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전력 전자 장치 및 모터 드라이브 소프트웨어 | Altair® PSIM™

PSIM은 자동차부터 항공우주, 전자, 에너지, 전기 유틸리티에 이르기까지 다양한 전력 변환 관련 분야를 위한 솔루션을 제공합니다. PSIM은 개념 검증부터 신속한 제어 프로토타이핑 및 하드웨어 구현에 이르기까지 제품 설계 프로세스의 모든 단계에서 사용자에게 권한을 부여합니다.

PSIM에 대해 자세히 알아보기

빠른 전원 공급 장치 설계

전원 공급 장치는 전력화된 세계의 중추입니다. 변환기 요구 사항, 반도체 장치, 자기학, 토폴로지 및 제어 기술의 발전에는 역동적이고 정확하며 특수 목적으로 구축된 전력 전자 시뮬레이션 도구가 필요합니다.

PSIM은 오늘날 전원 공급 장치 설계자의 주요 과제를 해결합니다. PSIM은 여러 토폴로지 및 컨버터 작동 특성, 스위칭 속도와 그에 따른 영향, 전력 손실 및 효율성, 전자기 간섭(EMI) 필터 설계 및 작동을 평가할 수 있으며 직관적이고 연결된 하나의 환경에서 제어 설계 및 구현을 모두 제공할 수 있습니다.

종합적인 모터 드라이브 시스템 분석 및 설계

사용자에게는 모터 드라이브 설계, 시뮬레이션 및 분석을 위한 업계 최고의 도구가 필요합니다. 이것이 바로 모터 드라이브 설계 프로세스의 속도를 높이고 단순화하려는 모든 팀이 PSIM을 선택해야 하는 이유입니다.

PSIM은 사용자가 다음과 같이 모터 드라이브 분야에서 엔지니어가 가장 흔히 직면하는 문제를 극복하는 데 도움이 됩니다.

  • 모터 성능 평가,
  • 전류/속도/토크 피드백 루프(센서 또는 센서리스 제어, FOC/DTC)의 컨트롤러 설계,
  • 전력 변환기 크기 지정 및 설계

비이상적 장치 및 EMI 시뮬레이션

설계 작업을 위한 현실적인 스위치 전환이 사용자에게 항상 필요한 것은 아닙니다. 그러나 완제품과 실패로 끝나는 프로토타입 사이에는 전압/전류 오버슈트, 전자기 간섭(EMI) 및 기타 일시적인 상호 작용 등의 차이가 있을 수 있습니다.

사용자는 PSIM의 비이상적 스위치 모델을 활용하여 다음을 이해할 수 있습니다.

  • 전압/전류 오버슈트
  • 전도 EMI
  • 게이트 드라이브 요구 사항
  • 긴 케이블 상호 작용
  • 기생 인덕터 및 커패시터와의 기타 고주파 상호 작용

고주파 링잉과 결합된 작은 L 및 C 값을 많이 추가하면 수치적 불안정성이 발생할 수 있으므로 사용자에게는 PSIM과 같은 강력한 해석 엔진이 필요합니다.

전자 시스템 개발을 가속화하는 데 어떻게 도움을 드릴 수 있을까요?

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다중 레벨 변환기

그리드가 더욱 스마트해지고 재생 에너지가 더욱 중요한 역할을 함에 따라 모듈형 다단계 변환기(MMC)의 중요성이 더욱 커지고 있습니다. 이러한 시뮬레이션은 다양성으로 인해 전력 전자 설계자에게 독특한 과제를 안겨줍니다. 간단한 다중 레벨 변환기와 MMC에는 스위치가 거의 없을 수도 있지만 시스템이 복잡해지면 수백 개의 스위치가 있을 수 있습니다. 이로 인해 팀은 손실, 효율성, 제어 가능성, 고조파 및 다른 로컬 변환기와의 상호 작용을 신중하게 고려해야 합니다.

너무 많은 측면을 고려해야 하는 상황에서 팀은 각 시뮬레이션이 완료될 때까지 기다리느라 시간을 보낼 수 없습니다. PSIM을 사용하면 사용자는 시뮬레이션을 효율적이고 정확하며 빠르게 처리할 수 있습니다.

EV/HEV 파워트레인 시스템

전력 전자장치와 모터 드라이브는 EV/HEV 파워트레인 시스템의 핵심입니다.

PSIM의 Design Suites를 사용하면 팀은 HEV 파워트레인 시스템을 즉시 설정하고 시뮬레이션을 시작할 수 있습니다. 이는 시스템 엔지니어, 하드웨어 엔지니어 및 제어 엔지니어가 시스템 측면을 연구하고 개발 프로세스 속도를 높이는 데 도움이 됩니다.

마이크로그리드 및 그리드 연결 설계 및 시뮬레이션

스마트 그리드, 분산 발전, 무접점 변압기 또는 마이크로그리드 중 명칭이 무엇이든 여러 전력 변환기, 발전 소스, 분산 부하 및 복잡한 제어 체계로 구성된 이와 같은 복잡한 시스템은 시뮬레이션하기 어려웠습니다. 더 이상은 아닙니다.

PSIM을 사용하면 사용자는 다음을 포함하여 다양한 애플리케이션을 포괄하는 여러 변환기를 함께 설계할 수 있습니다.

