Simscape Electrical

电子、机电和电力系统建模和仿真 

Simscape Electrical™ (formerly SimPowerSystems™ and SimElectronics®) provides component libraries for modeling and simulating electronic, mechatronic, and electrical power systems. It includes models of semiconductors, motors, and components for applications such as electromechanical actuation, smart grids, and renewable energy systems. You can use these components to evaluate analog circuit architectures, develop mechatronic systems with electric drives, and analyze the generation, conversion, transmission, and consumption of electrical power at the grid level.

Simscape Electrical helps you develop control systems and test system-level performance. You can parameterize your models using MATLAB® variables and expressions, and design control systems for electrical systems in Simulink®. You can integrate mechanical, hydraulic, thermal, and other physical systems into your model using components from the Simscape family of products. To deploy models to other simulation environments, including hardware-in-the-loop (HIL) systems, Simscape Electrical supports C-code generation.

Simscape Electrical was developed in collaboration with Hydro-Québec of Montreal.

开始:

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。

其它 Simscape Electrical 资源