Simscape Electrical

주요 업데이트

 

Simscape Electrical

전자, 메카트로닉, 전력 시스템 모델링 및 시뮬레이션 

 

Simscape Electrical™ (이전 SimPowerSystems™ 및 SimElectronics®)은 전자, 메카트로닉, 전력 시스템 모델링과 시뮬레이션을 위한 구성 요소 라이브러리를 제공합니다. 여기에는 반도체, 모터 및 전자기계 액추에이션, 스마트 그리드, 재생 에너지 시스템 등의 응용 분야 구성 요소 모델이 포함됩니다. 이 구성 요소를 사용하여 아날로그 회로 구조 평가, 전기 구동식 메카트로닉 시스템 개발 및 그리드 수준에서 발전, 변전, 송전, 소비 분석을 할 수 있습니다.

Simscape Electrical은 제어 시스템 개발과 시스템 수준 성능 테스트에 사용할 수 있습니다. MATLAB® 변수와 표현식을 사용하여 모델을 매개 변수화하고, Simulink® 에서 전기 시스템의 제어 시스템을 설계할 수 있습니다. Simscape 제품군 구성 요소를 사용하여 기계, 유압, 열 및 기타 물리적 시스템을 모델에 통합할 수 있습니다. Simscape Electrical은 모델을 HIL(hardware-in-the-loop) 시스템을 포함한 다른 시뮬레이션 환경으로 배포할 수 있도록 C 코드 생성을 지원합니다.

Simscape Electrical은 몬트리올의 Hydro-Québec과 협력하여 개발했습니다.

반도체 장치

스위칭 수준 특성, 손실, 시스템 수준 동작 및 열 효과 검사.

해석 목적에 맞는 맞춤형 모델

동적 특성을 일치시키면서시뮬레이션 속도를 더 빠르게 하기 위해 단순 모델 선택할 수 있습니다. 이를 위해 상세한 천이 파악하고 손실을 예측하기 위해 비선형 충전모델 이 추가되었습니다. 데이터시트 값을 모델에 직접 입력하실 수 있습니다.

IGBT는 단순화된 전체 모델입니다.

열 효과 해석

온도에 따라 디바이스의 거동이 어떻게 변화하는지 지정할 수 있습니다. 디바이스 내부의 열 에너지 생성을 모델링할 수 있으며, 디바이스와 환경 사이의 열 전달을 모델링하기 위해 열 네트워크에 연결하고 성능에 대한 영향을 평가할 수 있습니다. 

열 효과를 고려한 선형 전압 조절기.

SPICE 재사용

부회로의 넷리스트를 Simscape 구성요소로 변환하실 수 있습니다. 여기에 회로모델과 열 네트워크, 메카트로닉 장치, 제어 알고리즘 연결하여. 기생성분 추출 수행에 앞서 회로 구조 평가 및 설계안을 결정하실 수 있습니다.

SPICE 넷리스트를 Simscape 블록으로 변환합니다.

모터와 드라이브

제어 시스템을 설계하고 시스템 성능에 대한 비선형성과 열 영향 검증.

해석목적에 맞는 맞춤형 모델

정상상태 거동을 일치시키면서 빠른 시뮬레이션 수행을 위해 단순한 모델을 선택하실 수 있습니다. 이와 함께 상세한 천이 거동을 파악하고, 손실을 예측하기 위해 비선형 자속 및 포화모델을 추가하였습니다. 설계 사양과 모델을 일치시키기 위해 데이터시트 파라미터 값을 직접 입력하실 수 있습니다.

BLDC 속도 제어.

열 효과 해석

온도에 따라 디바이스의 거동이 어떻게 변화하는지 지정할 수 있습니다. 액츄에이터 내부 열 에너지 생성을 모델링할 수 있으며, 각 권선과 환경 사이의 열 전달을 모델링하기 위해 열 네트워크에 연결하고 성능에 대한 영향을 평가할 수 있습니다.

열 효과를 고려한 선형 전압 조절기.

FEM 데이터 재사용

비선형 자속 쇄교를 모델링하기 위해 유한 요소 분석에서 데이터 올 수 있습니다. 이 모델에 회로 모델과 열 네트워크, 메카트로닉 장치, 제어 알고리즘 을 연결하여. 시스템 동작에 대한 비선형성 영향 을 검증할 수 있습니다.

ANSYS Maxwell에서 IPMSM 자속 쇄교 데이터 가져오기.

