数領域の応答を解析する。
初期条件の指定
Simscape Electrical Specialized Power Systems の powergui ブロックを使用して、状態変数の初期条件を指定する。

電気モデリングとシミュレーションについて

Simscape Electrical ブロックライブラリ

Simscape Electrical ブロックライブラリを使用して、エレクトロニクスシステム、メカトロニクスシステム、および電力システムをモデル化して解析する。
Choose Blocks to Model Semiconductor Devices

Determine the level of fidelity that you need, select the right block to model your semiconductor device at that level of fidelity, and parameterize the block.
Choose Blocks to Model Motors or Actuators

Determine the level of fidelity that you need and select a block that can model your type of motor or actuator at that level of fidelity.
Simscape Electrical を使用したアナログ回路アーキテクチャ、メカトロニクスシステム、および電力システムのモデル化

他の Simscape ドメインのネットワークに接続可能なメカトロニクスシステム、アナログ回路アーキテクチャ、単相電力システム、および多相電力システムをモデル化する。
pu 単位系

pu 単位系を使用して、電力システムシミュレーションの計算と解析を単純化します。

注目の例

PWM 制御の DC モーター

このモデルでは、Controlled PWM Voltage ブロックと H-Bridge ブロックを使用してモーターを制御する方法を説明します。DC Motor ブロックではメーカーデータシートのパラメーターを使用します。それによると、モーターは 2500 rpm で 10 W の機械動力を供給し、12 V DC 電源で動かしたときの無負荷速度は 4000 rpm であると指定されています。したがって、PMW 基準電圧を最大値の +5 V に設定した場合、モーターは 4000 rpm で回転します。+2.5 V に設定した場合は、約 2000 rpm で回転します。[シミュレーションモード] パラメーターは Controlled PWM Voltage ブロックと H-Bridge ブロックの両方で [平均] に設定され、その結果シミュレーションが高速になります。平均化された動作を検証するには、両方のブロックで [シミュレーションモード] パラメーターを [PWM] に変更してください。

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三角波発生器

この例では、2 つのオペアンプを使用した三角波発生器回路の実装を示します。回路の最初の段階は、オペアンプから作成された比較器です。比較器の出力は、2 つのツェナーダイオードによって、約±5 V に制限されています。ツェナーダイオードによって課された制限の結果、矩形波が生成されます。

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対話形式の学習

電気回路シミュレーション入門
無料の自己学習形式の対話型 Simscape Electrical 回路シミュレーションコース

パワーエレクトロニクスシミュレーション入門
無料の自己学習形式の対話型 Simscape Electrical パワーエレクトロニクスシミュレーションコース

電力システムシミュレーション入門
無料の自己学習形式の対話型 Simscape Electrical 電力システムシミュレーションコース

DC Circuit Analysis (MathWorks Teaching Resources)
対話形式のライブスクリプトと Simscape モデルを使用して DC 回路解析を説明する MathWorks コースウェアモジュール