ブロックの選択とパラメーター化
設計目標を満たすために Simscape™ Electrical™ ブロックを選択し、以下を使用してブロックをパラメーター化します。
メーカーのデータ シート
実測データ
シミュレーション結果
事前にパラメーター化されたコンポーネント
SPICE ネットリスト
有限要素法 (FEM) モデル
関数
subcircuit2ssc | SPICE サブサーキットのカスタム Simscape コンポーネントへの変換 |
ee_importDeviceParameters | Hitachi、Infineon、または Wolfspeed XML ファイルから理想的な半導体ブロックをパラメーター化する (R2021b 以降) |
トピック
ブロックの選択
- Choose Blocks to Model Electrical Systems
Use the Simscape Electrical block libraries to model and analyze electronics, mechatronics, and electrical power systems. - Choose Blocks to Model Power Electronic Converters
Select the right prebuilt converter block or discretes to model your converter topology at the level of fidelity you need to meet your simulation goals. - 半導体デバイスをモデル化するためのブロック選択
必要な忠実度を決定し、その忠実度で半導体デバイスをモデル化するための適切なブロックを選択して、そのブロックをパラメーター化する。 - モーターまたはアクチュエータをモデル化するためのブロック選択
必要な忠実度を決定し、モーターまたはアクチュエータのタイプをその忠実度でモデル化できるブロックを選択する。 - Choose Blocks to Model Transformers
Select a block for your application with the correct component behavior as a function of frequency.
ブロックのパラメーター化
- 事前にパラメーター化されたコンポーネントのリスト
Simscape Electrical で使用できる、事前にパラメーター化されたコンポーネントを確認する。 - データシートからのブロックのパラメーター化
メーカーのデータシートに記載されたデータと一致するようブロック パラメーターを指定するために使用する手法の概要。 - データシートからの区分的線形ダイオード モデルのパラメーター化
メーカーのデータシートのデータと一致するように、区分的線形ダイオードのブロック パラメーターを指定する。 - データシートからのオペアンプのパラメーター化
メーカーのデータシートのデータと一致するように、オペアンプのブロック パラメーターを指定する。 - データシートからの指数ダイオードのパラメーター化
メーカーのデータシートのデータと一致するように、指数ダイオードのブロック パラメーターを指定する。 - 追加のパラメーター化ワークフロー
テスト ハーネスの使用、パラメーターの調整、同等のモデルの作成など、モデルのパラメーター化と検証を行う追加の方法。 - SPICE ネットリストからの指数ダイオードのパラメーター化
SPICE ネットリストのデータと一致するように、指数ダイオードのブロック パラメーターを指定する。 - マシンのパラメーター化
標準パラメーター化手法または基本パラメーター化手法を使用してマシンのパラメーターを指定します。 - SPICE ネットリストの Simscape ブロックへの変換
SPICE ネットリストで定義されているサブサーキットを、同等の Simscape ブロックに変換する。
注目の例
Model Ferrite Core Using Magnetic Core Block
Adjust the Jiles-Atherton parameters to obtain a good fit for the B-H curve of a magnetic core. The Magnetic Core block uses the Jiles-Atherton model to define the relationship between the magnetic flux density, B, and the total field strength, H. You can parametrize the block by specifying the Jiles-Atherton parameters directly. Alternatively, you can parameterize the block using saturated B-H curve data or by specifying magnetic characteristics. If you do not specify the Jiles-Atherton parameters directly, the block estimates the Jiles-Atherton parameters based on the assumption that you have a saturated iron core. This estimate is not always accurate for other types of core, such as ferrites with small values of coercivity and remanence. Always check that the B-H curve the block uses matches your input data.
Parameterize Magnetic Core Block Using B-H Curve Data
Parameterize a Magnetic Core block using B-H curve data. This block represents a magnetic core with magnetic hysteresis implementing a Jiles-Atherton model.
Import Axial Flux Motor (AFM) from MotorXP
Import an axial flux machine (AFM) from MotorXP into a Simscape™ model.
Import EESM Flux and Loss Data from ANSYS Maxwell
Import the design of an externally excited synchronous motor (EESM) from ANSYS® Maxwell® into a Simscape™ model.
Import Infineon XML Datasheets into Simscape Half-Bridge Block
Import device parameters from Infineon® datasheets for IGBTs and diodes into a Half-Bridge (Ideal, Switching) block.
