403 Altair PSIM 电力电子与电机驱动设计分析_v2023

Altair PSIM 电力电子与电机驱动设计分析

PSIM 简介

商用至今超过 25 年

业内主流的电力电子及电机驱动设计专用软件之一

主要优势特征 :

仿真速度

结果精度

鲁棒性

PSIM 应用链

仿真

实施

F28004x/2837x/2833x/

2803x/F2806x/F2802x

设计

Power Converter & Control Loop Design

MCU 硬件

Typhoon HIL

FPGA Hardware

设计套件

Power Supply

EMI

Motor Control

HEV

Activate

Embed

Flux/ FluxMotor

H SPICE

SimLab

Matlab /Simulink

JMAG/JMAG-RT

LTspice

Target

TI MCU

PIL

PE-Expert4

ModelSim

ModCoupler

HIL

3 rd -party

Software

FMI

Power Supply

Motor Drive

Code Gen

Co-simulation

幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片

PSIM 的主要特点和优势

界面友好,易用性强

仿真器计算速度快,鲁棒性好

广泛的电源和控制系统库模型

针对功率器件的不同层级的建模

强大的控制系统仿真能力 (op amp, s or z-domain, C code, Matlab /Simulink)

快速的功率损耗估算

面向 TI DSP 的自动代码生成实现(处理器在环 PIL )

链接第三方软件(例如 Matlab /Simulink, JMAG, FMI )

支持嵌入自定义 C 代码

仿真自动化脚本编程能力

多种设计套件用于快速设计流程

专用于快速设计的设计套件

Power Supply Design Suite : LLC 谐振变换器快速设计

EMI Design Suite : EMI 分析和 EMI 滤波器设计

Motor Control Design Suite : 电机驱动控制回路快速设计

HEV Design Suite : HEV/PHEV 动力系统控制快速设计

Power Supply Design Suite

针对各种应用场景快速设计 LLC 谐振变换器

设计曲线

稳态波形

幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片

EMI Design Suite

不带滤波

带滤波

EMI 分析及 EMI 滤波器设计

幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片

Motor Control Design Suite

MTPV

Field Weakening

MTPA

Field Weakening

在几分钟内让电机按先进控制算法运转!

自动设计电流环和速度环 .

Torque

Currents

幻灯片图片

HEV Design Suite

设计 HEV 动力系统控制器

幻灯片图片
幻灯片图片

电力电子仿真

任意功率级电路

多层级开关模型 : 理想开关; level-1 ; level-2; thermal ( 快速损耗计算 )

丰富的电机模型

包含电池、超级电容、太阳能电池、风机模型

磁性元器件建模

不同层级模型复杂度

模型复杂度增加

Ideal MOSFET

MOSFET in Level-1 or 2

MOSFET in SPICE

Ideal MOSFET

(loss calculation)

幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片

SiC MOSFET C2M0280120D: Level-2 Model vs. SPICE

Datasheet operation conditions

Red : Level-2

Blue : SPICE

幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片

非理想开关仿真应用

传导 EMI 分析

PSIM 是能够对包含非理想开关的复杂拓扑结构进行仿真的工具

EMI 仿真需要使用非理想开关器件

示例拓扑支持使用 SPICE 工具仿真

PSIM 仿真速度更快 , 5x, 同等精度

PSIM 能够用于仿真闭环电驱动系统

幻灯片图片
幻灯片图片

电源仿真

40 W 电源

幻灯片图片

电机驱动模块

主要功能 :

电机驱动仿真

包含组件 :

机械模型,编码器和机械负载

单位安培最大转矩控制模块和弱磁控制模块

应用案例 : PMSM 电机驱动

感应电机驱动

幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片

电机驱动模块 : 包括

幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片

数字控制模块

主要功能 :

z 域数字控制

s- 域到 z- 域转换

包含组件 :

零阶保持,单位延迟,数字滤波器, z- 域模块

s2z 转换器

应用案例 : 变换器功率因数校正( PFC )

幻灯片图片
幻灯片图片

数字控制模块 : 包括

s2z 转换器

幻灯片图片
幻灯片图片

Thermal 模块

主要功能 :

Diode/IGBT/MOSFET 功率损耗计算

电感损耗计算

IGBT 逆变器损耗计算

包含组件 :

diode, IGBT, MOSFET, and inductors 损耗计算模型

器件数据库编辑器

开关、磁芯和线缆数据库

应用案例 :

