Simscape Electrical
Modellierung und Simulation elektronischer, mechatronischer und elektrischer Stromsysteme
Simscape Electrical™ (früher SimPowerSystems™ und SimElectronics®) bietet Komponentenbibliotheken für die Modellierung und Simulation elektronischer, mechatronischer und elektrischer Stromsysteme. Enthalten sind Modelle von Halbleitern, Motoren und Komponenten für Anwendungen wie die elektromechanische Betätigung, intelligente Stromnetze und Systeme für erneuerbare Energien. Sie können diese Komponenten verwenden, um analoge Schaltungsarchitekturen zu bewerten, mechatronische Systeme mit elektrischen Antrieben zu entwickeln sowie die Erzeugung, Umwandlung, Übertragung und Nutzung elektrischen Stroms auf Stromnetzebene zu analysieren.
Simscape Electrical kann zur Entwicklung von Regelungssystemen und zum Testen der Leistung auf Systemebene verwendet werden. Sie können Ihre Modelle mit MATLAB-Variablen und -Ausdrücken® parametrieren und Regelungssysteme für elektrische Systeme in Simulink® entwerfen. Das Modell kann mit mechanischen, hydraulischen, thermischen und anderen physikalischen Komponenten der Simscape-Produktfamilie kombiniert werden. Um Modelle in anderen Simulationsumgebungen, einschließlich Hardware-in-the-Loop (HIL)-Systemen, bereitzustellen, unterstützt Simscape Electrical die Generierung von C-Code.
Simscape Electrical wurde in Zusammenarbeit mit Hydro-Québec in Montreal entwickelt.
Jetzt beginnen:
Anpassen von Modellen an Ihre Anforderungen
Wählen Sie einfache Modelle aus, um dynamische Eigenschaften abzubilden und schnellere Simulationen zu erreichen. Fügen Sie ein nichtlineares Aufladungsmodell hinzu, um transiente Vorgänge detailliert zu erfassen und Verluste vorherzusagen. Geben Sie Werte aus Datenblättern direkt in Ihr Modell ein.
Vereinfachtes und vollständiges IGBT-Modell.
Berücksichtigen von thermischen Effekten
Definieren Sie Verhalten aufgrund von Temperaturänderungen. Modellieren Sie die Wärmeerzeugung im Element. Verbinden Sie es mit einem thermischen Netzwerk, um die Wärmeübertragung zwischen dem Gerät und der Umgebung zu modellieren und die Auswirkungen auf die Leistung zu beurteilen.
Linearer Spannungsregler mit thermischen Effekten.
Wiederverwendung von SPICE
Konvertieren Sie Subcircuit-Netzlisten für diskrete Elemente in Simscape™-Komponenten. Verbinden Sie Ihr Schaltungsmodell mit thermischen Netzwerken, mechatronischen Komponenten und Regelungsalgorithmen. Evaluieren und wählen Sie eine Schaltungsarchitektur, bevor Sie eine parasitäre Extraktion durchführen.
Konvertieren einer SPICE-Netzliste in Simscape-Blöcke.
Anpassen von Modellen an Ihre Anforderungen
Wählen Sie einfache Modelle aus, um das stationäre Verhalten abzubilden und schnellere Simulationen zu erreichen. Fügen Sie nichtlineare Flussdichte und Sättigung hinzu, um transiente Vorgänge detailliert zu erfassen und Verluste vorherzusagen. Geben Sie Werte aus Datenblättern direkt ein, um Ihre Spezifikation abzubilden.
BLDC-Drehzahlregelung.
Berücksichtigen von thermischen Effekten
Geben Sie an, wie das Aktuatorverhalten auf veränderliche Temperaturen reagiert. Modellieren Sie die Wärmeerzeugung im Aktuator. Verbinden Sie ihn mit einem thermischen Netzwerk, um die Wärmeübertragung zwischen jeder Wicklung und der Umgebung zu modellieren und die Auswirkungen auf die Leistung zu beurteilen.
Linearer Spannungsregler mit thermischen Effekten.
Wiederverwendung von FEM-Daten
Importieren Sie Daten aus einer Finite-Element-Analyse, um nichtlineare Flusskopplungen zu modellieren. Verbinden Sie Ihr Schaltungsmodell mit thermischen Netzwerken, mechatronischen Komponenten und Regelungsalgorithmen. Überprüfen Sie die Auswirkungen von nichtlinearem Verhalten auf die Systemleistung.
Importieren von IPMSM-Flusskopplungsdaten von ANSYS Maxwell.
