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PSIM 시뮬레이션 소프트웨어

PSIM은 전력 전자와 모터 제어를 위한 뛰어난 분석 및 디자인 도구 중 하나입니다. 현재 PSIM 고객은 전 세계 60개국에 있는 대학교와 기업체를 포함합니다.



1. PSIM 시리즈

-. PSIM BASIC

전력전자회로 및 제어시스템 설계용으로 개발된 시뮬레이션 소프트웨어입니다. 회로 CAD, 시뮬레이션 솔버 및 파형 분석기로 구성되어 있습니다. 전기전자 회로 및 제어시스템 해석을 위한 다양한 라이브러리를 제공합니다. DLL/C 인터프리터방식의 컴파일러와 스크립트 에디터, 아날로그 스위칭소자, 함수블럭, 마그네틱소자, FFT, 디지털 논리회로등의 s-domain 해석용 프로그램. 더 읽어보기


-. PSIM SPICE

전기전자 회로 및 제어기 설계용 범용 프로그램입니다. 시스템 레벨의 모델기반 설계와 디바이스 레벨의 SPICE 회로 해석을 함께 수행할 수 있습니다.


2. PSIM 라이브러리 모듈 (PSIM 시리즈에 추가할 수 있는 옵션 제품)

-. 전동기/발전기 모델 | Motor Drive Module

Motor Drive 모듈은 모터 드라이브 시스템의 간단하고 효율적인 시뮬레이션을 가능하게 합니다. 모터의 모델링 및 제어 루프의 설계는 복잡한 작업을 필요로 하기 때문에, 모터 드라이브 시스템의 해석과 설계는 일반적으로 어렵다고 여겨지고 있습니다. 그러나, Motor Drive Module 를 사용하면, 그러한 복잡한 작업을 매우 간단하게 설계할 수 있습니다. Motor Drive Module 에서는 범용의 모터 모델과 기계적 부하 모델이 함께 제공됩니다. 모터모듈과 PSIM 의 다양한 제어 라이브라리와 함께 사용함으로써, 모터 드라이브 시스템을 단시간에 간단하게 구축하는 것이 가능합니다. 또한, 사용자의 독자적인 모터 모델·부하 모델을 작성해서 시뮬레이션하는 것도 가능합니다. 모터드라이브 모델중 일부는 제너레이터 모델로도 사용할 수 있습니다.


-. 이산신호 해석용 모델 | Digital Control Module

디지털 콘트롤 모듈은 z 영역에서의 디지털 제어계를 시뮬레이션 합니다. 이러한 기능을 PSIM 기본프로그램에 추가해서 사용합니다. 아날로그 제어와 달리, 디지털 제어에는 샘플링 레이트나 샘플링 지연 , 스캘링, 및 A/D 해상도와 오차 등, 설계시에 고려해야 할 많은 필연적인 요소가 있습니다. 결과적으로, 아날로그 제어에서는 정상적으로 동작하는 제어계가, 디지털화 함으로써, 정상적으로 동작하지 않을 수 도 있습니다. Digital Control Module 를 사용해서 사용자는 디지털 제어계의 제어 성능과 안정성을 체크해 볼 수 있습니다. 샘플링 레이트가 시스템의 제어 성능에 미치는 영향을 조사하여, 필요한 최소한의 A/D 분해능을 결정할 수 있습니다. 이러한 다양한 기능을 이용하여 디지털 필터의 설계 및 시뮬레이션을 할 수 있습니다. S 도메인과 Z 도메인간의 함수변환을 위한 s2z converter 유틸리티도 함께 제공됩니다.


