CATÁLOGO TÉCNICO PSIM SOFTWARE SIMULADOR DE CIRCUITOS PARA ELETRÔNICA DE POTÊNCIA E APLICAÇÕES EM ENERGIA ELÉTRICA.

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1 CATÁLOGO TÉCNICO PSIM SOFTWARE SIMULADOR DE CIRCUITOS PARA ELETRÔNICA DE POTÊNCIA E APLICAÇÕES EM ENERGIA ELÉTRICA Descrição geral O PSIM é um software de simulação de alto desempenho, ideal para simulações de conversores e condicionadores de energia, acionamentos de máquinas elétricas, sistemas de energias renováveis, powertrains para veículos elétricos e muitas outras aplicações em eletrônica de potência. Somente o PSIM oferece um ambiente poderoso e eficiente para todas as necessidades em simulações de sistemas eletrônicos de potência e acionamentos. Empresas, universidades e centros de pesquisas de mais de 60 países já usam o PSIM. Seu código otimizado, voltado especialmente para eletrônica de potência, proporciona simulações rápidas e confiáveis. Desenvolvido sob medida para circuitos chaveados grandes e complexos, o PSIM apresenta resultados convergentes e robustos em situações em que outros softwares tradicionais costumam falhar. Características principais É o simulador mais rápido para eletrônica de potência atualmente disponível no mercado. A alta velocidade de simulação e a garantia de resultados convergentes em sistemas de conversão grandes e complexos são as principais características do PSIM. A interface gráfica intuitiva do PSIM é fácil de usar. Com o PSIM o trabalho de simulação é rápido e eficiente, elevando a produtividade no desenvolvimento de sistemas eletrônicos de potência. Permite alterar valores de parâmetros de forma interativa e visualizar tensões e correntes durante a simulação. É como ter uma plataforma virtual de testes rodando no seu computador. Possui um compilador C integrado que premite inserir sistemas de controle e programação em C diretamente sem a necessidade de ferramentas de programação externas. Isto torna muito fácil agregar funções dedicadas e métodos de controle especiais aos sistemas eletrônicos de conversão em estudo.

2 Oferece um grande número de exemplos de circuitos que podem ser facilmente adaptados para as necessidades dos projetos mais comuns: inversores, fontes CC- CC chaveadas, circuitos integrados PWM, sistemas de correção de fator de potência, filtros ativos, malhas de controle e muito mais. É uma ferramenta versátil que pode ser configurada de acordo com a necessidade. Além do software básico, podem ser agregados diversos módulos para controle digital, controle de motores, powertrains, sistemas de energias renováveis e outros. É o jeito mais rápido de projetar, simular e implementar. Com os pacotes de ferramentas do PSIM é possível fazer a geração automática de código para microprocessadores de ponto fixo e ponto flutuante. Com as ferramentas SimCoder e TI Targets é possível ir do estágio de desenvolvimento à implementação do protótipo no menor tempo possível. Usuários de MATLAB/SIMULINK podem fazer a integração com o PSIM através do módulo SimCoupler, obtendo o máximo desempenho nas simulações de circuitos eletrônicos de conversão de energia com os recursos de simulação do MATLAB. Possui módulo SIMVIEW para visualização dos resultados de simulação. Módulos Opcionais Disponíveis O PSIM pode ser equipado com diversos módulos opcionais para controle de motores, powertrains para veículos elétricos, energias renováveis, análise térmica, geração automática de código, projeto de controladores e muito mais. A seguir se encontram descrições dos módulos avançados do PSIM. Motor Drive Módulo dedicado à simulação de máquinas elétricas. Inclui modelos das máquinas elétricas mais comuns, cargas mecânicas e blocos de simulação com métodos de controle pré- programados. Em conjunto com outros módulos do PSIM é possível projetar e simular um sistema de controle completo para motores ou geradores elétricos. Este módulo é adequado para trabalhos de simulação relacionados ao projeto de inversores para equipamentos industriais, veículos elétricos, geradores elétricos e quaisquer aplicações que envolvem máquinas elétricas de corrente alternada e corrente contínua.

3 Possui os seguintes blocos funcionais: Máquina de corrente contínua Máquina de indução Máquina de indução com saturação Motor CC sem escovas Máquina síncrona com excitação independente Máquina síncrona de ímãs permanentes Máquina síncrona de ímãs permanentes com saturação Máquina de relutância variável Máquina de relutância variável não linear Maximum- Torque- Per- Ampere Control (PMSM) Maximum- Torque- Per- Ampere Control (Nonlinear PMSM) Field Weakening Control (PMSM) Field Weakening Control (Nonlinear PMSM) Field Weakening Control (Induction Machine) Elementos mecânicos e sensores Incremental Encoder: Constant- Torque Load Constant- Power Load Constant- Speed Load General- Type Load Externally- Controlled Load Gear Box MechanicalCoupling Block Mechanical- Electrical Interface Block Speed/Torque Sensors Absolute Encoder Incremental Encoder Resolver Hall Effect Sensor Digital Control Módulo dedicado à análise de sistemas digitais discretos no domínio z. Permite digitalizar, projetar e simular controladores discretos para os mais