器件库

幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片

器件导通特性拟合

In Datasheet

In PSIM

幻灯片图片
幻灯片图片

器件开关特性拟合

In Datasheet

In PSIM

幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片

3 相逆变器损耗计算示例

Infineon HybridPACK

幻灯片图片

逆变器计算结果

效率

结温

导通损耗

开关损耗

幻灯片图片
幻灯片图片

磁性器件建模

任意复杂度磁性器件建模

幻灯片图片
幻灯片图片

SimCoupler 模块:与 Matlab /Simulink 联合仿真

PSIM 中进行电力电子仿真

Simulink 中运行控制分析

幻灯片图片

电机驱动仿真

可以获得的效率 Map 图:电机、逆变器、整个电驱系统

幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片

电机控制系统设计套件

主要功能 :

面向 PMSM 和感应电机驱动系统的内部电流环、外部速度环的自动控制器设计

无传感器 PMSM 驱动系统控制器设计

无传感器 PMSM 驱动系统

包含组件 :

5 个有传感器电机驱动器设计模板

4 个 PMSM 无传感器电机驱动器设计模板

应用案例 :

幻灯片图片
幻灯片图片

代码自动生成( TI MCU )

/***************************************************************************

// This code is created by SimCoder Version 2021a2.6 for F2833x Hardware Target

//

// SimCoder is copyright by Powersim Inc., 2009-2019

//

// Date: June 22, 2021 09:21:44

****************************************************************************/

#include < math.h >

#include ” PS_bios.h “

typedef float DefaultType ;

#define GetCurTime () PS_GetSysTimer ()

#define PWM_IN_CHECK // To lower PWM value setting time

// TI digital motor control functions

#define __ fmin (A,B) ((A) > (B) ? (B) : (A))

#define __fmax(A,B) ((A) < (B) ? (B) : (A))

#define MATH_TYPE 1 // floating point

#include ” IQmathLib.h “

#include ” rmp_cntl.h ” /* TI DMC version: */

#include ” rampgen.h ” /* TI DMC version: */

#include ” ipark.h ” /* TI DMC version: */

#include ” park.h ” /* TI DMC version: */

#include ” volt_calc.h ” /* TI DMC version: */

#include ” smopos.h ” /* TI DMC version: */

#include ” speed_est.h ” /* TI DMC version: */

#include ” svgen.h ” /* TI DMC version: */

#include ” clarke.h ” /* TI DMC version: */

#include ” pi.h ” /* TI DMC version: */

interrupt void Task();

interrupt void Task_1();

void TaskS4( DefaultType fIn0, DefaultType fIn1, DefaultType fIn2, DefaultType fIn3, DefaultType fIn4, DefaultType *fOut0, DefaultType *fOut1, DefaultType *fOut2);

void TaskS4_1( DefaultType *fOut0);

void TaskS5();

void TaskS7();

… … …

控制

自动生成代码

快速控制原型

幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片

处理器在环仿真( PIL )

控制代码在硬件端运行

PSIM 中进行功率级仿真

测试及调试模式

幻灯片图片
幻灯片图片

支持 TI InstaSPIN 的 PIL 模块

主要功能 :

支持 TI InstaSPIN

生成 InstaSPIN 参数文件

无传感器 PMSM 驱动系统

包含组件 :

支持 TI InstaSPIN 的 PIL 模块

InstaSPIN 参数编辑器

电机参数辨识代码

应用案例 :

幻灯片图片

支持 TI 硬件目标板的 SimCoder

主要功能 :

自动代码生成

可生成面向 TI F2804x/ F2833x /F2803x / F2806x /F2802x 系列 DSP 的可直接执行代码

有限状态机的事件控制

DSP 波形的实时监测

支持 TI 数字电机控制库

F2833x 目标板库模型

包含组件 :

事件控制模块

DSP 大部分外围模块 (ADC, PWM, Digital I/O, 等 .) 模型

DSP 示波器

目标板库模型 :

Altair 电机及电机驱动设计整体解决方案

电机本体多物理场设计优化

控制器设计

系统集成及测试

Motor Control

幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片

Altair 电机及电机驱动设计整体解决方案

电磁场

Flux

电机设计

FluxMotor

散热冷却

SimLab

结构力学

OptiStruct

系统仿真与集成

Activate

嵌入式代码生成

Embed

UDP

Motor Control

电机驱动控制器设计

PSIM

Co-sim

LUT

FMU

电机本体多物理场设计优化

控制器设计

系统集成及测试

幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片

Altair 电源及功率变换仿真

电源设计

原理图

寄生参数

PCB 板

幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片

Altair 电源及功率变换仿真

SimLab

PollEx

Flux PEEC

PSIM

原理图

寄生参数

PCB 板

电源设计

幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片
幻灯片图片

类似文章