-. 전력용 스위칭소자 손실해석과 유틸리티 | Thermal Analysis Module

열해석 모듈을 사용하면 시뮬레이션 속도를 늦추지 않고 다양한 운전조건에서 전력 손실을 빠르게 예측(Simulation)해 볼 수 있습니다. 전력용 반도체 소자의 도통 손실과 스위칭 손실을 계산할 수 있습니다. 해석 가능한 소자는 다이오드, IGBT, MOSFET의 스위칭 소자이며, 그외 인덕터의 코어 및 권선손실도 계산이 가능합니다. 손실 관련 특성을 간단하게 모델링 하고 데이터베이스화 할 수 있습니다. 모델링은 제조사에서 제공하는 데이타시트로부터 직접 얻어집니다. 데이타시트의 이미지를 읽어와서 모델링 할 수 도 있습니다. Device의 특성 값을 입력하고 관리하기 위한 Database Editor가 함께 제공됩니다.


-. 태양광/풍력에너지 모델과 유틸리티 | Renewable Energy Module

태양전지와 풍력에너지 모델을 포함한 신재생 에너지 시뮬레이션을 제공합니다. 태양전지 모델에서는, 간이 모델은 물론이고, 광강도나 주위 온도의 변화도 고려한 상세 모델도 제공됩니다. 또한 태양 에너지 제어를 위한 MPPT(Maxmun Power Point Tracking) 제어기도 함께 제공됩니다. 계통연계형으로써 초보자도 쉽게 응용할 수 있는 제어기모델입니다. 풍력에너지 모델에서는, 풍차날개(Wind Turbine)와 관련된 파라미터와 풍속에 대한 특성 등이 설정 가능합니다. 풍속이나 풍향을 고려한 그리드 컨버터의 시뮬레이션도 가능합니다. 신재생에너지 모델을 이용한 풍력에너지 발전의 예제파일도 함께 제공됩니다.


-. 하이브리드자동차 구동모델과 유틸리티 | HEV Design Module

PSIM의 HEV Design 모듈은 하이브리드 전기 자동차 파워트레인 시스템을 빠르게 시뮬레이션하고 설계하기 위해서 개발된 솔루션입니다. PSIM HEV Design 모듈을 이용한 HEV 시스템의 구성은 PMSM 발전기와 컨버터, PMSM 트랙션 모터와 컨버터, 양방향 DC/DC 컨버터, 리튬-이온 전지 그리고 내연기관 및 클러치 차량 하중으로 되어있습니다. HEV Design 모듈을 이용하면 제품 개발의 시간과 비용을 단축하는 데 크게 도움이 됩니다.


-. PMSM 구동용 인버터 설계 유틸리티 | Motor Control Design Module

모터제어 디자인 모듈에서는 유도전동기와 동기전동기 제어를 위한 여러 가지 템플릿이 제공됩니다.예를 들어, 영구자석 동기전동기 제어 템플릿에는 전동기를 포함하여 공간벡터 PWM, 전류제어기, 최대토크제어(MTPA), 약계자 제어기, 토크 및 속도제어기 등이 들어있습니다. 이러한 시스템은 전류제어기, 속도제어기 등을 포함하는 아주 복잡한 제어루프를 형성하고 있습니다.또한 모터의 시정수 값은 전류에 따라서 달라집니다. 복잡한 모터제어 구동회로를 매우 쉽고 빠르게 해석 할 수 있습니다.제공되는 블럭 다이어그램을 클릭해서 구동시스템의 사양 값을 입력하면 모든 것이 완료됩니다. 모터제어 디자인 모율은 자동으로 시스템을 설계하고 필요한 컨트롤러를 생성합니다.언제든지 사용자가 시뮬레이션을 통해서 추가적인 분석을 할 수 있고 재 설계가 가능합니다.


