パワーエレクトロニクス回路のリアルタイムシミュレーションを信号レベルで容易に実現

リアルタイム機能

Simscape Electrical™のモデルをリアルタイムに実行可能

低レイテンシのシミュレーション

FPGAを使用して224 nsのシミュレーションステップサイズで実現

大規模なトポロジに対応

マルチFPGAおよびマルチプロセッサのサポートによる高性能シミュレーション

操作が簡単

FPGAの知識なしでもFPGAの能力を利用可能

Electrical Power Systems Simulation Packageとは

Electrical Power Systems Simulation(EPSS)Packageは、Simscape Electrical™(Specialized Power Systems)のシミュレーションソリューションです。これを使用すると、Simscape Electrical™で開発した電気モデルをリアルタイムで計算しシミュレートすることができます。

本製品は、電気システムのテストに最適な開発環境を提供します。パッケージには、Simscape Electrical™のモデルをリアルタイム処理に対応させるための2つの異なるオプションが含まれています。

  • スイッチング周波数が最大20 kHzの場合では、リアルタイムアプリケーションを プロセッサ 上で計算することが推奨されます。
  • より高いスイッチング周波数のアプリケーションには、 FPGA を使用する必要があります。

アプリケーションのスイッチング周波数が 100 kHz を上回る場合は、強力な XSG Power Electronics Systems モデルライブラリをご確認ください。また、FPGAベースのソリューションをお客様のご要望に合わせてカスタマイズすることも可能です。直接お問い合わせください。

背景知識

Simscape Electrical™ (旧SimPowerSystems™)は、電気回路、特にパワーエレクトロニクスのシミュレーションに使用されるMathWorks ® 社のSimulink ® ライブラリであり、物理モデリングと呼ばれるトポロジ指向のモデリング手法をベースとしています。

Specialized Power Systems では、専用のコンポーネントやアルゴリズムを使用した電力システムのモデリングが可能です。

ただし、リアルタイムシミュレーションについては、Specialized Power Systemsのみが、リアルタイムハードウェア上での効率的な実行を可能にするdSPACE EPSS Packageに対応しています。

ソリューションのカスタマイズに興味をお持ちですか。詳細はご相談ください。

適用分野

適用分野

EPSS Packageを使用すると、Simscape Electrical™(Specialized Power Systems)のモデルを dSPACEのHIL(Hardware-in-the-Loop)環境 に統合し、動的な電気システムをテストすることができます。

当社のFPGAベースのソリューションの代表的な用途は以下の通りです。

  • 充電ステーションおよび車載充電器
  • DC/DCコンバータ

個々の要件に応じて、FPGAベースの手法またはプロセッサベースの手法のいずれかを使用できます。

  • アクティブ整流器および産業用インバータ
  • 配電網向けの装置

主な利用効果

EPSS Packageは、高いシミュレーション性能、高速なモデル実装、およびリアルタイム機能など、使いやすさだけでなく高度な柔軟性も兼ね備えた独自の製品です。

複雑なスイッチングや高速なスイッチング向けのパワーエレクトロニクス回路を開発しているお客様ですか。EPSS Packageは、大規模回路や高速パワーコンバータの操作に有用な機能を備えています。また、追加機能も活用すれば、既存のモデルを最適化してリアルタイムに動作させることが可能です。これらの機能はdSPACEが作成したSimulinkファンクションブロックによって実現しているため、標準のファンクションブロックと同様に簡単に使用することができます。それらを統合してセットアップすれば、専門知識がなくても容易にモデルを最大限に活用することが可能です。

