전력 시스템 응용 사례

MATLAB, Simulink 및 Simscape Electrical을 활용한 전동 수송수단

전동 수송수단의 시스템과 컴포넌트의 모델링 및 시뮬레이션

엔지니어는 MATLAB, Simulink 및 Simscape Electrical을 사용해 항공기, 우주선, 선박, 철도차량 및 기관차 등 다양한 유형의 전동 수송수단 시스템 및 컴포넌트를 모델링하고 시뮬레이션하며 제어 시스템을 개발할 수 있습니다.

우리는 Simscape Electrical을 사용해 전기 및 열 영역을 연결하는 통합 전력 시스템 모델을 생성하였으며, 이를 통해 임무 수준 시뮬레이션에서 시스템 전반을 종합적으로 파악할 수 있었습니다. 우리가 태양광 배열을 구동하는 모터를 모델링해야 하는 경우에도, 이러한 기계 컴포넌트들도 다 통합할 수 있는 역량이 있습니다.

전기 항공기 및 우주선 전력 시스템 설계

전기 항공기 프로그램은 전기화 구성부터 하이브리드-전기 및 완전 전기 구성에 이르기까지 다양한 전력 시스템 아키텍처를 포괄합니다. 모델 기반 설계는 이러한 아키텍처를 분석하고 개발하기 위한 통합 워크플로를 제공하여 성능, 일정, 통합상의 위험을 줄이는 데 도움을 줍니다.

MATLAB, Simulink 및 Simscape를 사용하면 다음과 같은 작업을 수행할 수 있습니다.

  • 연료 펌프, DC 전력 분배망, 구동 제어용 모터, 긴급 전력 시스템 등의 전기 서브시스템 설계
  • 비행 횟수 평가에서부터 전력-전기 전환에 이르기까지 목적에 부합하는 물리 시뮬레이션 개발
  • 데스크탑 시뮬레이션을 실행해 재생 에너지 시스템의 정상 상태 및 동적 응답 연구
  • 설계에 에너지 저장 및 EMS(에너지 관리 시스템) 포함
  • 데스크탑 시뮬레이션에서 실시간 시뮬레이션으로 한 단계로 전환
배터리, 모터, 발전기, 항공전자 및 시스템 명령 간의 연결을 보여주는 항공기 전기 전력 분배 시스템 다이어그램.

주요 예제

전동화 선박 전력 시스템 설계

멀티도메인 물리 모델링과 시뮬레이션을 통해 더 적은 프로토타입으로 전력 시스템을 구현하고 평가할 수 있습니다. Simulink 및 Simscape를 사용해 다양한 요구사항과 선박 운용 프로파일을 기반으로 전력 시스템을 설계하고 개장할 수 있습니다.

  • 선박 조종 중의 에너지 흐름에서부터 결함 응답에 전력 컨버터가 미치는 영향에까지 이르는 다양한 시나리오를 평가할 수 있습니다.
  • 전력 시스템 해석 및 설계를 통해 다양한 전기 기술 옵션 탐색
  • 시스템 모델에 열 응답 및 열 냉각 포함
  • 기술 성숙도 발전에 따라 모델의 충실도 변경
  • 데스크탑에서 실시간 시뮬레이션으로 모델 전환
  • 선박 시스템 수준의 에너지 흐름 최적화

Simulink 및 Simscape를 활용해 여러 물리 영역에 걸친 복잡한 에너지 시스템의 동적 모델을 생성할 수 있었습니다. 이 모델을 시뮬레이션함으로써 새로운 에너지 서브시스템이 실제로 제작되기 전에 어떤 성능을 보일지 미리 확인할 수 있었고, 고객에게 투자자본수익률에 대한 정확한 추정치를 제공할 수 있습니다.


주요 예제

기관차 및 철도차량

MATLAB, Simulink 및 Simscape를 통해 전기 모터 같은 플랜트 모델을 생성하여 시뮬레이션을 실행할 수 있습니다. 열차 제어 및 견인 제어 관리 시스템 같은 시스템 수준 제어, 그리고 출입문 제어 및 제동 같은 컴포넌트 수준 제어 알고리즘을 모두 개발할 수 있습니다. 이러한 제품을 사용해 다양한 임베디드 프로세서에 대한 프로덕션 준비 제어 코드를 생성할 수 있습니다. 실시간 HIL(Hardware-in-the-Loop) 테스트를 통해 비용이 많이 드는 실물 프로토타입에 의존하지 않고 제어 소프트웨어를 검증할 수 있습니다.

MATLAB 및 Simulink를 TÜV SÜD 인증 제품과 함께 사용하여 기관차 견인 모터와 철도 전동화 시스템의 실시간 제어 시스템을 설계하고 구현할 수 있습니다. 모델 기반 설계를 통해 디지털로 제어되는 소프트웨어 집약적 철도 전력 시스템의 품질, 시장 출시 시간 및 비용 효율성을 개선할 수 있습니다. 또한 철도 제어 및 보호 시스템 소프트웨어의 표준인 EN 50128을 완전히 준수하는 고무결성 시스템을 개발할 수 있습니다.

Alstom

우리는 MathWorks 툴을 사용하여 1년 만에 영구자석 드라이브의 제어 시스템을 설계하고 테스트하며 수정하고 구현할 수 있었습니다. 가용 자원을 고려했을 때 MathWorks 툴이 없었다면 절대 일정에 맞춰 완성할 수 없었을 겁니다.


인버터와 견인 모터 모델링 및 견인 제어 소프트웨어 개발

정확한 모터 모델링을 통해 MATLAB, Simulink 및 Simscape를 사용하여 하드웨어 테스트 전에 모터와 TCU(견인 제어 장치)의 개발을 더 일찍 시작할 수 있습니다.

장식용 기관차 이미지

주요 예제