-. 제어루프 최적화 설계 프로그램 | Smart Control Analog/Digital Module

전력전자회로에서의 제어 루프 설계용으로 개발된 프로그램으로써, 제어계 루푸의 최적치 값을 매우 빠르고 쉽게 추출(설계)할 수 있습니다. 유저는 다양한 전력변환장치 모델을 선택해서, 임의의 파라미터를 설정만 하면 제어계 회로 구성이 가능합니다. 센서나 레귤레이터의 방식도 선택하고, 전달 함수를 직접 입력할 수 있습니다. 임의의 동작점을 지정해서 위상 여유를 선택하고 루프의 위상 특성도를 자동적으로 생성할 수 있습니다. 그 결과 루프의 발진 특성을 고려한 파라미터의 해를 출력할 수 있습니다. 보드선도와 니퀴스트선도의 파형을 보면서, 리얼타임 변동에 따른 제어계 루프를 미세 조정할 수 있습니다. 아날로그전용과 아날로그/디지털 모두 가능한 옵션이 있습니다.


-. Spice 시뮬레이션 | Spice simulation Module

PSIM에서 Spice 시뮬레이션이 가능합니다. PSIM에서 제공하는 Spice 소자를 사용하거나 반도체 제조업체에서 제공하는 Spice 모델을 PSIM 라이브러리로 등록하여 사용할 수도 있습니다. 사용자는 PSIM 회로도 작성시에 PSIM 모델과 Spice 모델중에서 필요한 것을 선택해서 바로 시뮬레이션 할 수 있습니다. Spice 시뮬레이션은 반도체 스위칭소자의 과도특성 해석에 장점이 있습니다. GaN/SiC 소자에 대한 좀더 정교한 열해석 모델이 제공되는 Pro옵션이 있습니다.


-. 제어용 C코드 생성기 | Simcoder Module

SimCoder는 PSIM 회로도로부터 자동으로 C 코드를 생성하는 모듈입니다. 첫 단계에서 설계자는 제안된 회로를 PSIM으로 시뮬레이션 합니다. 그다음, 설계자는 SimCoder 를 이용하여 제품에 적용된 DSP 하드웨어를 위한 C 코드를 자동으로 만들어냅니다. 자동화된 코드 제너레이션 기술을 이용하면 컴퓨터 시뮬레이션 작업과 연동하여 하드웨어를 손쉽게 구현할 수 있습니다. 이러한 CAE 기술은 제품 개발의 속도를 크게 높여줍니다. 심코더(SimCoder)에서 제공되는 기눙 중의 또 다른 한 가지는 이벤트(Event) 시뮬레이션입니다.이 기능은 주어진 조건에 따라서 시스템의 동작과 진행 상태를 순차적으로 정의하는 것입니다.즉 시퀀스 제어가 가능합니다. 이벤트 콘트롤은 PSIM 회로도면에서 모든 작업이 가능하기 때문에 사용하기 매우 쉽고 시뮬레이션 결과를 바로 확인할 수 있습니다. 시퀀스제어등 다양한 분야에 응용할 수 있어서 설계자에게 매우 유용한 기능입니다.


-. TI DSP 시뮬레이션과 프로그램 업로드 | TI DSP Target Modules

PSIM 제어회로에서 TI사의 F2833x, F2802x, F2803x, F2806x 시리즈 DSP에 바로 적용할 수 있는 C 코드를 즉시 생성합니다. 생성된 코드는 F2803x 시리즈의 DSP를 사용하는 모든 하드웨어 키트에서 작동합니다. 사용자는 PSIM 회로에서 제어 알고리즘의 디버깅과 유효성을 검사할 수 있습니다.


-. Processor In the Loop 시뮬레이션 | PIL Module

PIL (Processor-In-Loop Simulaiton 은 전력전자 회로를 제어하는 콘트롤 알고리즘을 개발하기위해 이용하는 기술입니다. PSIM-PIL 시뮬레이션에서 전력전자 파워회로는 PSIM 회로도로 대체됩니다. 파워회로를 구동하는 제어알고리즘은 실제의 DSP에 프로그래밍한후 PSIM 회로도와 연결하여 시뮬레이션합니다. 가장 큰 잇점은 실제의 파워회로 하드웨어 없이 DSP 콘트롤 알고리즘의 동작을 테스트 해 볼 수 있습니다.