Hitachi からの IGBT パラメーターのインポート
この例では、Hitachi IGBT モジュールからパラメーターをインポートして IGBT (Ideal, Switching) ブロックに保存する方法を示します。Hitachi IGBT パラメーターは hitachi 形式で XML ファイルに保存されています。
Simscape IGBT ブロックおよび Diode ブロックへの Infineon XML パーツのインポート
この例では、Simscape™ Electrical™ の表形式の IGBT (Ideal, Switching) ブロックおよび Diode ブロックに Infineon データシートのパラメーター化を自動的に適用する方法を説明します。
永久磁石同期電動機のパラメーター化
この例では、鎖交磁束が未知であるブラックボックスの永久磁石同期電動機 (PMSM) の逆起電力定数とトルク定数を推定する方法を説明します。逆起電力定数またはトルク定数のどちらかを使用して鎖交磁束を記述し、Simscape™ Electrical™ の PMSM ブロックをパラメーター化することができます。このパラメーター化によって、ブラックボックスであるモーターの動作をシミュレーションで正確に再現することができます。
データシートからの PMSM のパラメーター化
この例では、PMSM がデータシートから正しくパラメーター化されているという信頼度を高める、2 つのテスト ハーネスを説明します。また、定格速度と定格トルクでのモーターの効率を計算します。
測定による PMSM のパラメーター化
この例では、PMSM モーターのパラメーターを実験での測定から特定する方法を説明します。
スーパーコンデンサのパラメーターの特定
この例では、スーパーコンデンサのパラメーターの特定方法を説明します。実際のスーパーコンデンサから電圧と電流の波形を収集する代わりに、この例では、既知のパラメーター値を使用してスーパーコンデンサのシミュレーションを実行することによって、電圧と電流の波形を生成します。その後、例においてパラメーター特定の方法論 [1] を波形に適用します。
ソーラー パネルのパラメーター化の検証
この例では、メーカーのデータシートのデータ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。この例では、データシートのデータを使用して、ソーラー パネルの電流-電圧曲線と電力-電圧曲線を生成します。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ちます。このピーク電力は、インバーターの設計時に役立ちます。
Motor-CAD からの IPMSM 鎖交磁束データのインポート
この例では、モーター設計を Motor-CAD から Simscape™ にインポートする方法を示します。
データからのバッテリー パラメーターの抽出
この例では、さまざまな温度にわたって定義されたデータを近似するための、Battery ブロックのパラメーターの最適化を示します。MATLAB® 最適化関数 fminsearch を使用します。Simscape™ Electrical™ モデルに対するこの種のパラメーター近似の実行に使用可能なその他の製品には、Optimization Toolbox™ や Simulink® Design Optimization™ があります。これらの製品は、GUI またはコマンド ライン アプローチを使用してブロックの操作と解析を行うための、事前定義された関数を提供します。
ANSYS Maxwell からの IPMSM 鎖交磁束データのインポート
この例では、ANSYS® Maxwell® から Simscape™ シミュレーションにモーター設計をインポートする方法を示します。
PMSM の鉄損
この例では、鉄損が予想どおりであるかを検証する永久磁石同期電動機 (PMSM) のテスト ハーネスを示します。開回路テストにより、主要な磁束経路の損失を検証します。損失の値は、ヒステリシスによるものが 500 W、渦電流損失によるものが 1500 W と定義されています。短絡テストにより、クロス歯路磁束経路の損失を検証します。損失の値は、ヒステリシスによるものが 200 W、渦電流損失によるものが 600 W と定義されています。
データからの太陽電池パラメーターの抽出
この例では、さまざまな温度にわたって定義されたデータを近似するための、Solar Cell ブロックのパラメーターの最適化を示します。MATLAB® 最適化関数 fminsearch を使用します。Simscape™ Electrical™ モデルに対するこの種のパラメーター近似の実行に使用可能なその他の製品には、Optimization Toolbox™ や Simulink® Design Optimization™ があります。これらの製品は、GUI またはコマンド ライン アプローチを使用してブロックの操作と解析を行うための、事前定義された関数を提供します。
FEM データを使用してパラメーター化されたソレノイド
この例では、戻しバネをもつ、移動が制限されたソレノイドを示します。電力を切断すると、バネがプランジャーを、完全に励起された位置から 0.1 mm の距離で保持します。0.1 秒時に、ソレノイドの電源がオンになり、変位がゼロになります。0.06 秒で、保持力より大きな力が適用され、プランジャーが最大移動距離である 0.2 mm に移動します。ソレノイドの力と逆起電力の特性は、FEM-Parameterized Linear Actuator ブロックによって定義されます。このブロックは、有限要素の磁場モデリング ツールによって一般的に提供される形式でデータを取得します。2 つのパラメーター化オプションがあります。1 つは磁束データに直接作用するもので、1 つは電流と変位に対して磁束の偏導関数を使用するものです。電流と位置のデータ点の特定の密度に対して、より正確な結果が得られるため、一般的には後者のオプションのほうが優れています。ただし、データの前処理がより多く必要になります。
