PLECS（Piecewise Linear Electrical Circuit Simulation ）は、 Plexim社が開発した電気回路のシステムレベルシミュレーションソフトウェアです。[ 1 ]特にパワーエレクトロニクス向けに設計されていますが、あらゆる電気ネットワークに使用できます。PLECSは、電気システムに加えて、制御や様々な物理領域（熱、[ 2 ]磁気[ 3 ] [ 4 ]機械[ 5 ]）をモデル化する機能も備えています。

ほとんどの回路シミュレーションプログラムは、スイッチを高度に非線形な素子としてモデル化します。急峻な電圧および電流の過渡現象のため、スイッチが整流されるとシミュレーション速度が低下します。最も単純なアプリケーションでは、スイッチは非常に小さな抵抗値と非常に大きな抵抗値の間を交互に変化する可変抵抗器としてモデル化されます。それ以外の場合には、スイッチは高度な半導体モデルで表現されます。

しかしながら、複雑なパワーエレクトロニクスシステムをシミュレーションする場合、スイッチング時のプロセスはあまり重要ではありません。このような状況では、閉回路と開回路を瞬時に切り替え可能な理想スイッチを使用する方が適切です。PLECSに実装されているこのアプローチには、2つの大きな利点があります。第一に、スイッチングの瞬間にわたって区分線形なシステムを生成できるため、スイッチングの瞬間に等価回路で発生する非線形不連続をシミュレーションするという、通常は困難な問題を解決できます。第二に、スイッチングの瞬間における不連続を処理するには、スイッチングの瞬間の前と後の2つの積分ステップのみが必要です。これらの利点により、精度を犠牲にすることなく、シミュレーションを大幅に高速化できます。そのため、PLECSは、複雑な駆動システム[ 6 ]やモジュラーマルチレベルコンバータ[ 7 ]などのモデリングとシミュレーションに最適です。

近年、PLECSは拡張され、自動コード生成機能を備えた制御システムのモデルベース開発もサポートするようになりました。PLECS製品ファミリーには、ソフトウェアに加えて、HIL（Hardware-in-the-Loop）テストとラピッドコントロールプロトタイピングの両方に対応するリアルタイムシミュレーションハードウェアも含まれています。[ 8 ]

PLECS ソフトウェアには、MATLAB®/Simulink® との統合用の PLECS Blockset と、完全に独立した製品である PLECS Standalone の 2 つのエディションがあります。

PLECS Blocksetを使用する場合、制御ループは通常Simulinkで作成され、電気回路はPLECSでモデリングされます。一方、PLECS Standaloneは他のソフトウェアから独立して操作でき、電気回路と制御を単一環境でモデリングできるオールインワンソリューションを提供します。どちらのエディションも相互運用可能です。

2 つのバージョンの主な違いは、PLECS Standalone は最適化されたエンジンにより PLECS Blockset よりも高速に実行されることです。

アドオン PLECS Coder

コードジェネレータは通常、ソースコードの中間表現を機械語に変換します。PLECS Coderは、PLECS BlocksetおよびPLECS Standaloneのアドオンです。PLECSモデルからANSI-Cコードを生成します。このコードは、シミュレーションホストまたは別のターゲット上で実行できるようにコンパイルできます。ターゲットは、組み込み制御プラットフォームまたはリアルタイムデジタルシミュレータです。PLECS Coderは、特定のハードウェアターゲット向けの組み込みコードも生成できます。

アドオン PLECS PIL

制御ループのモデルベース設計において、プロセッサ・イン・ザ・ループ（PIL）シミュレーションは開発プロセスを加速させます。これにより、エンジニアは仮想回路シミュレータ内で実ハードウェア上で制御アルゴリズムをテストできます。PLECS BlocksetおよびPLECS Standaloneのアドオンとして、PLECS PILはまさにそのソリューションを提供します。

リアルタイムシミュレーション用ハードウェア

PLECS RT Box 3 と LaunchPad インターフェースカード

PLECS RT Boxは、パワーエレクトロニクスアプリケーション向けに特別に設計されたリアルタイムシミュレータです。 [ 9 ]リアルタイムHIL（Hardware-in-the-Loop）テストとラピッドコントロールプロトタイピングの両方に対応する処理ユニットです。PLECS RT BoxはPLECSからプログラミングおよび操作できます。そのため、ハードウェアを操作するには、PLECSのソフトウェアライセンス（ブロックセットまたはスタンドアロン）とPLECS Coderのライセンスが必要です。

参考文献

  1. ^ Jost Allmeling (1999年7月27日). 「PLECS - Simulink向け区分線形電気回路シミュレーション」. Proceedings of the IEEE 1999 International Conference on Power Electronics and Drive Systems. PEDS'99 (Cat. No.99TH8475) . pp. 355-360, vol.1. doi : 10.1109/PEDS.1999.794588 . ISBN 0-7803-5769-8. S2CID  111196369 .
  2. ^ 「熱シミュレーション」。Plexim。
  3. ^ Allmeling, Jost; Hammer, Wolfgang; Schönberger, John (2012年7月30日). 「パーミアンス-容量アナロジーを用いた磁気回路の過渡シミュレーション」. 2012 IEEE 第13回パワーエレクトロニクスの制御とモデリングに関するワークショップ (COMPEL) . pp.  1– 6. doi : 10.1109/COMPEL.2012.6251786 . ISBN 978-1-4244-9373-9. S2CID  8589735 .
  4. ^ 「磁気学」。Plexim。
  5. ^ 「機械システム」。Plexim。
  6. ^デ・ドンカー、リック・W.;プル、デュコ WJ;アンドレ・ヴェルトマン（2020）。高度な電気ドライブ(第 2 版)。シュプリンガー・インターナショナル・パブリッシング。ISBN 978-3-030-48976-2。
  7. ^ Sharifabadi, Kamran; Harnefors, Lennart; Nee, Hans-Peter; Norrga, Staffan; Teodorescu, Remus (2016). HVDC送電システム向けモジュラーマルチレベルコンバータの設計、制御、および応用. Wiley-IEEE Press. ISBN 978-1-118-85156-2。
  8. ^ Allmeling, Jost (2019年11月21日). 「モデルの継続性：オフラインシミュレーションからリアルタイムテストへ」 .
  9. ^ Allmeling, Jost; Felderer, Niklaus (2018年4月9日). 「電力コンバータのリアルタイムシミュレーションのためのダイオード内蔵サブサイクル平均モデル」. 2017 IEEE Southern Power Electronics Conference (SPEC) . pp.  1– 6. doi : 10.1109/SPEC.2017.8333566 . ISBN 978-1-5090-6425-0. S2CID  4712640 .