-. PSIM과 Simulink를 함께 사용 | Simcoupler Module

PSIM과 MATLAB/Simulink 프로그램을 링크하여 연동시킬수 있는 인터페이스를 제공합니다. 시스템의 일부를 PSIM으로 시뮬레이션하고 나머지는 MATLAB/Simulink 로 시뮬레이션 할 수가 있습니다. MATLAB/Simulink 사용자는 PSIM의 SimCoupler Module 를 이용하여 아날로그 파워회로를 손쉽게 설계하고 시뮬레이션 할 수 있습니다. 전기 회로나 모터를 포함한 시스템의 설계 및 시뮬레이션 해석을 단축시킵니다. MATLAB/Simulink 사용자는 심커플러 모듈을 사용함으로써, PSIM 의Motor Drive Module 에 포함되는 여러가지 전기기기의 모델을 함께 이용할 수 있습니다. Matlab/Simulink 프로그램이 필요합니다.


-. PSIM에 Jmag를 연결 | Magcoupler Module

전기자기장 해석용 프로그램 JMAG와 Link하는 FEA Co-simulation이 제공됩니다. 설계자는 FEM해석 소프트웨어와 PSIM을 링크하여 액추에이터, 전동기, 인덕터등 제어회로와 전자장해석을 결합한 시뮬레이션을 동시에 수행할 수 있습니다. 예를 들면 PWM으로 제어되는 전동기의 재료특성과 형상, 자기포화등이 고려된 전동기를 FEM으로 해석하면서, PSIM 으로 제어되는 전동기 제어시스템을 시뮬레이션 할 수 있습니다. JMAG 프로그램이 필요합니다.


-. PSIM에 Jmag-RT 파일을 사용 | Magcoupler RT Module

전기자기장 해석용 프로그램 JMAG에서 수행(FEA)한 결과를 파라메트릭 테이블로 만들어서 PSIM에서 사용합니다. JMAG-RT에서 만들어진 파라메트릭 모델 (전동기, 발전기 등)을 PSIM으로 가져옵니다. 그리고 PSIM에서 제공되는 전력전자회로 , 제어기 등과 함께 시뮬레이션 합니다. 이때, 시뮬레이션을 수행하기 위해서 더이상 JMAG는 필요하지 않습니다. 이것은 PSIM과 JMAG가 동시에 구동되는 Magcoupler와는 다르게, PSIM 독립적으로 수행됩니다. Magcoupler-RT모듈은 FEA의 결과를 데이블화하여, PSIM의 Element로 사용 함으로써, 손쉬운 모델링과 보다 빠른 시뮬레이션 속도를 제공합니다. JMAG-RT 파일이 필요합니다.


-. PSIM과 Modelsim 소프트웨어를 함께 사용 | Modcoupler Modules

Modcoupler 모듈은 PSIM 과 Modelsim 을 Co-simulation 합니다. 아날로그와 FPGA 디지털제어의 혼성회로를 시뮬레이션 하는 것은 매우 어려운 작업입니다. VHDL 혹은 Verilog 코드를 지원하는 Modelsim 을 PSIM의 회로도에 블럭 라이브러리로 사용하므로써, FPGA 하드웨어 구현을 PSIM에서 빠르게 실행해 볼 수 있습니다. 즉, 아날로그 파워회로는 PISM에서 설계하고, VHDL 이나 Verilog 코드 설계의 Modelsim 을 PSIM 회로도에 넣어서 시뮬레이션 할 수 있습니다. 이렇게 하면 혼성회로 시스템을 PSIM 을 이용해서 아주 효과적으로 설계할 수 있습니다. VHDL 코드를 지원하는 Modcoupler-VHDL 모듈과 Verilog 코드를 지원하는 Modcoupler Verilog 모듈이 있습니다.


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