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。

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。

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。

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。

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

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

	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	✓

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② 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① 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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