Simscape Electrical

更新

 

Simscape Electrical

電子、メカトロニクス、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™ (旧名: SimPowerSystems™ および SimElectronics®) は、電子、メカトロニクス、および電力システムをモデル化し、シミュレーションするためのコンポーネント ライブラリを備えています。これには、電気機械的作動、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のための半導体、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、電気駆動装置付きメカトロニクス システムを開発し、グリッドレベルでの電力の生成、変換、伝送、および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でのパフォーマンスのテストを容易にします。MATLAB® 変数および式を使用してモデルをパラメーター化し、Simulink® で電力システムの制御システムを設計できます。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、およびその他の物理システムをモデルに統合できます。ハードウェアインザループ (HIL) システムなど、他のシミュレーション環境にモデルを展開するために、Simscape Electrical は C コード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 とのコラボレーションで開発されました。

半導体デバイス

スイッチレベルの特性、損失、システムレベルの挙動、および熱効果を調べます。

ニーズに合わせてモデルをカスタマイズ

動的特性に合った単純なモデルを選択して、より高いシミュレーション速度を達成します。非線形充電モデルを追加して、詳細な過渡電流を捕捉し、損失を予測します。データシートの値をモデルに直接入力します。

IGBT 簡略モデルと完全モデル。

熱効果を含む

温度によるデバイスの挙動の変化を指定します。デバイス内の熱の生成をモデル化します。熱回路網に接続して、デバイスと環境の間の熱伝達をモデル化し、パフォーマンスへの影響を評価します。 

熱効果を持つ線形電圧レギュレーター。

SPICE を再利用

離散に関するサブサーキット ネットリストを Simscape™ コンポーネントに変換します。回路モデルを熱回路網、メカトロニクス デバイス、および制御アルゴリズムに接続します。寄生抽出を行う前に、回路アーキテクチャを評価し、選択します。

SPICE ネットリストを Simscape ブロックに変換する。

モーターと駆動装置

制御システムを設計し、非線形性と熱がシステム性能に与える影響を確認します。

ニーズに合わせてモデルをカスタマイズ

定常状態の挙動に合った単純なモデルを選択して、より高いシミュレーション速度を達成します。非線形流束および飽和を追加して、詳細な過渡電流を捕捉し、損失を予測します。仕様に合わせて、データシートから値を直接入力します。

BLDC 速度制御。

熱効果を含む

温度によるアクチュエータの挙動の変化を指定します。アクチュエータ内の熱の生成をモデル化します。熱回路網に接続して、各巻線と環境の間の熱伝達をモデル化し、パフォーマンスへの影響を評価します。

熱効果を持つ線形電圧レギュレーター。

FEM データの再利用

有限要素解析からデータをインポートして、非線形磁束鎖交をモデル化します。回路モデルを熱回路網、メカトロニクス デバイス、および制御アルゴリズムに接続します。非線形がシステムの挙動に与える影響を検証します。 

ANSYS Maxwell から IPMSM 磁束鎖交データをインポートします。

電力網

再生可能エネルギー、パワー エレクトロニクス、および駆動装置を備えたネットワークのグリッドレベルの性能を解析します。

発電

同期および非同期マシンで発電機をモデル化します。飽和などの非線形効果を有効にします。太陽光アレイ、風力タービン、エネルギー貯蔵用バッテリーなど、再生可能エネルギー源を追加します。

三相非同期風力タービン発電機。

送電

単相および三相の伝送線路とケーブルをモデル化します。飽和、コア寸法の変化、ヒステリシスなどの効果による非線形挙動を持つ変圧器を含めます。

IEEE 13 ノード テスト フィーダー。

電力消費

整流器、インバーター、および降圧コンバーターや昇圧コンバーターなどの汎用的なコンバーター トポロジーを統合します。磁界方向制御、ベクトル制御、直接トルク制御などの駆動制御アルゴリズムを持つ電気駆動装置に接続します。

反転トポロジー昇降圧コンバーター制御。

フォールト トレランス

障害条件下で設計を検証することにより、損失、機器のダウンタイム、およびコストを最小化します。

ロバスト設計を作成

コンポーネントが故障する条件を指定します。開路や短絡など、故障したコンポーネントをモデル化します。故障を自動的に構成して、すべての故障条件に対して設計を効率的に検証します。

降圧コンバーターの MOSFET 故障。

予知保全の実行

学習データを生成して、予知保全アルゴリズムを学習させます。多くのシナリオで仮想テストを使用してアルゴリズムを検証します。保守が適切な間隔で行われるようにすることで、ダウンタイムと機器のコストを削減します。 

シミュレーション データを使用したマルチクラス故障検出。

損失を最小化

電気部品によって散逸される電力を計算します。回路コンポーネントが安全動作領域内で動作していることを確認します。特定のイベントと一連のテスト シナリオを自動的に解析して、結果を MATLAB® で後処理します。  

太陽光発電コンバーター。 

仮想テスト

詳細ハードウェア プロトタイプより多くの条件下でシステムの挙動を確認します。

より多くのシナリオをテスト

MATLAB を使用して、モデルをテスト用に自動的に構成します。パワー エレクトロニクス デバイスの高速で正確なシミュレーションのための理想的なスイッチング アルゴリズムを使用します。一連のテストまたはパラメーター スイープをデスクトップまたはクラスターで並行して実行します。