Stromerzeugung
Modellieren Sie Generatoren mit synchronen und asynchronen Maschinen. Berücksichtigen Sie nichtlineare Effekte, wie z. B. Sättigung. Fügen Sie Energie aus erneuerbaren Quellen hinzu, einschließlich Photovoltaik-Anlagen, Windturbinen und Batterien für die Stromspeicherung.
Asynchroner Dreiphasen-Generator mit Windturbine.
Stromübertragung
Modellieren Sie einfache und mehrphasige Übertragungsleitungen und Kabel. Schließen Sie Transformatoren ein, deren Verhalten durch Effekte wie die Sättigung, unterschiedliche Kerndimensionen und Hysterese nichtlinear ist.
IEEE 13 Node Test Feeder.
Stromverbrauch
Integrieren Sie Gleichrichter, Wechselrichter und gängige Wandlertopologien, wie z. B. Inverswandler. Stellen Sie Verbindungen zu elektrischen Antrieben mit Antriebssteuerungsalgorithmen wie z. B. feldorientierter Steuerung, Vektorregelung und direkter Drehmomentregelung her.
Steuerung für Invertierungstopologie mit Inverswandler.
Erstellung robuster Designs
Geben Sie Bedingungen an, unter denen Komponenten möglicherweise ausfallen. Modellieren Sie ausgefallene Komponenten, wie einen Leerlauf oder Kurzschluss. Konfigurieren Sie automatisch Fehler, um Ihr Design effizient für alle Fehlerbedingungen zu validieren.
MOSFET-Fehler in Abwärtswandler.
Durchführung einer prädiktiven Instandhaltung
Generieren Sie Trainingsdaten, um Algorithmen für die prädiktive Instandhaltung zu trainieren. Validieren Sie Algorithmen mit virtuellen Tests in zahlreichen Szenarien. Reduzieren Sie Ausfallzeiten und Gerätekosten, indem Sie sicherstellen, dass Instandhaltungen genau in den richtigen Abständen durchgeführt werden.
Fehlererkennung und -klassifikation mithilfe simulierter Daten.
Minimieren von Verlusten
Berechnen Sie die Verlustleistung von elektrischen Komponenten. Verifizieren Sie, dass Schaltungskomponenten in ihrem betriebssicheren Bereich arbeiten. Analysieren Sie spezifische Ereignisse und Sätze von Testszenarien automatisch, und führen Sie die Nachverarbeitung der Ergebnisse in MATLAB® durch.
Solarwechselrichter.
Testen von mehr Szenarien
Verwenden Sie MATLAB, um Ihr Modell automatisch für Tests zu konfigurieren. Verwenden Sie den idealen Schaltalgorithmus zur schnellen und genauen Simulation von Leistungselektronikelementen. Führen Sie Sätze von Tests oder Parameter-Sweeps parallel auf einem Desktop oder einem Cluster aus.
Modell eines elektrischen Flugzeugs in Simscape.
Genaues Vorhersagen des Verhaltens
Wählen Sie den kontinuierlichen, diskreten oder Phasor-Simulationsmodus, um transiente Effekte oder Spannungsniveaus zu analysieren. Optimieren Sie Parameter automatisch anhand gemessener Daten. Steuern Sie die Schrittgröße und die Toleranzen automatisch in Simulink®, um präzise Ergebnisse sicherzustellen.
Simulation im Phasor-Modus in Simscape-Komponenten.
Automatisieren von Analysen
Führen Sie Lastflussanalysen durch, um stationäre Bedingungen zu bestimmen. Verwenden Sie FFT-Analysen, um die Stromqualität Ihres Designs zu analysieren. Verwenden Sie MATLAB, um jeden Schritt der Erfassung und Nachverarbeitung von Simulationsergebnissen zu automatisieren.
Initialisieren eines 29-Bus-Netzwerks mit 7 Kraftwerken.
Testen ohne Prototypen
Konvertieren Sie Ihr Modell in C- oder HDL-Code, um Hardware-in-the-Loop-Tests für eingebettete Steueralgorithmen und Controller-Hardware durchzuführen. Führen Sie virtuelle Inbetriebnahmen durch, indem Sie Tests anhand eines digitalen Zwillings Ihres Produktionssystems konfigurieren.
Für HIL konfiguriertes Elektrofahrzeug.
Beschleunigen der Optimierung
Konvertieren Sie Ihr Modell in C-Code, um einzelne Simulationen zu beschleunigen. Führen Sie Tests parallel aus, indem Sie Simulationen auf mehreren Kernen eines einzelnen Computers, auf mehreren Computern in einem Cluster oder in einer Cloud bereitstellen.
