Simscape Electrical

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Simscape Electrical

电子、机电和电力系统建模和仿真 

 

Simscape Electrical™(以前称为 SimPowerSystems™ 和 SimElectronics®) 提供了用于电子、机电和电力系统建模和仿真的组件库。它提供了各种组件模型,包括半导体、电机以及用于诸如机电驱动器、智能电网和可再生能源系统等应用的组件。您可以使用这些组件来评估模拟电路架构、开发带电气驱动器的机电系统,以及分析电网级别的发电、电能转换、输电和耗电情况。

Simscape Electrical 可帮助您开发控制系统并测试系统级性能。您可以利用 MATLAB® 变量和表达式参数化您的模型,在 Simulink® 环境下设计电力控制系统。您可以通过 Simscape 产品系列中的组件将机械系统、液压系统、热系统和其他物理系统集成到您的模型中。为了将模型部署到其他仿真环境,包括硬件在环 (HIL) 系统,Simscape Electrical 还支持生成 C 代码。

Simscape Electrical 是协同 Hydro-Québec of Montreal 共同开发的。

半导体设备

测试开关级别的特性、损耗、系统级行为和热效应。

根据您的需要定制模型

选择简单的模型以匹配动态特征并实现更快的仿真。添加非线性电荷模型以捕捉详细暂态并预测损耗。将手册表值直接输入模型。

IGBT 简化模型和完整模型。

包括热效应

设定设备特性如何随温度变化。对设备内的热量产生进行建模。连接到热网络,对设备与环境之间的热传递进行建模,并评估对性能的影响。 

带热效应的线性稳压器。

重用 SPICE

将分立器件的支电路网表转换为 Simscape™ 组件。将电路模型连接到热网络、机电设备和控制算法。在进行寄生参数提取之前评估并选择一种电路架构。

将 SPICE 网表转换为 Simscape 模块。

电机和驱动装置

设计控制系统并验证非线性以及热量对系统性能的影响。

根据您的需要定制模型

选择简单的模型以匹配稳态行为并实现更快的仿真。添加非线性通量和饱和特性以捕捉详细暂态并预测损耗。手册表值直接输入以匹配您的规格。

BLDC 速度控制。

包括热效应

指定驱动器行为如何随温度变化。对驱动器内的热量产生进行建模。连接到热网络,对每个线圈与环境之间的热传递进行建模,并评估对性能的影响。

带热效应的线性稳压器。

重用 FEM 数据

导入来自有限元分析的数据以进行非线性磁通链建模。将电路模型连接到热网络、机电设备和控制算法。验证非线性对系统行为的影响。 

导入来自 ANSYS Maxwell 的 IPMSM 磁通链数据。

电网

分析包含可再生能源系统、电力电子器件和驱动装置的网络中驱动的电网级性能。

发电

对带有同步和异步电机的发电机进行建模。加入非线性效应,如饱和。添加光伏电池板、风力涡轮机和储能电池等可再生资源储能。

三相异步风力涡轮机发电机。

输电

单相和多相输电线路和电缆建模,包括因饱和度、变芯尺寸和磁滞等影响而出现非线性行为的变压器。

IEEE 13 节点测试馈线。

用电

集成了整流器、逆变器和常用转换器拓扑结构,如 buck 和 boost。通过驱动器控制算法控制电力驱动器,如磁场定向控制、矢量控制和直接转矩控制。

Buck-Boost 拓扑结构逆变控制。

容错性

通过在故障条件下验证设计,最小化损耗、设备停机时间和成本。

创建稳健的设计

指定组件可能发生故障的条件。进行故障组件建模,例如开路或短路。自动配置故障,高效验证所有故障条件下您的设计。

Buck 转换器中的 MOSFET 故障。

执行预测性维护

生成训练数据以训练预测性维护算法。在多个场景下使用虚拟测试验证算法。确保正好在正确的间隔执行维护,减少停机时间和设备成本。 

使用仿真过的数据发现多类故障。

最小化损耗