  • 분산형 및 양방향 에너지 저장 장치를 갖춘 태양광 마이크로그리드 및 그리드 연결 시스템
  • 다양한 POL(Point-of-Load) 변환기에 전력을 공급하기 위해 작동하는 PV 및 배터리를 갖춘 위성 전력 시스템
  • 석유 및 가스 분야의 다운홀 적용 분야
  • 비행기, 기차, 자동차용 양방향 에너지 저장 장치 및 POL 컨버터를 갖춘 전기 구동계

 

추천 리소스

Getting Started with PSIM - Building a Buck Converter

Join us for a one-hour journey through PSIM and learn how to build a buck converter from open-loop to close-loop.

 

Since Altair acquired Powersim in March 2022, many new users might ask themselves: "How do I get started with PSIM and what can it even do for me?"

Are you one of them?

Or are you already an experienced user and just want to refresh your skills and see if there are any new tips and tricks?

Either way, this webinar is right for you. Join us for a one-hour journey through the PSIM software and learn how to build a buck converter from open-loop to close-loop.

We will also give tips on how to work more efficiently with PSIM by using some shortcuts.

 

Main learning concepts that we will touch on:

- Library elements

- Hotkey setup

- Simulation setup

- Timestep

- Total time

- Waveform analysis

- Adding waveforms

- Saving setups

- Adding screens

- Measurements

- Changing y-axis

- Timing

- Dual/triple etc.

- Introduction to AC sweep

- Setup

- Two-loop control

- Open-loop

- Loop gain

- Parameter file use

- Variable definitions

- Sub-circuits

- Intro analysis tools

- Monte Carlo, Fault, Sensitivity

- Intro to Scripting

- Intro to other switch modes

- Thermal

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Solutions for Electrification featuring PSIM and Mechanical Load Co-Simulations

This webinar shows how to leverage PSIM's motor control design tools to jump-start your electrification projects.

The motor control design suite allows non-experts and experts to quickly get a fully defined motor drive working. This can be easily modified and integrated into bigger system simulations to understand the impact of a real motor drive on system efficiency and performance. We also introduce how to use Altair Activate to link PSIM with other solvers from Altair (like MotionSolve) to provide more realistic mechanical models.

 

Scripting methods are being shown to solve for inverter efficiency operating points to understand the impact of design decisions on inverter losses, e.g.:

- Switching frequency

- Device selection

- PWM scheme

 

Co-simulations and links between PSIM and other Altair tools in this webinar include:

- Activate

- Embed

- MotionSolve

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Motor Drive Power Hardware Design a Complete Design Workflow from Loss-Comparison to EMI Considerations

Designing the power stage of a motor drive poses several interesting design and optimization tradeoffs. And what makes it even more complex is that you typically require a working motor drive control algorithm to drive the motor at the shaft speed and at your developed torque set points of interest.

 

Some major design decisions involve:

- Comparing switching and conduction losses of specific devices

- Comparing losses and performance at different switching speeds

- Evaluate losses in different PWM schemes (DPWM, SVPWM, etc)

- Optimizing DC bus capacitor size and rating

- Determining the total system efficiency as a function of developed torque and shaft speed

- Evaluate flyback voltages under inverter faults at different operating speeds

- Conducted EMI considerations

- Linking to Simulink for co-simulation

 

One typical challenge is getting a working control algorithm from the control design group.

Another time-wasting activity is setting up and running the many simulations that are required to compare these dependent design variables.

And then, What if someone wants to evaluate performance at a lower switching speed?

The control loops likely need to be totally redesigned to accommodate this and then everything needs to be re-simulated.

Do you have time for this?

 

Using PSIM's design and automation tools we will show you how to enable even someone with little knowledge of motor control algorithms to quickly design and verify the performance of the power stage without requiring input from a separate controls group:

- Use the Motor Control Design Suite to get stable current, torque, and speed controllers for your motor and operating conditions.

- Utilize Scripting Automation to define different simulation attributes and compile interpreted results. This could save you days of back and forth with your colleagues and many hours of manual simulation setup.

- Generate motor drive efficiency maps by linking with JMAG-RT which will calculate the copper and iron losses of your motor. The iron losses are broken into eddy current and hysteresis losses.

- Convert ideal switch models into non-ideal switches and define parasitic bus inductance, common-mode capacitors, and other parasitic elements to start getting an understanding of your system's conducted EMI.

- After that, use automation again to understand the sensitivity to certain parasitic values and their impact on the differential mode and common mode noise.

- Finally, you just compare your results against your desired EMI standard to ensure compliance. If you're not compliant, use the automated filter design tool provided in the EMI Design Suite to fix it.

 

It almost couldn't be more convenient and easy to use.

We will demonstrate PSIM's link to Simulink as this is another typical approach to power stage design: PSIM simulates the power stage while the control is in Simulink.

 

PSIM functionality that we cover in this webinar:

- PSIM Motor Drive Package

- Motor Control Design Suite

- EMI Design Suite

- JMAG-RT link (MagCoupler RT module)

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Getting Started with Code Gen

Do you need to use a C2000 MCU in your next project, but you don't want to spend months on the project? PSIM's embedded code generation for TI C2000 MCUS will put you in the development fast lane.

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