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PSIM 기반 전력전자 회로 시뮬레이션
Presented by Byoung-Kuk Lee, Ph. D., Senior IEEE
Energy Mechatronics Lab. College of Information and Communication Eng.
Sungkyunkwan University
Tel: +82-31-299-4581 Fax: +82-31-299-4612 http://seml.skku.ac.kr EML: [email protected]
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PSIM 기본 사용법
Introduction
Powersim 社의 회로 시뮬레이션 프로그램
Matlab과 달리, 회로 기반 시뮬레이션 프로그램
전력전자와 motor drive 분야에서 많이 사용되는 프로그램
시뮬레이션 속도가 비교적 빠르고 C 언어를 통한 제어기 설계가 가능
직관적이며 사용하기가 쉬움
다양한 옵션 프로그램 제공
• Motor driver, digital control, thermal module, renewable energy 등
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PSIM 기본 사용법
기본 실행 화면
Work space - 회로 구성
주요 사용 소자 - 저항, 인덕터, MOSFET 등
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PSIM 기본 사용법
주요 실행 메뉴
1 2 3 4 5
1. 기본 동작 : New, Cut, Copy 등
2. 선택한 소자 방향 회전
3. Wire : 전선 그리기
4. 시뮬레이션 연산 시작
5. Simview (시뮬레이션 결과 확인 프로그램) 실행다양한 옵션 프로그램 제공
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PSIM 기본 사용법
기본 실행 화면
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PSIM 기본 사용법
C block 사용 화면
1 2
3 4
5
1. Input 개수 설정
2. Output 개수 설정
3. 변수 및 define 설정 메뉴
4. 실제 동작 코드 작성 메뉴
5. Work space : 코드 작성 페이지
In[0]
In[1]
In[2]
In[3]
Out[0]
Out[0]
Out[0]
Out[0]
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PSIM 기본 사용법-example
반파 정류기
다이오드 반파 정류기 예제
PSIM을 이용하여 다이오드 반파 정류기 시뮬레이션 진행
확인 파형 : 입력전압, 다이오드 전압, 출력전압, 입력전류, 출력전류
+
Vs
-
+ Vd -
+
Vo
-
is io
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PSIM 기본 사용법-example
반파 정류기 I
필요소자 : 입력 AC 전압원, 다이오드, 저항
• 다이오드 : Elements Power Switches
• AC 전압원 : Elements Source Voltage
• 저항 : Elements RLC Branches Resistors
소자 구성 후, Wire menu를 선택하여 연결
< 소자 선택 > < Wire를 이용한 결선 >
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PSIM 기본 사용법-example
반파 정류기 II
소자 파라미터 설정 : 소자 더블 클릭 후, 파라미터 값 입력
Probe 결선 : 전압, 전류 probe 결선
• 전압 probe는 병렬, 전류 probe는 직렬로 연결
• 각 probe 더블 클릭 후, 측정 값 이름 입력 (eg. Iin, Vout 등)
< 소자 파라미터 설정 > < Probe 연결 >
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PSIM 기본 사용법-example
반파 정류기 III
Simulation menu에 Simulation Control 선택 후, 더블 클릭 하여 Time step, print time 등 시
뮬레이션 동작 조건 설정
시뮬레이션 동작 조건 설정 후, Run simulation 버튼 클릭 후 Simview 버튼 클릭
Simview 프로그램이 실행되면, 확인하고자 하는 파형 선택 후 add 버튼 클릭
< 시뮬레이션 설정 > < Simview 실행 >
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PSIM 기본 사용법-example
반파 정류기 IV
1
2
1. X축, Y축 설정, 파형 확대, 파형 추가 등 파형 관련 메뉴
2. 최대값, 최소값, 평균값, 유효 전력 계산 등 기본적인 파형 정보 확인 메뉴
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PSIM 시뮬레이션 - 실습 I
전파 정류기
다이오드 전파 정류기 실습
PSIM을 이용하여 다이오드 전파 정류기 시뮬레이션 진행
확인 파형 : 입력전압, 다이오드 전압, 출력전압, 입력전류, 출력전류
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PSIM 시뮬레이션 - 실습 I
전파 정류기 파형
0 0.02 0.04Time (s)
0
-200
-400
200
400
Vin Iin
0 0.02 0.04Time (s)
0-100
100200300400
Vout Iout 0 0.02 0.04Time (s)
0
-200
-400
200
400
Vin Iin
0 0.02 0.04Time (s)
0
100
200
300
Vout Iout
< 출력 커패시터 없을 경우 파형> < 출력 커패시터 추가할 경우 파형>
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PSIM 시뮬레이션 - 실습 II
6-스위치 인버터
6-switch inverter 실습
PSIM을 이용하여 6-switch inverter 시뮬레이션 진행
확인 파형 : 선간전압, 부하상전압, 부하상전류, reference+carrier
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PSIM 시뮬레이션 - 실습 II
6-스위치 인버터 스위칭 함수 구성
아날로그 제어 및 C-block을 이용한 open loop PWM 제어
ma, mf 가변을 통한 파형 확인
아날로그 제어 C block
PWM1
PWM4
PWM3
PWM6
PWM5
PWM2
a_ref
b_ref
c_ref
carr
비교파형 생성
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PSIM 시뮬레이션 - 실습 II
선간전압 파형
0
Vab
0
Vbc
0.2 0.205 0.21 0.215 0.22 0.225 0.23Time (s)
0
Vca
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PSIM 시뮬레이션 - 실습 II
부하상전압 파형
0
-40
40
Van
0
-40
40
Vbn
0.2 0.205 0.21 0.215 0.22 0.225Time (s)
0
-40
40
Vcn
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PSIM 시뮬레이션 - 실습 II
부하상전류 파형
0
-4
4
Ian
0
-4
4
Ibn
0.2 0.205 0.21 0.215 0.22 0.225 0.23Time (s)
0
-4
4
Icn
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PSIM 시뮬레이션 - 실습 III
PWM 컨버터
PSIM을 이용하여 PWM 컨버터 시뮬레이션
제어기는 C Block 으로 구성
전압 및 전류 센싱 방법
• Current sensor와 voltage sensor를 이용
하여 전압 센싱
확인 파형 : 입력전압, 입력전류 출력전압, 출
력 지령 전압
Simview의 PF 메뉴를 이용하여 power factor
확인
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PSIM 시뮬레이션 - 실습 III
입력전압/전류 파형
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PSIM 시뮬레이션 - 실습 III
입력전압/전류 파형
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PSIM 시뮬레이션 - 실습 IV
PWM 컨버터 + 6 스위치 인버터
구성한 PWM 컨버터와 6 스위치 인버터 결합
PWM 컨버터는 closed loop, 6 스위치 인버터는 open loop 제어
확인 파형 : 입력전압, 입력전류 출력전압, 출력 지령 전압, 인버터 3상 전류
Simview의 PF 메뉴를 이용하여 power factor 확인
LS
IS
IO
Vc1
Vc2
SC1
SC2
Ic1
Ic2
C1
C2
+
-
-
+
Vd
+
-VS
S1 S3 S5
S4 S6 S2
ab
c
Za=Ra+jwL
nZb Zc
Iin
Ia
IbIc
O
D1 D3 D5
D4 D6 D2
Is1 Is3 Is5
Vd/2
Vd/2
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PSIM 시뮬레이션 - 실습 IV
주요 파형