Simscape の電気航空機モデル。

挙動を正確に予測

連続、離散、またはフェーザ シミュレーション モードを選択して、過渡的効果または電圧レベルを解析します。測定データに応じて、パラメーターを自動的に調整します。ステップのサイズと許容誤差を Simulink® で自動的に制御して、正確な結果を確保します。

Simscape コンポーネントでのフェーザモード シミュレーション。

解析の自動化

負荷潮流解析を実行して、定常状態条件を決定します。FFT 解析を使用して、設計の電力品質を解析します。MATLAB を使用して、シミュレーション結果の取得と後処理のすべてのステップを自動化します。

29 の母線と 7 つの発電所で構成される電力網の初期化。

モデルの 展開

組み込みコントローラーのテストも含め、開発プロセス全体のモデルを使用します。

プロトタイプなしでテストする

モデルを C または HDL コードに変換して、組み込み制御アルゴリズムおよびコントローラー ハードウェアをハードウェアインザループ テストを使用してテストします。生産システムのデジタル版を使用してテストを構成することによって、仮想試運転を行います。

HIL 用に構成された電気自動車。

最適化を加速

モデルを C コードに変換して、個々のシミュレーションを加速します。1 台のマシン上の複数のコア、計算クラスター内の複数のマシン、またはクラウドにシミュレーションを展開することによって、テストを並列実行します。

スーパーキャパシタ パラメーター識別。

他のチームを有効にする

各 Simscape アドオン製品のライセンスを購入しなくても、Simscape 製品ファミリのすべての拡張コンポーネントや機能を活用できます。保護されたモデルを外部チームと共有して、IP の公開を回避します。

Simscape の制限付きモードで作業。

Simscape プラットフォーム

単一シミュレーション環境でテストして、統合問題を識別します。

システム全体をモデル化

電気、磁気、熱、機械、油圧、空気圧、およびその他のシステムの統合を単一環境でテストします。統合問題を早期に識別して、システムレベルのパフォーマンスを最適化します。

ニーズに合わせてモデルをカスタマイズ

MATLAB ベースの Simscape 言語を使用して、実行したい解析のために必要なだけの忠実度を捕捉するカスタム コンポーネントを定義します。明確なインターフェイスとパラメーター化を備えた再利用可能なアセンブリを作成することにより、効率性を高めます。

カスタムの電気化学領域を持つバッテリーセル。

設計チームを統合

設計プロセスの早期にソフトウェア プログラマーとハードウェア設計者のコラボレーションを可能にします。シミュレーションを使用して、設計空間全体を詳細に調べます。システム全体の実行可能な仕様書を使用して、要件を伝達します。

パワースプリット式ハイブリッド車の電気回路網。

MATLAB & Simulink

完全なシステムモデルに対して実行されるタスクを自動化することによって、最適設計をより迅速に見つけます。

あらゆるタスクを自動化

MATLAB を使用して、モデルアセンブリ、パラメーター化、テスト、データ収集、後処理など、あらゆるタスクを自動化します。一般的なタスクのアプリを作成して、エンジニアリング組織全体の効率性を高めます。

モデル構築を自動化する MATLAB コマンド。MATLAB コマンドを使用すると、ブロックと接続の追加、パラメーター化、および削除によって、モデル構築を自動化できます。

システム設計を最適化

Simulink を使用して、単一環境内の制御アルゴリズム、ハードウェア設計、および信号処理を接続します。最適化アルゴリズムを適用して、システムにとって最適な全体設計を見つけます。

ロボットアームの最適な軌跡。最適化アルゴリズムは、電力消費量が最も少ないロボットアームの軌跡を発見するために使用されます。

開発サイクルを短縮化

確認および検証ツールを使用して、設計の反復回数を削減します。開発サイクル全体を通じて連続的に確認することにより、システムレベルの要件が満たされていることを確認します。

モーターの要件の連続的な確認。一連のシミュレーションと後処理のステップが完全に自動化されるため、設計変更ごとにモーターの要件を確認できます。

新機能

SPICE 変換アシスタント

SPICE モデルを Simscape コンポーネントに変換

拡張制御ライブラリ

事前構築され、文書化されているアルゴリズム コンポーネントを使用することによりモデル化を加速

周波数と時間の定式化

単一の基底周波数を持つシステムのシミュレーション速度を向上

バッテリー特性の可視化

バッテリー モデル パラメーター値の電圧充電特性をプロット

燃料電池スタックブロックの事前設定

3 kW または 25 kW の固体酸化物燃料電池 (SOFC) をモデル化

ペルティエ素子ブロック

電気エネルギーと熱エネルギー間の変換をモデル化

これらの機能やそれに対応する機能の詳細については、リリースノートをご覧ください。 

無料評価版を入手する

30 日間の無料評価版はこちら

今すぐダウンロード

あなたは学生ですか?

MATLAB および Simulink のアカデミック版の入手

詳細を見る