W dzisiejszym świecie, gdzie systemy elektryczne i elektroniczne stanowią integralną część naszego życia, odporność na zakłócenia elektromagnetyczne staje się kluczowym parametrem układów. Przetwornice mocy i napędy silnikowe pełnią kluczową rolę w wielu dziedzinach, od systemów zasilania po zaawansowane układy napędowe. Zadaniem projektantów jest zapewnienie bezawaryjnego funkcjonowania tych układów. Wspiera ich w tym Altair PSIM – oprogramowanie do symulacji i analizy energoelektroniki oraz wpływu przewodowych zakłóceń elektromagnetycznych. Dzięki jego wykorzystaniu można zarówno optymalizować projekty, jak i szybko identyfikować potencjalne problemy.
Odpowiedź na wyzwania w projektowaniu zasilaczy i napędów
Zasilacze stanowią podstawę współczesnego zelektryfikowanego świata. Zastosowanie dokładnych, specjalnie zaprojektowanych i dynamicznych narzędzi do symulacji elektroniki mocy staje się kluczowe w kontekście:
- wymogów dotyczących przetwornic,
- postępu w dziedzinie urządzeń półprzewodnikowych i układów magnetycznych,
- projektowania topologii oraz technik sterowania.
PSIM jest rozwiązaniem, które sprosta tym wyzwaniom, umożliwiając ocenę: wielu topologii i charakterystyk pracy konwertera, prędkości przełączania i jej wpływu na układ, a także strat mocy i wydajności. Program pozwala również projektować i sprawdzać działanie filtrów zakłóceń elektromagnetycznych (EMI). Wszystko to w jednym intuicyjnym, połączonym środowisku.
Altair PSIM przyspiesza i upraszcza także proces projektowania napędów silnikowych, pomagając sprawnie wykonać najczęściej występujące zadania takie jak:
- ocena wydajności silnika,
- projektowanie sterowników pętli sprzężenia zwrotnego prądu/prędkości/momentu obrotowego (sterowanie sensorowe lub bezczujnikowe, FOC/DTC),
- dobór i projektowanie przekształtników mocy.
Modelowanie nieidealnych urządzeń i symulacja EMI
W pracy projektowej nie zawsze istnieje potrzeba tworzenia realistycznego modelu funkcjonowania przełącznika. Jednak precyzyjne dane na temat przeregulowania napięcia/prądu, zakłóceń elektromagnetycznych (EMI) i innych przejściowych interakcji mogą być decydujące dla tego, czy dana iteracja projektu stanie się gotowym produktem, czy kończącym się niepowodzeniem prototypem.
Użytkownicy mogą wykorzystać nieidealne modele przełączników PSIM, aby zrozumieć:
- przeregulowanie napięcia/prądu,
- zaburzenia przewodzone EMI,
- wymagania dotyczące pobudzenia bramki tranzystora,
- interakcje długich kabli,
- inne interakcje o wysokiej częstotliwości z pasożytniczymi cewkami i kondensatorami.
Oprogramowanie pomaga również rozwiązywać problemy związane z niestabilnością numeryczną powstałą np. na skutek dodania wielu małych wartości L i C w połączeniu z wysoką częstotliwością źródeł.
Projektowanie modułowych przekształtników wielopoziomowych (MMC)
W miarę rosnącej inteligencji sieci i znaczenia odnawialnych źródeł energii coraz istotniejsze stają się modułowe przekształtniki wielopoziomowe. Ze względu na ich różnorodność symulacja tych systemów stanowi wyjątkowe wyzwanie dla projektantów elektroniki mocy. Proste konwertery wielopoziomowe i MMC mogą mieć bardzo niewiele przełączników, podczas gdy bardziej złożone układy potrafią liczyć ich setki. Oznacza to, że zespoły projektowe muszą dokładnie rozważyć straty, wydajność, sterowalność czy harmoniczne interakcje z innymi lokalnymi konwerterami. Przy tak wielu aspektach do rozważenia nie można tracić czasu na zakończenie każdej symulacji indywidualnie. Dzięki PSIM użytkownicy mogą obsługiwać je wydajnie, dokładnie i szybko.
Symulowanie elektroniki mocy w napędach EV/HEV
Elektronika mocy jest kluczowa dla sprawnego funkcjonowania układów napędowych w pojazdach elektrycznych (EV) i hybrydowych (HEV). Dzięki pakietom projektowym PSIM można błyskawicznie skonfigurować i rozpocząć np. symulację układu napędowego HEV. Pozwala to inżynierom systemowym, inżynierom sprzętu i inżynierom sterowania badać różne aspekty systemu i przyspieszyć proces rozwoju produktu.
Odpowiedź na potrzeby współczesnych projektantów elektroniki
Symulacja zakłóceń elektromagnetycznych dla przetwornic mocy oraz napędów silnikowych i skuteczna analiza ich wpływu na układy elektroniczne stają się możliwe i łatwo dostępne dzięki zastosowaniu oprogramowania Altair PSIM. Wykorzystując to narzędzie, zespoły projektowe mogą testować różnorodne scenariusze w oparciu o: ocenę wydajności silników, modele projektowania sterowników, czy modelowanie nieidealnych elementów obwodów. Dzięki możliwości projektowania przekształtników mocy odraz modułowych przekształtników wielopoziomowych program pomaga odpowiadać na współczesne wyzwania związane z rozwojem elektryfikacji i elektroniki. Na jego innowacyjność wpływa także możliwość szybkiego i efektywnego modelowania układów napędowych EV/HEV. Tak wiele możliwości zastosowania powoduje, że Altair PSIM staje się niezbędnym narzędziem dla projektantów elektroniki mocy w erze rozwijających się technologii.