4 diversos tipos de conversores eletrônicos de potência. Permite criar sistemas compostos por subsistemas discretizados em taxas de amostragem diferentes. Possui os seguintes blocos funcionais: Zero- Order Hold Integrador discreto Derivador discreto Controlador PI discreto Filtros digitais (low- pass 1ª Ordem, low- pass 2ª Ordem, filtro genérico, FIR) Delay unitário Quantização Quantização com offset Buffer circular (single output) Buffer circular (vector output) Convolução Leitura de memória Matriz de dados Pilha Sim Coupler Simulação em conjunto com Matlab/Simulink. Este módulo permite realizar simulações de sistemas modelados no PSIM em conjunto com o software Matlab/Simulink (não incluído). Permite unir os recursos do Matlab/Simulink às vantagens do PSIM na simulação de sistemas eletrônicos de conversão complexos. Thermal Módulo para cálculo de perdas em dispositivos semicondutores de potência. Permite inserir os dados de dispositivos eletrônicos reais em um banco de dados no PSIM, para que as simulações levem em conta as perdas desses dispositivos nos

5 circuitos de conversão de energia. É uma ferramenta poderosa para estimar com facilidade as perdas de condução e chaveamento dos dispositivos semicondutores de potência. Possui os seguintes recursos: Editor de banco de dados de dispositivos Cálculo das perdas de condução e chaveamento dos diodos Cálculo das perdas de condução e chaveamento dos transistores IGBT Cálculo das perdas de condução e chaveamento dos transistores MOSFET Renewable Energy Módulo para simulação de sistemas de energia solar, energia eólica e com baterias. Inclui modelos de painéis solares, sistemas de MPPT, modelos de turbinas eólicas e modelos de baterias elétricas que permitem simular a carga e a descarga em sistemas eletrônicos de armazenamento de energia elétrica. Possui os seguintes blocos funcionais: Módulo solar físico Módulo solar funcional Turbina eólica Bateria de íons de lítio Motor Control Design Suite Projeto de acionamentos de máquinas com mínimo esforço. Este módulo oferece um conjunto de esquemas de simulação pré- configurados que permitem o rápido desenvolvimento de sistemas para acionamento de máquinas elétricas. Também oferece ferramentas para o projeto e a sintonização de compensadores,

6 possibilitando o menor esforço de projeto e os melhores resultados no acionamento de máquinas elétricas. HEV design suite Módulo para projeto e simulação de sistemas eletrônicos para acionamento de veículos elétricos e híbridos. Oferece modelos de sistemas de controle pré- configurados que podem ser usados para simular e estudar o comportamento de motores e sistemas de controle aplicados a veículos elétricos. Possui os seguintes blocos de controle: Torque Control (PMSM) Dynamic Torque Limit Control (PMSM) Dynamic Torque Limit Control (nonlinear PMSM) Voltage Control (PMSM) DC- DC Charging Control DC- DC Discharging Control DC- DC Regeneration Control SimCoder Geração automática de código de progamação a partir do esquemático. Com este módulo é possível simular um sistema eletrônico de potência completo e gerar de forma automática e rápida todas as linhas de programação em linguagem C necessárias para implementar os sistemas de controle em um microprocessador.

7 F2833x Target Este módulo realiza a geração de código de controle para os processadores TI F2833x (Texas Instruments). Em conjunto com o módulo SimCoder, oferece código de programação dedicado aos processadores TI F2833x. F2803x Target Este módulo realiza a geração de código de controle para os processadores TI F2803x (Texas Instruments). Em conjunto com o módulo SimCoder, oferece código de programação dedicado aos processadores TI F2803x. ModCoupler Com este módulo é possível fazer simulações em conjunto com ModelSim (não incluído) para suporte a VHDL e Verilog. MagCoupler

8 Com este módulo é possível fazer simulações em conjunto com o software de elementos finitos JMAG (não incluído). MagCoupler RT Este módulo permite importar arquivos JMAG- RT para utilizá- los nas simulações do PSIM. SmartControl e SmartControl PRO Módulo de projeto rápido e fácil de controladores através de interfaces intuitivas e ferramentas gráficas para projeto e ajuste de compensadores contínuos e discretos. O módulo PRO oferece suporte a sistemas discretos. PSIM Book Conjunto de exercícios com livro- texto e simulações. Descrição dos blocos funcionais do PSIM Componentes passivos de potência: Resistor Inductor

