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。
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。
- Simscape™
- Simscape Driveline™
- Simscape Electrical™
- Simscape Fluids™
- Simscape Multibody™
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。