  • モデル分割 機能は、大規模なモデルを小さなサブモデルに分割するのに役立ちます。これにより、計算負荷全体とシミュレーションステップサイズを低減しながら、大規模モデルをリアルタイムにシミュレートすることができます。
  • 多様な 解析ツール を用いれば、安定性やFPGA機能の面などを含め、モデルの分析が可能です。これらのツールを用いてモデルを最適化すると、シミュレーションを最大限に活用できます。
  • 統合されたスコープ機能 を使用すると、ハードウェアのオシロスコープを使用しているかのように、FPGAクロックレート内で高周波信号を容易に取得し、直ちにFPGA上でモデルの挙動を確認することが可能です。そのため、プロセッサでの信号取得と比べて計測の速度や精度がはるかに向上します。当社の試験および計測用ソフトウェアであるControlDeskでFPGA Scopeの計器を使用すれば、最大8つのFPGA信号を実行中に計測および表示することができます。
  • シナリオ機能 を使用すると、インダクタンス、キャパシタンス、および抵抗のさまざまなパラメータセットにより回路をシミュレートすることができます。良い点としては、この機能により、 リアルタイムシミュレーション実行中 にこれらの値を修正できるため、実行を停止して変更、再開という一連の操作は必要ありません。ユーザが定義した複数のパラメーターセットを切り替えることができます。また、実行中に個々の値を変更することもできます。こうした機能により、実行中にさまざまなパラメータ設定をはるかに迅速かつ容易にシミュレートできるようになります。
  • このパッケージはdSPACEツールチェーンに シームレスに統合 されているため、XSGベースのモデルや高電圧負荷モジュールなど、他のdSPACEツールおよび製品と連携させることが可能です。このように、既存のHILシステムを容易に拡張して新しい要件に対応させることができます。
FPGAベースの手法

FPGAベースの手法

低レイテンシのシミュレーションを224 nsのシミュレーションステップサイズで実現

FPGAベースの手法には、所定のSimscape Electrical™(Specialized Power Systems)モデルに準じて設定された既製のFPGAアプリケーションが含まれています。これにより、低レイテンシなHILシミュレーションが実現されます。

当社は、容易に統合できるようあらかじめ設定されたFPGAアプリケーションを提供しています。お客様にとって、これには多くの利点があります。

  • FPGAの論理合成が不要
  • FPGA固有の知識が不要
  • FPGAを数分以内で自動的に設定

224 ns未満 のシミュレーションステップサイズが必要ですか。高精度シミュレーション用に設計された XSG Power Electronics Systems モデルライブラリをご確認ください。

プロセッサベースの手法

プロセッサベースの手法

中レイテンシのシミュレーションを15 μsのシミュレーションステップサイズで実現

プロセッサベースの手法を使用する場合、Simscape Electrical™(Specialized Power Systems)モデルを修正する際に拡張ライブラリを利用できるようになります。これにより、dSPACEリアルタイムプロセッサ上でリアルタイムに実行可能なコードを、Simulink Coder™を使用して生成することができます。

プロセッサベースのシミュレーションには、パワーエレクトロニクスで使用されるさまざまなブリッジ回路向けの平均値モデルが用意されており、パワー半導体スイッチングデバイスの正確なシミュレーションを保証します。

マルチプロセッサおよびマルチFPGA機能

マルチプロセッサおよびマルチFPGA機能

大規模かつ複雑なトポロジのシミュレーションを容易にするため、EPSS Packageには極めて高度なマルチプロセッサおよびマルチFPGA機能が搭載されています。

半自動モデル分離ツールでは、専門知識がなくても最も安定性およびパフォーマンスの高い分離位置を検出することができます。そのため、個別のコア、プロセッサ、または複数のFPGAボードを使用することにより、容易にマルチプロセッサおよびマルチFPGAシステムをセットアップすることができます。

この機能を使用すると、演算処理を並列して行えるだけでなく、個々のシミュレーションプラットフォーム間でデータをすばやく交換できるため、シミュレーションを大幅に高速化することができます。また、グラフィカルなプログラミングにより、I/OボードやFPGA間の接続を割り当てることができます。

興味をお持ちの方は是非ご連絡ください:

お客様の声

使用例:EPSS Packageの特長とその利用効果をご確認ください

成功事例

EPSS Packageで開発された刺激的なユーザアプリケーション

EPSSの成功事例

動画

EPSS Packageの概要と使用方法。

EPSSに関する動画

使用事例

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EPSSの使用事例

注目の事例

EPSS Packageを使用した大規模パワーエレクトロニクスシミュレーションモデルの分割という課題の解決方法をご確認ください。

詳細

EPSSのリンク

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