9 Capacitor RL associação resistor/indutor paralela RC associação resistor/capacitor paralela LC associação indutor/capacitor paralela RLC - associação resistor/indutor/capacitor paralela R3 conjunto resistivo trifásico L3 conjunto indutivo trifásico C3 conjunto capacitivo trifásico RL3 conjunto resistivo/indutivo trifásico RC3 - conjunto resistivo/capacitivo trifásico RLC3 - conjunto resistivo/indutivo/capacitivo trifásico Chaves semicondutoras de potência: Diode LED Zener Diode DIAC Thyristor TRIAC GTO Transistor NPN Transistor PNP IGBT p- MOSFET MOSFET MOSFET (RDS(on) p- MOSFET(RDS(on) Chaves bidirecionais: 3- phase switch Push button switch Single switch Chaves lineares: Transistor NPN Transistor PNP n- MOSFET p- MOSFET Blocos de controle: Switching gate

10 Módulos de potência monofásicos: Ponte de diodos Ponte de tiristores Módulos de potência trifásicos: Ponte de diodos de onda completa Ponte de tiristores de onda completa Ponte de tiristores meia- onda (3 fases) Ponte de tiristores meia- onda VSI3 (inversor fonte de tensão trifásico) com IGBT ou MOSFET CSI3 (inversor fonte de corrente trifásico) com IGBT ou MOSFET Indutores acoplados: 2 indutores acoplados 3 indutores acoplados 4 indutores acoplados 5 indutores acoplados 6 indutores acoplados Transformadores ideais: Transformador ideal monofásico Transformadores não ideais monofásicos: 2 enrolamentos 3 enrolamentos 4 enrolamentos 5 enrolamentos 6 enrolamentos 7 enrolamentos 8 enrolamentos Transformadores trifásicos: Y- Y Y- Delta Delta- Delta Y- Y- Delta Y- Delta- Delta 2 enrolamentos não conectados 6 enrolamentos não conectados 3 enrolamentos não conectados

11 4 enrolamentos não conectados Transformadores trifásicos com saturação: Transformador trifásico com três enrolamentos Linhas de transmissão: Cabo CA trifásico Elementos magnéticos: Enrolamento Fluxo de dispersão Entreferro Núcleo linear Núcleo com saturação Outros elementos: Amplificador operacional ideal Amplificador operacional não ideal Regulador shunt Optoacoplador Bloco dv/dt Relé (1 NO 1 NC) Relé (1 NO 1 NC com intertravamento) Funções de transferência: Compensador Proporcional Integrador Derivador Compensador PI Controlador de 1 pólo Controlador PI modificado Controlador tipo 3 Blocos de filtros: 2nd- order low- pass 2nd- order high- pass 2nd- order band- pas 2nd- order band- stop 1st- order low- pass Blocos computacionais:

12 Multiplicador e divisor Raiz quadrada Exponencial, logaritmo, potenciação Valor absoluto e sinal Funções trigonométricas (seno, cosseno, tangente, aseno, acosseno, atangente) Transformada rápida de Fourier Máximo e mínimo Blocos de funções: Comparador Limitador Limitador de dv/dt Função Trapezoidal Função Quadrada Sampling/Hold Arredondamento Delay Multiplexador THD Space Vector PWM Transformação abc- dq0 Transformação abc- ab Transformação abc- dq Transformação cartesiana- polar Componentes lógicos: Portas lógicas (AND, OR, NOT, XOR, 3AND, 3OR, NAND, NOR) Flip- Flop RS Flip- Flop D Multivibrador monostável Contador de largura de pulso Contador up/down Conversor DA Conversor AD Outros blocos: Leitura de arquivo de dados Valor inicial On- Off Switch Controller Alpha Controller PWM Lookup Table Controller Bloco de código C Bloco de código C simplificado DLL externa 1 entrada

13 DLL externa 2 entradas DLL externa 6 entradas Controle de simulação Fontes: Tempo de simulação Constante numérica Fonte CC bateria - tensão Fonte CC - tensão Fonte CC aterrada (circle) - tensão Fonte CC aterrada (T) - tensão Fonte de corrente CC Fonte senoidal de tensão Fonte senoidal de corrente Fonte onda quadrada de tensão Fonte onda quadrada de corrente Fonte triangular de tensão Fonte triangular de corrente Fonte piecewise de tensão Fonte piecewise de corrente Fonte aleatória de tensão Fonte aleatória de corrente Fonte de valor matemático Fontes controladas por tensão e corrente (8 variações) Fontes não lineares controladas por tensão e corrente (7 variações) Sensores: Tensão Corrente Pontas de prova e medidores: Tensão Corrente Voltímetro CC Voltímetro CA Amperímetro CC Amperímetro CA Wattímetro Medidor de kwh Medidor de VAr Medidor de VA e fator de potência Wattímetro trifásico Medidor de kwh trifásico Medidor de VAr trifásico

14 Medidor de VA e fator de potência trifásico Osciloscópios: 1 canal de tensão 2 canais de tensão 4 canais de tensão 2 canais de corrente Blocos de funções matemáticas: 1 entrada 2 entradas 3 entradas 5 entradas 10 entradas Blocos de tabelas: 1 dimensão 1 dimensão arquivo externo 2 dimensões inteiro 2 dimensões ponto flutuante Análise de variação CA: Ponta de prova de variação CA Ponta de prova de variação CA (loop) Bloco de variação CA Bloco variação de parâmetros