Ansys Twin Builder Pro / Simplorer

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製品概要

Ansys Twin Builder Pro(Ansys Electronics Desktop 2D)は、大規模パワーエレクトロニクスシステムに特化したマルチドメインシステムシミュレータです。モータやアクチュエータの設計、ドライバ回路の設計、アナログ・デジタル制御設計などを統合したマルチテクノロジー・ソリューションを提供します。

Ansys Twin BuilderはSimplorerの後継製品として誕生しました。Ansys Twin BuilderはSimplorerが持つパワーエレクトロニクスの機能はそのまま引き継いでシステムシミュレーションのためのモデリング機能を大幅に強化しました。機構系に強いモデリング言語Modelicaへの対応やROM(Reduced Order Modeling)機能,IOT連携機能などを追加してデジタルツインを強力にサポートします。Ansys Twin Builder Premium及びEnterpriseの機能については、こちらのサイトをご参照ください。

Feature / 特長

パワーエレクトロニクス回路設計

回路・ブロック・状態遷移図を用いたモデリングにより、パワーエレクトロニクス回路の基本設計が容易に行えます。PWM制御やデッドタイムを考慮したモータのベクトル制御などインバータからモータまで含めたシステム設計など,パワーエレクトロニクス分野を幅広くサポートします。電源設計におけるサージ電流や高調波歪など、詳細な電気特性を考慮した回路設計にも幅広い設計に対応することができます。

パワーエレクトロニクス回路設計
Ansysとの連成解析

半導体デバイスモデル

独自の半導体デバイスモデル(IGBT、MOSFET、Diode)や詳細な電気特性モデルから平均化モデルまで用意しています。電力変換装置の発熱・温度サイクルからサージ、伝導ノイズまで幅広いアプリケーションに対応しています。また、素子の特性はデータシートより抽出ツールを用いてフィッティングする機能を用意しています。また流体解析や構造解析から熱の特性を取り込んで回路-熱連成シミュレーションを容易に行う環境を提供します。

寄生成分を考慮した回路シミュレーション

Ansys Q3D Extractorと組み合わせることにより、パッケージやケーブル、PCBなどの寄生成分を考慮した回路シミュレーションが実現でき、サージノイズや雑音端子電圧の解析が行えます。

寄生成分を考慮した回路シミュレーション

function / 機能

シミュレーション機能

電磁界・構造・流体・熱解析に必要な要素を1Dコンポーネントとして扱うことが可能です。
また、複数の物理領域や忠実度レベルからモデルを選択し、適切な詳細レベルで希望するシステムダイナミクスを描写できます。

  • 回路シミュレーション
  • ブロック線図シミュレーション
  • 状態遷移シミュレーション
  • DC計算、周波数応答、過渡応答
  • パラメタスイープ、モンテカルロ法、 ワーストケース
  • 最適化:NR、GA、シンプレックス法、感度解析、傾向分析

ファイル入出力インターフェイス

ASCII、Excel、CSV、Python 、SPICE

ポスト処理

2D/3Dグラフ、ヒストグラム、テーブル、プローブ、デジタル信号プロット、ボード線図、ナイキスト線図、信号処理(FFT、Peak-toPeak、RMS、リプル率、THD、etc...)

付属ツール

回路図エディタ、データ解析ツール、モデル構築ツール、シンボルエディタ、VHDL-AMSウィザード、C/C++モデルウィザード、半導体デバイス特性抽出ツール、FMEAツールキット,バッテリーツールキット,モータ特性抽出ツールキット

MATLAB/Simulinkとの連携

MATLAB/SimulinkとCo-Simulationによる連携シミュレーションを実施することが可能です。左のモデルは3相PWMインバータの回路モデルをAnsys Twin Builderで作成し,インバータをPWM制御する制御モデルについてはMATLAB/Simulinkで作成しています。これらのモデル同士を連成シミュレーションで計算しています。Ansys Twin BuilderからエクスポートしたFMUをMATLAB/Simulinkへ取り込んでシミュレーションを実施することもできます。MATLAB/Simulinkの制御モデルをDLL形式に変換してAnsys Twin Builderに取り込んでシミュレーションを実施することも可能です。

連携方法

  • Co-simulation
  • SimulinkへFMUモデルの受け渡し
  • SimulinkをDLL形式で読込み

パワーエレクトロニクスの基本回路

パワーエレクトロニクスの基本回路モデルをご用意しましたので、ご自由にダウンロードしてご活用ください。
ダウンロード頂けるモデルはAnsys Twin Builderの.aedtファイルとなります。

  1. コンバータ
    1. 1-1 降圧形コンバータ
    2. 1-2 昇圧形コンバータ
    3. 1-3 昇降圧コンバータ
  2. 整流回路
    1. 2-1 単相半波整流回路
    2. 2-2 単相全波整流回路
  3. インバータ
    1. 3-1 単相電圧形フルブリッジ方形波インバータ
    2. 3-2 三相電圧形方形波インバータ
    3. 3-3 三相電圧PWMインバータ

