PSIMユーザ会2012の発表資料です。資料内の回路はPSIMcafeからダウンロードできます。 URL：　http://www.myway.co.jp/psimcafe/

1. PSIM 使い方のヒントとコツ
Mywayプラス株式会社
技術⻑ 杉田 貴紀
2012年10月26日
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2. 項目
2
1. 実験結果などの任意波形をPSIMで扱う方法
2. 外部⼊⼒で変化するR,L,Cを作成する方法
3. 周波数特性解析(AC sweep)を安定に⾏うコツ
4. PSIMの便利なカスタマイズ
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3. 1. 実験結果などの任意波形をPSIM
PSIMで扱う方法
PSIM
3
オシロスコープなどで計測した波形をPSIMで使用することができます
・部分的に実波形を用いてシミュレーションできます
・より現実に近いシミュレーションが可能になります
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4. 1. 実験結果などの任意波形をPSIM
PSIMで扱う方法
PSIM
(手順1)
1)
4
1. 計測器から取得したデータをPCに取り込みます。
第1カラム：時間データ カンマ区切り形式
2. データを整形して保存します。 拡張子は.tbl
第2カラム：波形データ
1⾏目からデータ（ヘッダなし） (CSV形式で保存してから
リネームしてください)
計測データの例
整形
時間はゼロから始まるように
調整しておくと、便利です
時間 波形
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5. 1. 実験結果などの任意波形をPSIM
PSIMで扱う方法
PSIM
(手順2)
2
5
3. PSIMのLookup Tableブロックを用いて波形を取り込みます。
・Lookup Tableブロックで2で作成したtblファイルを指定
・Lookup Tableブロックの⼊⼒にTimeブロックを接続
シミュレーション結果
Lookup Table
ブロック
Time
ブロック
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6. 1. 実験結果などの任意波形をPSIM
PSIMで扱う方法
PSIM
(手順3)
3
6
4. 制御電圧源、制御電流源などを用いて シミュレーション結果（理想電源を用いた場合）
モデルを構築します
電圧制御
電圧源 シミュレーション結果（実測波形を用いた場合）
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7. 2. 外部⼊⼒で変化するR,L,C
R,L,Cを作成する方法
R,L,C
7
電圧検出 電流検出
↓ ↓
電流値演算 または 電圧値演算 の構成で
↓ ↓
制御電流源 制御電圧源
任意の非線形要素をシミュレーションすることが可能です。
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8. 2. 外部⼊⼒で変化するR,L,C
R,L,Cを作成する方法
R,L,C
(Rの場合)
)
8
外部制御可変抵抗の実現例
電圧検出
= ↓
電流値演算
↓
制御電流源
VR = IR × R _ ref
VR
IR _ ref =
R _ ref
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9. 2. 外部⼊⼒で変化するR,L,C
R,L,Cを作成する方法
R,L,C
(Rの場合：シミュレーション結果)
(R )
9
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10. 2. 外部⼊⼒で変化するR,L,C
R,L,Cを作成する方法
R,L,C
(Lの場合)
(L )
10
外部制御可変インダクタの実現例
電圧検出
= ↓
電流値演算
↓
制御電流源
dIL _ ref
VL = L _ ref
dt
VL
IL _ ref = ∫ dt
L _ ref
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11. 2. 外部⼊⼒で変化するR,L,C
R,L,Cを作成する方法
R,L,C
(Lの場合：シミュレーション結果)
(L )
11
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12. 2. 外部⼊⼒で変化するR,L,C
R,L,Cを作成する方法
R,L,C
(Cの場合)
(C )
12
外部制御可変コンデンサの実現例
電流検出
= ↓
電圧値演算
↓
制御電圧源
dVC _ ref
IC = C _ ref
dt
IC
VC _ ref = ∫ dt
C _ ref
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13. 2. 外部⼊⼒で変化するR,L,C
R,L,Cを作成する方法
R,L,C
(Cの場合：シミュレーション結果)
(C )
13
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14. 2. 外部⼊⼒で変化するR,L,C
R,L,Cを作成する方法
R,L,C
(留意事項)
)
14
本資料で紹介したシミュレーション方法は
回路構成によって不安定になりやすい特性があります。
対処方法の例
・電圧センサ、電流センサの代わりに電圧制御電圧源、電流制御電圧源
などを用い、パワー系のデバイスのみでモデルを構築する
・タイムステップを細かくする
・センサ出⼒の微分処理は⾏わない
・制御電流源、制御電圧源の出⼒が急変しないように、微⼩コンデンサ、
微⼩リアクトル、フィルタ等を接続する
・物理的にあり得ない構成になっていないか確認する
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15. 2. 外部⼊⼒で変化するR,L,C
R,L,Cを作成する方法
R,L,C
(パワー系ブロックのみで構成した例)
)
15
可変コンデンサをパワー系ブロックのみで実現
Voltage source
(input division)
Voltage-controlled current source
Variable-gain Current-controlled
controlled voltage source
voltage source
Lに電流を流し、電圧を測定する Lに電圧を印加し、電流を測定する
→ V = L di/dt により微分演算が可能 → i = ∫(V/L) dt により積分演算が可能
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16. 3. 周波数特性解析(AC sweep)
(AC sweep)を安定に⾏うコツ
(はじめに)
)
16
周波数特性解析とは？
・被測定回路に正弦波信号を与えて、その周波数応答を
解析する手法です。
・Frequency Response Analyzer (FRA)と呼ばれる