전력망

신재생에너지, 전력 전자장치, 드라이브를 사용한 전력망의 그리드 수준 성능 분석.

발전

동기 및 비동기 머신을 사용한 발전기 모델링이 가능합니다. 포화와 같은 비선형 효과를 활성화할 수 있습니다. 태양 전지판, 풍력 터빈, 전력 저장을 위한 배터리를 포함한 재생 에너지 공급원 도 추가하실 수 있습니다.

3상 비동기 풍력 터빈 발전기.

송전

단일 및 다중 송전선과 케이블 을 모델링할 수 있습니다. 포화, 코어 치수 변동, 이력 현상 영향에 따른 비선형 거동을 표현하는 변압기 모델을 포함합니다.

IEEE 13 노드 테스트 피더.

전력 소비

정류기, 인버터, 벅 및 부스트 일반적인변환기 토폴로지. Field-oriented 제어, 벡터 제어, 직접 토크 제어와 같은 구동 제어 알고리즘과 전기 구동장치를 연결할 수 있습니다.

토폴로지 벅 부스트 변환기 제어 인버팅.

고장 허용

고장 조건 하에서 설계 검증을 통해 손실, 장비 중단시간, 비용 최소화.

고내구성 설계

구성 요소 고장이 발생할 수 있는 조건 을 지정할 수 있습니다. 회로 개방 또는 단락과 같은 고장 구성 요소를 모델링할 수 있습니다. 모든 고장 조건에 대해 설계를 효과적으로 검증하기 위해 자동 고장을 구성할 수 있습니다.

벅 변환기에서 MOSFET 고장.

예측 유지보수 수행

예측 유지보수 알고리즘 학습을 위한 학습 데이터 를 생성할 수 있습니다. 수많은 시나리오에서 가상 테스트를 사용한 알고리즘 검증을 수행할 수 있습니다. 정확한 주기의 유지보수 실행을 확인하여 가동 중지 시간과 장비 비용 절감할 수 있습니다. 

시뮬레이션 데이터를 사용한 다중 클래스 고장 감지.

손실 최소화

전기 구성 요소의 전력 소산 계산할 수 있습니다. 회로 구성 요소의 안전 작동 범위 내의 작동 검증할 수 있습니다. 특정 이벤트와 테스트 시나리오 를 자동으로 분석하고 그 결과를 MATLAB에서 후처리하실 수 있습니다.

태양광 발전 변환기. 

가상 테스트

하드웨어 프로토타입의 수준을 넘어서는 조건에서 시스템 동작 검증.

추가 시나리오 테스트

MATLAB을 사용하여 테스트 모델을 자동으로 구성 하실 수 있습니다. 이상적인 스위칭 알고리즘을 사용하여 빠르고 정밀하게 전력 전자 장치를 시뮬레이션하실 수 있습니다. 이 때, 데스크톱 혹은 클러스터의 병렬처리를 통해 여러 테스트 케이스 혹은 파라미터 스윕을 빠르게 실행하실 수 있습니다.

Simscape에서 전기 항공기 모델링.

정확한 동작 예측

천이 효과 또는 전압 수준을 분석하기 위해 연속, 이산 또는 페이서 시뮬레이션 모드 를 선택하여 시뮬레이션을 하실 수 있습니다. 측정한 실험 데이터와 결과를 일치시키기 위해 매개 변수 를 자동으로 튜닝하실 수있습니다. 정확한 결과 보장을 위해 Simulink에서 스텝 크기와 허용오차를 자동으로 제어하실 수 있습니다.

Simscape 구성 요소에서 페이서 모드 시뮬레이션.

분석 자동화

정상 상태 조건을 결정하기 위한 부하 흐름 분석 을 수행하실 수 있습니다. 설계 전력 품질을 분석하기 위한 FFT 분석 이 가능합니다. 시뮬레이션 결과 취득 및 후처리 모든 단계를 자동화하기 위하여 MATLAB이 사용됩니다.

29-버스, 7- 발전소 네트워크 초기화.

모델 배포

임베디드 컨트롤러 테스트를 포함한 전체 개발 과정에서 모델 사용.

프로토타입이 필요 없는 테스트

HIL(Hardware-in-the-loop) 테스트를 사용하여 임베디드 제어 알고리즘과 컨트롤러 하드웨어를 테스트하기 위해 모델을 C 또는 HDL 코드로 변환. 생산 시스템의 디지털 트윈을사용한 테스트를 구성하여 가상 시운전 수행을 하실 수 있습니다.