Identifizierung von Superkondensator-Parametern.
Unterstützen anderer Teams
Nutzen Sie hochentwickelte Komponenten und Funktionen aus der gesamten Simscape-Produktfamilie, ohne eine Lizenz für jedes Simscape-Add-On-Produkt zu erwerben. Geben Sie geschützte Modelle für externe Teams frei, um geistiges Eigentum nicht offenzulegen.
- Simscape™
- Simscape Driveline™
- Simscape Electrical™
- Simscape Fluids™
- Simscape Multibody™
Arbeit im eingeschränkten Modus in Simscape.
Modellieren des gesamten Systems
Testen Sie die Integration elektrischer, magnetischer, thermaler, mechanischer, hydraulischer, pneumatischer und weiterer Systeme in einer einzelnen Umgebung. Identifizieren Sie Integrationsprobleme früh, und optimieren Sie die Leistung auf Systemebene.
Anpassen von Modellen an Ihre Anforderungen
Definieren Sie mit der auf MATLAB basierenden Simscape-Sprache benutzerdefinierte Komponenten, die genau die gewünschte Analysegenauigkeit bieten. Erhöhen Sie Ihre Effizienz, indem Sie wiederverwendbare Baugruppen mit klaren Schnittstellen und Parametrisierung erstellen.
Batteriezelle mit benutzerdefinierten elektrochemischen Eigenschaften.
Integrieren von Design-Teams
Ermöglichen Sie es Softwareprogrammierern und Hardware-Designern, schon früh im Designprozess zusammenzuarbeiten. Verwenden Sie die Simulation, um den gesamten Designraum vollständig zu untersuchen. Teilen Sie Anforderungen mithilfe einer ausführbaren Spezifikation für das gesamte System mit.
Elektrisches Netz in einem Power-Split-Hybridfahrzeug.
Automatisierung jeglicher Aufgaben
Automatisieren Sie mit MATLAB jegliche Aufgaben, einschließlich Modellaufbau, Parametrisierung, Tests, Datenerfassung und Nachverarbeitung. Erstellen Sie Apps für häufige Aufgaben, um die Effizienz ihrer gesamten technischen Abteilung zu erhöhen.
MATLAB-Befehle für die Automatisierung der Modellkonstruktion. Mit MATLAB-Befehlen können Sie die Modellkonstruktion automatisieren, indem Sie Blöcke und Verbindungen hinzufügen, parametrisieren und entfernen.
Optimieren des System-Designs
Verwenden Sie Simulink, um Steueralgorithmen, das Hardware-Design und die Signalverarbeitung in einer einzelnen Umgebung miteinander zu verbinden. Nutzen Sie Optimierungsalgorithmen, um das insgesamt beste Design für Ihr System zu finden.
Optimale Bewegungsbahn für Roboterarm. Optimierungsalgorithmen werden verwendet, um die Bewegungsbahn für einen Roboterarm zu finden, die am wenigsten Strom verbraucht.
Verkürzen von Entwicklungszyklen
Reduzieren Sie mithilfe von Verifikations- und Validierungstools die Anzahl der Design-Iterationen. Stellen Sie die Einhaltung von Anforderungen auf Systemebene sicher, indem Sie sie während Ihres gesamten Entwicklungszyklus kontinuierlich verifizieren.
Kontinuierliche Verifikation von Motoranforderungen. Eine Reihe von Simulationen und Nachverarbeitungsschritten werden vollständig automatisiert, sodass Motoranforderungen nach jeder Design-Änderung automatisiert werden können.
Modulare Multilevel-Konverterblöcke
Modellieren von modularen Mehrpegelwandlern als eine Anzahl in Reihe geschalteter Leistungssubmodule
Herstellerspezifische Batterieparameter
Parameterwerte auswählen, die mit den Datenblättern des Lieferanten übereinstimmen
PMSM (Sechs-Phasen)-Block
Modell eines sechsphasigen Permanentmagnet-Synchronmotors
Ideale Schaltgeräteblöcke
Verbesserte Implementierung von Schaltverlusten und thermische Modellierungsoptionen
SPICE NMOS- und PMOS-Blöcke
Modellierung der Transistorkapazitäten mit Meyer-Gate- oder Ladungserhaltungsmodellen
Wandler- und Chopper-Blöcke
Auswahl gewichteter Switch-Option für den Switching-Gerätetyp
Details zu diesen Fähigkeiten und den zugehörigen Funktionen finden Sie in den Versionshinweisen.
