パワー エレクトロニクス シミュレーション

シミュレーションを使用した、パワー エレクトロニクスのためのデジタル コントローラーの設計

電力変換には、IGBT、パワー MOSFET、および他の半導体パワー エレクトロニクスが必要になります。シミュレーションを用いたデジタル コントローラーの設計により、安定性の確保、電力品質の向上、動的性能の最適化、および故障への対処が可能になります。パワー エレクトロニクス シミュレーションは、ハードウェアでのテスト前の開発の初期段階で、電気システムのデジタル制御アルゴリズム、パワー半導体、およびバランスの調整を明確にします。バッテリー管理システムおよびモータードライブ、電力コンバーター、インバーターなどのパワー エレクトロニクス ベースのシステムにおける、高速な閉ループ シミュレーションにより、パワー エレクトロニクス エンジニアはコントローラーが実装される前に設計の選択を評価して検証することができます。

パワー エレクトロニクス シミュレーションは次のようなタスクに最適です。

  • 新規トポロジおよび制御戦略の設計と検証
  • エネルギー源、パワー半導体、受動回路要素、および PMSM や誘導モーターなどの装置のモデル ライブラリを使用したシステム挙動の最適化
  • 故障および異常条件へのシステム反応の解析
  • 実装に移行する前にシミュレーションにより設計上の問題を解決
  • 作成したモデルを現行のプロジェクトに限らず、次期プロジェクトでも再利用

昇圧コンバーターのデジタル制御 Simulink モデル

Simulink® を用いたパワー エレクトロニクス シミュレーションにより、標準回路コンポーネントを使用した複数のスイッチングデバイスを持つ複雑なトポロジをモデル化することができます。平均的なモデルまたは理想的なスイッチング挙動で高速なシミュレーションを実行する、または寄生および詳細設計のための詳細非線形スイッチングモデルを使用することができます。SPICE のような汎用回路シミュレーションと異なり、Simulink を用いたパワー エレクトロニクス シミュレーションは、制御設計、最適化ベースの調査、およびシミュレーション モデルからの自動コード生成のための次の機能を提供します。

  • コントローラー アーキテクチャの設計、シミュレーション、および比較。
  • AC 周波数スイープやシステム同定などによるスイッチングの影響を含めた非線形システム モデルでの、ボード線図および根軌跡表示による対話方式のループ整形など、古典制御手法の適用。
  • 自動調整ツールを用いた、単一または複数のフィードバックループでのコントローラー ゲインの自動調整。スライディングモード制御またはゲイン スケジューリングなどの手法を使用した非線形コントローラーの設計。
  • 障害保護回路およびロジックの設計および徹底的なテスト。
  • 最適化および解析ツールを使用したシステムパラメーターの最適化と感度解析の実施。
  • 複数のシミュレーションを必要とする調査をマルチコアプロセッサおよびコンピューター クラスターで並行的に実行し、調査を加速。
  • リアルタイム ターゲット コンピューターを使用したラピッド プロトタイピング、またはマイクロコントローラーや FPGA での実装のため、制御アルゴリズムから C または HDL コードを生成。
  • ハードウェアインザループを使用したコントローラーの検証のため、回路または装置モデルから C または HDL コードをマルチコア CPU および FPGA を持つリアルタイム ターゲット コンピューターに対し生成。
  • 太陽光発電の単独運転防止などのための、UL 1741 のような政府規制と規格に準拠する組み込みソフトウェアの開発に、形式検証機能を適用。

Simulink で DC-DC コンバーターのデジタル制御設計を高速化

ソフトウェア リファレンス

  • 半導体 - Convert and rectify power using semiconductors - Documentation
  • パッシブデバイス - Transmit and transform power using AC power cables, transformers, RLC branches and loads, and transmission lines - Documentation
  • 機械 - Asynchronous and synchronous machines, motors, machine measurements - Documentation

対話型の例やチュートリアルを通して基本的なタスクからより高度な操作まで習得できます。

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