Link

令和2年度「次世代自動車等の開発加速化に係るシミュレーション基盤構築事業費補助金」に係る「ガイドライン」と「車両性能シミュレーションモデル」の公開について
https://epc.or.jp/fund_dept/sim_foundation/2020model

ライセンス構成

SimplorerはAnsys Electronics Pro 2Dにバンドルされています。Ansys Twin Builder Premium/Enterpriseの詳細はこちら

  Ansys
Electronics
Pro 2D
Ansys
Twin Builder
Pro
Ansys
Twin Builder
Premium
Ansys
Twin Builder
Enterprise
標準モデル・ライブラリ
VHDL-AMSモデルライブラリ
Modeliceモデル・ライブラリ  
FMUインポート  
Rapid HMI Prototyping  
IoTプラットフォームとのTCP/IP接続  
3D ROMの利用  
StaticROM Builder/Dynamic ROM Builder    
FMUエクスポート      
IoTプラットフォーム Runtime Generator      
線形回路シミュレータ      
Maxwell 2D      
Ansys PExprt      
Ansys RMxprt      
2D Extractor      
Optimetrics
Nexxim DC,Transient      
Nexxim Harmonic Balance      
EMIT      

関連情報

Ansys Twin BuilderやSimplorerの事例をご紹介します。詳しくは以下のリンクよりご確認ください。

解析分野別のMBD・MBSE・デジタルツインカテゴリにオンデマンド動画を紹介していります。本Webinerのテキストや演習問題は以下よりダウンロードしていただくことも可能です。

セミナー名称 概要 ダウンロード
Ansys Twin Builder Basicセミナー
〜制御シミュレーション編〜
システムシミュレーションやMBDで必要となる制御モデルの構築方法についての知識・用語をご紹介します。 【演習問題1】MCKモデルのPID制御.pdf
【演習問題2】DCモーターのPID制御.pdf
※データ一式提供
Ansys Twin Builder Basicセミナー
〜電気・電子/パワーエレクトロニクスシミュレーション編〜
パワーエレクトロニクスや電源回路設計で必要となる電気電子シミュレーションのモデル構築方法についての知識・用語をご紹介します。 【演習問題1】チョッパ回路.pdf
【演習問題2】整流回路.pdf
【演習問題3】3相PWMインバータ回路.pdf
データ一式提供
Ansys Twin Builder advancedセミナー
〜電気-熱連成IGBT活用編〜
パワーエレクトロニクスや電源回路設計で必要となる半導体デバイスのモデル構築方法についてTwin Builderが持つ機能をご紹介します。 【演習問題】三相インバータモデル.pdf
※データ一式提供
Ansys Twin Builder advancedセミナー
〜 Dynamic ROM活用編(Fluentモデルの低次元化) 〜
動的な問題に対して適用可能なDynamic ROM Builderについてご紹介します。物理量の空間分布を保ったままROM化する機能を中心に取り上げます。 講演資料&データ一式
Ansys Twin Builder advancedセミナー
〜 Simulinkとの連携編〜
制御系設計の分野で利用されるMATLAB/Simulinkとパワーエレクトロニクス分野で利用されるAnsys Twin Builderとの連携シミュレーションの方法を習得していただける内容となっております。 講演資料&データ一式
MBDはじめの第一歩!システムシミュレーションセミナー
〜熱回路網法やモデル低次元化(ROM)機能の例題付き〜
MBDのご紹介。Twin Builder の基本操作、熱回路の等価回路例題、伝熱解析のROM例題、流体解析のROM例題、構造解析のROM例題。 【例題1】Twin_Builder_Basic.pdf
【例題2】熱回路の等価回路.pdf
【例題3】DynamicROM.pdf
【例題4】StaticROM.pdf
【例題5】StateSpaceMatrix.pdf
データ一式
MBDはじめの第一歩!システムシミュレーションセミナー
例題A 熱回路の等価回路例題
熱回路網法の概要・活用方法の解説及び演習問題を活用したご説明。ファンの冷却を1Dでモデル化し、流量と温度を求めます。1Dのモデリングを体験頂けます。 【例題2】熱回路の等価回路.pdf
データ一式
MBDはじめの第一歩!システムシミュレーションセミナー
例題@ 回路モデルの基本的な作成手順(※)
Twin Builderの基本操作。一般的な1Dツールの画面構成や操作を体験する観点でもご参考にしていただけます。 【例題1】Twin_Builder_Basic.pdf
データ一式
熱回路網とROM技術を用いた熱解析セミナー 熱設計における熱回路網の基本的な考え方や、AnsysのROM技術を組み合わせた活用方法をご紹介します。 【配布可】熱回路網とROM技術を用いた熱解析セミナー.pdf
※Webinar講演資料のみ

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