Trasporti elettrificati con MATLAB, Simulink e Simscape Electrical
Modellazione e simulazione di sistemi e componenti per il trasporto elettrificato
Gli ingegneri utilizzano MATLAB, Simulink e Simscape Electrical per modellare, simulare e sviluppare sistemi di controllo per sistemi e componenti di diversi tipi di trasporto elettrificato, inclusi aeromobili, veicoli spaziali, navi, locomotive e materiale rotabile.
Con Simscape Electrical abbiamo creato un modello integrato di sistema di alimentazione che collega i domini elettrico e termico, in modo da ottenere una visione completa durante le nostre simulazioni a livello di missione. Se è necessario modellare i motori che azionano i pannelli solari, abbiamo la capacità di integrare anche tali componenti meccanici.
Progettazione del sistema di alimentazione per aeromobili elettrici e veicoli spaziali
I programmi per aeromobili elettrici coprono un’ampia gamma di architetture dei sistemi di potenza, dalle configurazioni more-electric a quelle ibride-elettriche fino a quelle completamente elettriche. La progettazione Model-Based fornisce un workflow integrato per l'analisi e lo sviluppo di queste architetture, riducendo al contempo i rischi legati alle prestazioni, ai tempi e all'integrazione.
Utilizzando MATLAB, Simulink e Simscape, è possibile:
- Progettare sottosistemi elettrici, inclusi pompe del carburante, reti di distribuzione dell’energia in corrente continua, motori per il controllo degli attuatori e sistemi di alimentazione di emergenza
- Sviluppare simulazioni fisiche adeguate che spaziano dalla valutazione del ciclo di volo alla commutazione dell’elettronica di potenza
- Studiare la risposta dinamica e in stato stazionario del sistema di energia rinnovabile mediante simulazioni desktop
- Includere sistemi di accumulo di energia e di gestione dell'energia (EMS) nelle progettazioni
- Passare dalla simulazione desktop a quella in tempo reale in un solo passaggio
Esempi in evidenza
Progettazione di sistemi di alimentazione per navi elettriche
Le simulazioni e la modellazione fisica multidominio consentono di implementare e valutare sistemi di alimentazione elettrica con un numero minore di prototipi. È possibile utilizzare Simulink e Simscape per progettare e adattare i sistemi di alimentazione in base a diversi requisiti e profili operativi delle navi.
- Valutare più scenari, dai flussi di energia durante le manovre della nave all'impatto dei convertitori di potenza sulla risposta ai guasti
- Analizzare diverse opzioni in ambito di tecnologia elettrica attraverso l’analisi e la progettazione dei sistemi di alimentazione
- Includere la risposta termica e il raffreddamento termico nei modelli di sistemi
- Variare la fedeltà dei modelli stando al passo con i progressi tecnologici
- Spostare i modelli dal desktop alla simulazione in tempo reale
- Ottimizzare il flusso di energia delle navi a livello di sistema
Simulink e Simscape ci hanno permesso di creare un modello dinamico di un sistema energetico complesso che include diversi domini fisici. Simulando questo modello, possiamo valutare le prestazioni di un nuovo sottosistema energetico prima della sua realizzazione e fornire ai clienti una stima accurata del ritorno sull’investimento.
Esempi in evidenza
Locomotive e materiale rotabile
MATLAB, Simulink e Simscape consentono di creare modelli di impianti, come ad esempio motori elettrici, per eseguire simulazioni. È possibile sviluppare algoritmi sia per il controllo a livello di sistema (come il controllo dei treni e i sistemi di gestione del controllo della trazione) sia per il controllo a livello di componente (come il controllo delle porte e la frenata). I prodotti consentono di generare codice di controllo pronto per la produzione per diversi processori embedded. Il test Hardware-In-the-Loop (HIL) in tempo reale aiuta a validare il software di controllo senza fare affidamento su costosi prototipi fisici.
Utilizzando MATLAB e Simulink con prodotti certificati TÜV SÜD, è possibile progettare e implementare controlli in tempo reale per motori di trazione di locomotive e sistemi di elettrificazione ferroviaria. La progettazione Model-Based contribuisce a migliorare la qualità, il time-to-market e l’efficienza dei costi dei sistemi ferroviari di potenza a controllo digitale e ad alta intensità software. È inoltre possibile sviluppare sistemi alta integrità che garantiscono la piena conformità alla norma EN 50128 per il software dei sistemi ferroviari di controllo e protezione.
Abbiamo usato gli strumenti MathWorks per progettare, testare, modificare e implementare un sistema di controllo per un motore a magneti permanenti in un anno. Considerate le risorse a nostra disposizione, sarebbe stato impossibile consegnare il progetto nei tempi previsti senza gli strumenti MathWorks.
Modellazione di inverter, di motori di trazione e sviluppo di un software per il controllo della trazione
La modellazione accurata del motore consente di sviluppare in anticipo il motore e le unità di controllo della trazione (TCU) prima dei test hardware, utilizzando MATLAB, Simulink e Simscape.
- Modellare e simulare motori, elettronica di potenza e TCU (con Motor Control Blockset e Simscape Electrical)
- Parametrizzare modelli di motori per acquisire la dinamica dei motori con l’aiuto di test strumentati o importare i parametri da un database o dall’analisi degli elementi finiti
- Eseguire simulazioni in loop chiuso e calibrare automaticamente gli algoritmi di controllo utilizzando l’Autotuner per il controllo Field-Oriented (FOC), così da soddisfare i requisiti di risposta in velocità e coppia
- Eseguire la prototipazione rapida dei controlli e i test Hardware-In-the-Loop (HIL) generando codice C, C++, o HDL per modelli di simulazione
- Generare codice C e HDL pronto per la produzione da algoritmi di controllo motore da utilizzare direttamente su microcontrollori incorporati, FPGA e SOC
Esempi in evidenza
Casi dei clienti
- Alstom genera codice di produzione per sistemi di controllo di convertitori di potenza essenziali per la sicurezza
- Bombardier Transportation implementa la progettazione Model-Based per accelerare lo sviluppo dei sistemi di propulsione ferroviaria
- CSEE Transport garantisce l'affidabilità del software per l'alta velocità ferroviaria
- ABB accelera lo sviluppo del software di controllo applicativo per un controller dell’elettronica di potenza
Risorse e assistenza