计算电力组件消耗的功率。确认电路组件在其安全运行范围内运行。自动分析特定事件和一系列测试场景,并在 MATLAB® 中对结果进行后处理。  

太阳能转换器。 

虚拟测试

在除硬件原型以外的更多条件下验证系统行为。

测试更多场景

使用 MATLAB 自动配置待测试的模型。使用理想的开关算法实现更快速准确的电力电子设备仿真。在桌面或集群中并行运行一系列测试或参数扫描。

在 Simscape 中进行电动飞机建模。

准确预测行为

选择持续、离散或相量仿真模式来分析暂态效应或电压等级。自动调整参数以匹配测得的数据。在 Simulink® 中自动控制步长和容差,确保获得精确的结果。

使用 Simscape 组件进行相量模式仿真。

自动化分析

执行潮流分析来确定稳态条件。使用 FFT 分析来分析您的设计的电能质量。使用 MATLAB 实现仿真结果采集和后处理每一步骤的自动化。

初始化包含 29 条总线,7 个电厂的网络。

模型部署 

将模型用于整个开发流程,包括测试嵌入式控制器。

测试无需原型

将您的模型转换为 C 或 HDL 代码,以使用硬件在环测试来测试嵌入式控制算法和控制器硬件。通过使用您生产系统的数字孪生配置测试来执行虚拟调试。

配置用于硬件在环的电动汽车模型。

加快优化

将模型转换为 C 代码以加速单个仿真。通过将仿真部署到单台机器上的多个核、计算集群上的多台机器或云环境来并行运行测试。

超级电容参数识别。

激活其他团队潜能

充分利用整个 Simscape 产品系列中提供的高级组件和功能,而不需要购买每个 Simscape 附加产品的许可证。将受保护的模型分享给外部团队,避免泄露IP。

在 Simscape 中的受限模式下工作。

Simscape 平台

在单一仿真环境中测试以发现集成问题。

整个系统建模

在单一仿真环境中测试集成的电气系统、电磁系统、热系统、机械系统、液压系统、气动系统和其他系统。尽早发现集成问题并优化系统级性能。

根据您的需要定制模型

使用基于 MATLAB 的 Simscape 语言定义自定义组件,根据模型精度需求自定义模块。通过清晰的界面和参数化创建可重用元件,从而提高效率。

自定义电化学领域的电池单元。

整合设计团队

让软件工程师和硬件设计师在设计流程早期便可开展协作。使用仿真充分探索整个设计空间。使用针对整个系统的可执行定义进行需求沟通。

功率分流式混合动力车辆电力网络。

MATLAB 与 Simulink

通过在完整系统模型上自动执行任务,更快找到最优设计。

自动执行任何任务

使用 MATLAB 自动执行任何任务,包括模型构建、参数化、测试、数据采集和后处理。为常用任务创建应用,提升整个工程团队的效率。

MATLAB命令自动化建模。MATLAB 命令可让您通过添加、参数化以及删除块和连接来自动构造模型。

优化系统设计

使用 Simulink 在单一环境中连接控制算法、硬件设计和信号处理。应用优化算法为您的系统寻找最佳整体设计。

机器人手臂的最佳轨迹。优化算法可用于在耗电量最少的情况下寻找机器人手臂的轨迹。

缩短开发周期

使用测试和验证工具减少设计迭代次数。通过在整个开发周期持续验证,确保达到系统级需求。

持续验证电机需求。通过 一系列仿真和后处理步骤完全自动化处理,使得可以在每次设计更改后验证电机需求。

最新功能

SPICE 转换助手

将 SPICE 模型转换为 Simscape 组件

扩展的控制库

使用预置的有文档注释的算法组件加速建模

频率和时间公式

加速单基频率系统的仿真

电池特性可视化

绘制电压-电荷特性图作为电池模型参数

燃料电池堆模块预设

3 千瓦或 25 千瓦固体氧化物燃料电池 (Solid-Oxide Fuel Cell, SOFC) 建模

珀尔帖效应装置 模块

电能与热能之间的模型转换

关于这些功能和相应函数的详细信息,请参阅发行说明

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