HIL을 위한 전기 자동차 구성.

설계 최적화 가속

개별 시뮬레이션을 더 빠르게 하기 위해 C 코드로 모델 변환. 컴퓨팅 클러스터 또는 클라우드의 단일 컴퓨터, 다중 컴퓨터에서 멀티 코어에 시뮬레이션을 배포하여 병렬로 를 실행하실 수 있습니다.

수퍼커패시터 매개 변수 식별.

다른 팀 과의 모델 공유

각 Simscape 애드온 제품에 대한 라이선스를 구매할 필요 없이 전체 Simscape 제품군의 고급 구성 요소와 기능을 활용할 수 있습니다. IP 노출을 피하기 위해 외부 팀과 보호 모델 공유.

Simscape 제한 모드에서 작업.

Simscape 플랫폼

통합 문제를 식별하기 위해 단일 시뮬레이션 환경에서 테스트.

전체 시스템 모델링

단일 환경에서 전기, 자력, 열, 기계, 유압, 공압 및 기타 시스템 통합 테스트가 가능합니다. 통합 문제 조기 식별 및 시스템 수준 성능 도 최적화하실 수 있습니다.

요구 사항에 맞는 맞춤형 모델

MATLAB 기반 Simscape 언어를 사용하여 수행하려는 분석에 적합한 수준의정확도를 갖는 지정 구성 요소를 정의합니다. 명료한 인터페이스와 매개 변수화된 재사용 가능 어셈블리를 만들어서 효율을 개선합니다.

사용자 지정 전기화학 도메인을 사용한 배터리 셀.

설계 팀 통합

설계 과정에서 소프트웨어 프로그래머와 하드웨어 설계자의 조기 협력을 가능하게 합니다. 전체 설계 공간을 완전히 조사하기 위해 시뮬레이션을 사용합니다. 전체 시스템을 위한 실행형 사양을 사용하여 요구 사항에 대한 의견을 교환합니다.

전력 분할식 하이브리드 차량 전기 네트워크.

MATLAB 및 Simulink

전체 시스템 모델에서 수행하는 작업의 자동화를 통해 신속한 최적 설계 결정.

모든 작업 자동화

조립 모델링, 매개 변수화, 테스트, 데이터 취득, 후처리를 포함한 모든 작업 을 MATLAB을 이용하여 자동화할 수 있습니다. 전체 엔지니어링 조직 효율을 개선하기 위한 공통 작업용 앱 을 작성하실 수 있습니다.

모델 구성을 자동화하는 MATLAB 명령. 블록과 연결을 추가, 매개 변수화, 제거하여 MATLAB 명령으로 모델 구성을 자동화합니다.

시스템 설계 최적화

제어 알고리즘, 하드웨어 설계, 신호 처리를 단일 환경에서 연결하기 위해 Simulink 와 통합하여 사용하실 수 있습니다. 시스템을 위한 최고 설계 방안을 찾기 위한 최적화 알고리즘을 적용하실 수 있습니다.

로봇 암의 최적 궤적. 최적화 알고리즘은 최저 전력을 소비하는 로봇 암의 궤적을 찾는 데 사용됩니다.

개발 주기 단축

검증 및 확인 도구를 사용하여 설계 반복 횟수를 단축합니다. 개발 주기 전체에 대한 지속적인 검증을 통해 시스템 수준 요구 사항 충족을 보장합니다.

모터 요구 사항의 지속적인 검증. 확정된 시뮬레이션 및 후처리 단계가 완전 자동화되어 있으므로 모든 설계 변경 이후 모터 요구 사항을 검증할 수 있습니다.

최신 기능

SPICE 변환 지원

SPICE 모델을 Simscape 구성 요소로 변환합니다

제어 라이브러리 확장

모델링 속도 개선을 위해 제어 알고리즘 구성요소를 도움말 문서와 함께 제공합니다.

주파수와 시간 Formulation

단일 주파수를 갖는 시스템의 해석속도를 개선할 수 있습니다. 사용한 시스템 시뮬레이션 속도 개선

배터리 특성 시각화

배터리 모델 매개 변수 값을 위한 전압 충전 특성 플로팅

연료 전지 스택 블록 사전 설정

3kW 또는 25kW SOFC(고체 산화물 연료 전지) 모델링

펠티에 (Peltier) 장치 블록

전기와 열 에너지 사이의 변환 모델링

이러한 특징과 해당 함수에 대한 자세한 내용은 릴리스 정보를 참조하십시오.

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