ステッピング モーターの引き込み特性
この例では、メーカーのデータシートの情報およびテスト ハーネスを使用してステッピング モーターのパラメーター化と調整を行う方法を説明します。データシートから取得した数値データを使用してモデルをパラメーター化します。シミュレーションによって生成される引き込みトルクの特性を、メーカー提供の引き込み曲線と比較できます。ステッピング モーター モデルを調整するために、この例では、駆動タイプおよび負荷のパラメーターを変更するテスト ハーネスを使用します。
事前にパラメーター化された Stepper Motor ブロックの検証
この例では、Simscape™ Electrical™ Stepper Motor ブロックで提供されている一連の事前定義されたパラメーター化の説明と検証を行います。これらの事前定義されたパラメーター化は、メーカーのデータシートから決定されます。
FEM データを使用してパラメーター化されたスイッチト リラクタンス モーター
この例では、スイッチト リラクタンス モーター (SRM) のモデルを作成する方法を示します。カスタム Simscape™ 合成コンポーネントを使用して、Simscape Electrical™ FEM-Parameterized Rotary Actuator を基本コンポーネントとして用いた 3 組の固定子極対を作成します。入力ピンの状態 (反転、オン/オフ) が、モーター シャフトに印加されるトルクを制御します。
トルク モーターのパラメーター化
この例では、電流と角度の関数としてのトルクのメーカー データを使用してトルク モーターをモデル化する方法を示します。データシートは、回転子の 20 度から 70 度までの角度と、飽和が発生しない場合の電流の線形特性を示します。この範囲のデータを使用して、トルク モーターの単純化したモデルをパラメーター化します。データシートから抽出されたデータ点を MATLAB® で処理することにより、メーカー データを、有限要素ソフトウェアから得られることが多いモーター パラメーターに変換できます。
CMOS 電圧比較器の SPICE 変換
この例では、CMOS 電圧比較器の典型的な実装と、関数 subcircuit2ssc を使用して SPICE サブサーキットを Simscape™ コンポーネントに変換する方法を説明します。CMOS 電圧比較器は、アナログ デジタル コンバーター (ADC) または弛張発振器の回路で使用できます。
IGBT サブサーキットの SPICE 変換のトラブルシューティング
この例では、SPICE の絶縁ゲート バイポーラ トランジスタ (IGBT) サブサーキットの変換をトラブルシューティングして、等価の Simscape™ コンポーネントに変換する方法を説明します。関数 subcircuit2ssc は、SPICE ネットリスト ファイル内のすべてのサブサーキット コンポーネントを、1 つ以上の等価の Simscape ファイルに変換します。ただし、場合によっては、元の SPICE ネットリストを手動で編集しなければなりません。
Motor-CAD からのデュアル三相 PMSM のインポート
この例では、六相モーター設計を Motor-CAD から Simscape™ シミュレーションにインポートする方法を示します。この独特なモーターは、デュアル Y 結線で構成されています。この例は実装の派生を提示するものであり、これを変更して他の巻線構成を表すことができます。
JMAG-RT からの PMSM 鎖交磁束データのインポート
この例では、モーター設計を JMAG®-RT から Simscape™ シミュレーションにインポートする方法を示します。
燃料電池の I-V 特性
このモデルは、燃料電池 (FC) パラメーターのキャリブレーション用のハーネスを表します。この例では、データシートから I-V と電力の特性曲線を抽出します。データシートには、最小水素量、最大水素量、空気流量などの特定のプロパティも記載されています。
Import Induction Machine (Squirrel Cage) Flux Linkage Data from Motor-CAD
Import an induction motor design from Motor-CAD™ into a Simscape™ model.
Import Synchronous Machine Flux Linkage Data from Motor-CAD
Import a synchronous machine design from Motor-CAD into a Simscape™ simulation. A separate field winding generates a rotor magnetic field in the synchronous machine.
Parameterize Gate Driver from SPICE Netlist
Parameterize the Simscape Electrical Gate Driver block from a manufacturer netlist using LTspice.
