Simulation d'électronique de puissance
La conversion de puissance nécessite le contrôle des IGBT, des MOSFET de puissance et d'autres semi-conducteurs. Utiliser la simulation pour concevoir un contrôleur permettant de garantir la stabilité, d'améliorer la qualité de la conversion de puissance, d'optimiser les performances dynamiques et de gérer les défaillances. La simulation de systèmes d'électronique de puissance permet d’appréhender les interactions entre les algorithmes de contrôle numérique, les interrupteurs de puissance et le système électrique dès le début du processus de développement, avant même d’utiliser du matériel. Pour les BMS et les systèmes d'électronique de puissance tels que les systèmes d'entraînement, les convertisseurs de puissance et les onduleurs, la simulation en boucle fermée permet aux ingénieurs en électronique de puissance d'évaluer et de vérifier leurs choix de conception avant d'implémenter un contrôleur.
La simulation de systèmes d'électronique de puissance est parfaitement adaptée aux cas d'utilisation suivants:
- Conception et validation de nouvelles topologies et stratégies de contrôle
- Optimisation du comportement du système à l'aide de bibliothèques de composants: sources d'énergie, semi-conducteurs de puissance, composants passifs ou encore des machines telles que des machines synchrones à aimants permanents et des machines asynchrones
- Analyse de la réponse du système aux pannes et aux conditions de fonctionnement anormales
- Élimination des problèmes de conception détectés grâce à la simulation avant la phase d’implémentation
- Réutilisation des modèles pour accélérer les itérations lors de la conception et pour les nouveaux projets innovants
Modèle Simulink d’un contrôleur de convertisseur Boost.
La simulation d'électronique de puissance avec Simulink® vous permet de modéliser des topologies complexes avec plusieurs dispositifs de commutation en utilisant des composants électroniques standard. Vous pouvez exécuter des simulations rapides avec des modèles moyens ainsi que des commutations idéales, ou bien utiliser des modèles de commutation détaillés non linéaires pour rendre compte des parasites lors de la conception détaillée. À la différence des solutions de simulation généralistes de circuits électroniques comme SPICE, Simulink offre de multiples fonctionnalités pour la conception de systèmes de contrôle, pour leur optimisation ainsi que pour la génération automatique de code à partir de ces modèles de simulation:
- Conception, simulation et comparaison d’architectures de contrôle.
- Calculer les points de fonctionnement périodiques en régime permanent pour éliminer les transitoires de démarrage, accélérer la simulation et fournir des conditions de fonctionnement précises pour l'estimation de la réponse en fréquence.
- Utiliser des méthodes d'identification de systèmes pour ajuster un modèle paramétrique et appliquer des techniques classiques de design de contrôle telles que l'analyse de Bode et l'analyse du lieu des racines.
- Régler automatiquement les gains de contrôleurs comportant une ou plusieurs boucles de rétroaction. Concevoir des contrôleurs aux gains tabulés pour tenir compte des variations de points de fonctionnement.
- Conception et test approfondi de vos circuits et de votre algorithmie de protection contre les défauts.
- Utilisation d’outils d'optimisation et d'analyse pour optimiser les paramètres du système et réaliser des analyses de sensibilité
- Accélérer vos études nécessitant plusieurs simulations en les exécutant en parallèle sur des processeurs multicœurs et des clusters informatiques
- Générer du code C ou HDL à partir d'algorithmes de contrôle, par exemple à des fins de prototypage rapide sur une machine temps-réel, ou pour les implémenter sur un FPGA ou un microcontrôleur
- Générer du code C ou HDL à partir de modèles physiques de circuits en vue de le déployer sur une machine temps-réel afin de construire un banc HIL pour la validation de contrôleurs (hardware-in-the-loop)
- Application de méthodes de validation formelles pour le développement de logiciels embarqués afin de répondre aux normes et réglementations gouvernementales comme l'UL 1741, pour des applications telles que les protections anti-îlotage sur les installations photovoltaïques
Exemples et démonstrations
Témoignages clients
Articles
Références logicielles
Power Electronics Simulation FAQs
Power electronics simulation models the interaction of digital control algorithms, power semiconductors, and electrical systems to help design controllers for systems like motor drives, power converters, and inverters before hardware testing begins.
You can design and validate new topologies and control strategies, optimize system behavior, analyze fault responses, eliminate design problems early, and reuse models to speed up design iterations and next-generation projects.
Unlike SPICE, Simulink provides capabilities for control design, optimization-based studies, and automatic code generation, allowing you to design controllers, autotune gains, and generate C or HDL code for implementation.
You can run fast simulations with average models or ideal switching behavior or use detailed nonlinear switching models that include device parasitics and are suited for detailed design of complex converter topologies with multiple switching devices.
Yes, you can generate C or HDL code from control algorithms for rapid prototyping or implementation on microcontrollers and FPGAs, and from circuit models for hardware-in-the-loop validation.
You can design and compare controller architectures, apply classical control techniques like loop shaping with Bode plots, autotune controller gains, design nonlinear controllers, and validate controller behavior under fault conditions.
You can use optimization and analysis tools to tune system parameters, conduct sensitivity and trade-off studies, and accelerate design exploration by running multiple simulations in parallel on multicore processors and computing clusters.
You can model energy sources, power semiconductors like IGBTs and MOSFETs, passive circuit elements, and machines such as PMSM and induction motors using standard circuit components and model libraries.
Voir aussi: Modélisation physique, algorithmes MPPT, Simscape Electrical, contrôle PID, modulation de largeur d'impulsion, design de contrôle d'électronique de puissance avec Simulink, contrôle de moteur BLDC, système de gestion de batterie (BMS), correction de facteur de puissance, état de charge de batterie, Dual Active Bridge