計測器と同様の処理をシミュレータ上で⾏います。
・PSIMでは、被測定回路に注⼊する正弦波信号の周波数を
変化（Sweep）させながら何度もシミュレーションを⾏い、
注⼊した周波数成分の応答をボード線図に図示することが
できます。
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17. 3. 周波数特性解析(AC sweep)
(AC sweep)を安定に⾏うコツ
(手順)
)
17
周波数特性解析の方法
① 正弦波信号を注⼊するポイントに正弦波
電圧源を接続します。
この例では降圧チョッパの変調率指令値に
③ 正弦波信号を加算しています。
※ AC Sweepを有効にしたシミュレーションでは
正弦波電圧源の名称以外のパラメータは
すべて無視されます。
②
② AC Sweepブロックを置き、パラメータ
① を設定します。
※ AC Sweepブロックはモデル中に１個のみ
配置可能です。
③ 周波数応答を観測したいポイントに
AC Sweep Probeを接続します。
※ AC Sweep Probeは複数個使用できます
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18. 3. 周波数特性解析(AC sweep)
(AC sweep)を安定に⾏うコツ
(2種類のAC Sweep)
(2 AC
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オープンループ解析 クローズドループ解析
AC sweep probe AC sweep probe
(for closed loop)
Vac
Vin V1 V2
Sweepさせる電源
Sweepさせる電源
Vac V2
の周波数特性を解析 − の周波数特性を解析
Vin V1
閉ループ系の一巡伝達関数を解析可能
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19. 3. 周波数特性解析(AC sweep)
(AC sweep)を安定に⾏うコツ
(シミュレーション結果)
)
19
シミュレーション結果の例
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20. 3. 周波数特性解析(AC sweep)
(AC sweep)を安定に⾏うコツ
(PSIMの内部処理)
(PSIM )
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周波数特性解析時のPSIMの処理フロー
シミュレーション開始
Load flag = 1の場合
シミュレーションの
初期条件を読み出し
正弦波電圧源の
周波数・振幅を Sweep周波数での
初期条件に設定 ゲイン・位相角を算出
設定された条件で 最終周波数の解析が Yes
シミュレーション 完了している
No
Sweep周波数に対して 周波数・振幅を
No 定常状態に達した 次の条件に変更
Yes
60サイクル経過しても
No 定常状態に達していない
シミュレーション終了
Yes
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21. 3. 周波数特性解析(AC sweep)
(AC sweep)を安定に⾏うコツ
(コツ1)
1)
21
安定に周波数解析を⾏うためのコツ(1)
・まずAC sweep機能をDisableに設定した状態で過渡解析で
期待通りの結果が得られることを確認し、その後周波数解析
を⾏う。
・最大周波数に対して十分余裕のあるタイムステップを設定する。
（位相特性を正確に算出するためには、注⼊信号の周期の
1/1000程度のタイムステップが必要）
・注⼊信号の振幅を適切に設定する。
大きすぎると、回路の動作範囲を超えてしまうことがある。
⼩さすぎると、ゲインが⼩さい領域での解析誤差が増大する。
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22. 3. 周波数特性解析(AC sweep)
(AC sweep)を安定に⾏うコツ
(コツ2)
2)
22
安定に周波数解析を⾏うためのコツ(2)
・定常状態に達するまでの時間を短くする。
たとえば、コンデンサの初期充電や回転数上昇などに非常に時間がかかる
場合でも、周波数解析時には注⼊信号の周波数で60サイクル経って定常
状態に達しなければ、その周波数での解析をあきらめて次の周波数に
移⾏してしまう。
→ コンデンサの初期電圧設定、リアクトルの初期電流設定などを有効活用する。
→ 過渡解析でSave flag=1に設定して定常状態に達するまでシミュレーションを
⾏い、周波数解析時にLoad flag=1に設定して定常状態からシミュレーションを
開始する。
・そもそも解析が⾏えないケースも存在する。
注⼊周波数と同じ周波数成分がもともとモデルに存在する場合、注⼊信号と
関係なく注⼊周波数成分の振幅が変化してしまい、解析することができない。
（キャリア周波数付近など）
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23. PSIMの便利なカスタマイズ
4. PSIM
23
素子パラメータのデフォルト値を設定する
1. デフォルト値を設定したい素子のパラメータ設定画面を開きます
2. パラメータ欄に値を⼊⼒し、右端にある”▼”のボタンを押します
3. 表示された項目から ”Set as default value” を選択します
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24. PSIMの便利なカスタマイズ
4. PSIM
24
ショートカットキーを登録する
例) ”Wire”を”Wキー”に登録する
1. ”Commands”を選択し、下から4つ目の“Wire“を選択します
2. “Press new shortcut”の⼊⼒欄をクリックし、 “W”キーを押します
3. “Current shortcut keys”に新しいコマンドが追加されます
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25. PSIMの便利なカスタマイズ
4. PSIM
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カスタマイズ設定を別のPCでも使用する
■カスタマイズ設定の書出し ■カスタマイズ設定の読込み
1. ”Save Custom Settings”を選択します 1. ”Load Custom Settings”を選択します
2. どの設定を書き出すか選択します 2. 読込みたい”.psimsetting”ファイルを選択
3. “.psimsetting”のファイル名を設定し保存 します。
場所を選択します 3. どの設定を読込むか選択します
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26. 質疑応答
お気軽にご質問ください
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