【平地研究室技術メモ】昇圧チョッパ型高力率コンバータ No.20080214

舞鶴高専の平地先生が公開している「平地研究室技術メモ」を
PSIMで回路を作って実行してみました。
(平地先生には許可をいただいて製作しています。)

作った回路はDLできるようにしていますのでぜひご活用ください。

※PSIMの回路についての動作保障は致しかねますのでご了承ください。

今回はNo.20080214 昇圧チョッパはなぜ「昇圧」できるのか?です。
平地研究室技術メモ「昇圧チョッパはなぜ「昇圧」できるのか?」を元に回路を作りました。

まずは昇圧チョッパのリアクトル電流の振る舞いについてです。

回路は以下のようになります。



インダクタの初期電流は100Aですので、
インダクタのパラメータに初期電流を設定します。



インダクタの初期電流を設定する際の注意点として、
スイッチングデバイスの初期状態が0(オフ)だと
シミュレーション実行時にエラーが出てしまうので、
初期状態を1(オン)にします。



この回路の左側の電源の出力電圧値を変えて波形を見てみます。

出力電圧100Vの場合



出力電圧80Vの場合




出力電圧120Vの場合




次に実際の昇圧チョッパでの動作です。
技術メモではSCATでのシミュレーション結果が載っていますが、
同じ回路をPSIMで作成しました。



Voutの初期値が80Vということなので、
コンデンサの初期電圧を80Vに設定しています。

シミュレーションを実行してみましたが、
動作周期20usecで動作させるにはシミュレーションのタイムステップを
細かくする必要があり、
なおかつ波形が安定するまでの長い時間シミュレーションを行うと
PSIMのデモ版のデータポイントの制限(6000ポイント)を超えてしまいました。

製品版にてシミュレーションを行うと下記のような波形を出すことができました。

Voutの初期値80Vの波形



Voutの初期値0Vの波形


回路は以下からダウンロードできますので、ぜひ色々動かしてみてください。


この記事の回路ファイルのダウンロードはこちらから

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波形や回路図の色を変える

PSIMの回路図や波形はデフォルトでは赤や緑、青などを
使って描かれ、背景の色は白になっています。

回路図に関しては素子は青、パワー回路部の配線は赤、制御回路部の配線は緑、
機械系の配線は茶と色がついていますが、
色が見えづらかったり、資料に載せる際に変えたいときなど
色を変えたいという時の設定方法をご紹介します。


■回路図の素子の色、配線の色を変える方法(デフォルトの設定)■

1.メニューバーの「オプション(Option)」→「設定(Settings…)」を
 クリックして「オプション」のウィンドウを開きます。

2.「オプション」ウィンドウの「カラー」タブをクリックします。



デフォルトの素子の色、ワイヤの色を個別に設定することができます。
素子だけでなく、サブ回路やテキスト、ノードの色など
様々な部分ごとに色を変更できます。


■特定の素子の色だけを変更したい場合

デフォルトの色はそのままで回路図上にある特定の素子だけの色を変えるには
素子のパラメータウィンドウを開き「カラー」のタブを
クリックして色を変更します。




■波形の色を変える(デフォルトの設定) ※本設定は10.0.5から追加されました。

1.SimViewを起動し、メニューバーの「オプション(Option)」を
 クリックして「オプション」のウィンドウを開きます。

2.「デフォルト曲線設定」で8本分の波形の色、太さ、
 データポイントの表示の有無などのデフォルトを変更します。



※デフォルトの表示設定ですので、すでにSimViewで開いている波形は
設定を変更後に再度SimViewを開くと設定が反映されます。

10.0.4以前のバージョンではデフォルトの波形の設定を変えるのに
少し手間がかかりましたが、10.0.5からは簡単に変えられるようになりました。

■波形の背景や文字色を変える(デフォルトの設定)

1.シミュレーションを実行します。

2.波形を選択するプロパティウィンドウの「スクリーン」タブで文字色や背景色を設定します。



3.SimViewのメニューの「設定」→「お気に入りに追加」をクリックして
 保存したい情報にチェックを入れて名前をつけ「OK」をクリックします。

4.SimViewのメニューの「設定」→「お気に入りを管理」をクリックして
 管理画面を開きます。



5.新しいウィンドウのカラー/サイズ/フォントのデフォルトで、3.で保存した設定を選んで「閉じる」をクリックします。

ぜひ色々な設定をカスタマイズして使いやすくしてご利用ください!

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時間ごとに変化するデータを使ってシミュレーションを行う

PSIMを使っている上で知っていると便利な機能をご紹介します!

シミュレーション内で時間に応じて電圧が変化する素子を使いたい
と思ったことはありませんか?

実装方法は1通りではないので、いろんな方法があると思いますが
「ルックアップテーブル」と「時間」という素子を使った
1つの方法をご紹介します。

【ルックアップテーブルとは?】

入力と出力を表形式で設定し、端子に入力した値に応じて
出力する値が変わる素子です。
素子に直接入力するタイプの他、外部ファイルを読み込むタイプなど
複数の種類があります。

ライブラリブラウザで「ルックアップテーブル(Lookup Table)」と入力するか、
メニューの「その他(Other)」→「その他関数ブロック(Function Blocks)」の下にあります。

【時間とは?】

現在のシミュレーション時間をそのまま電圧の値として
出力する素子です。

ライブラリブラウザで「時間(Time)」と入力するか、
メニューの「電源(Sources)」のカテゴリの直下にあります。


■こんな時にご活用いただけます■

・実際に測定したデータをベースにシミュレーションを行いたい

・任意に変化する電圧源をシミュレーション内で使いたい



■使用方法■

※ファイルを読み込まない場合※

1. 回路を作成し、「ルックアップテーブル」を置きます。

2. ルックアップテーブルのパラメータウィンドウを開き、
  Input(時間)とOutputの値を入力します。



3.「名付け保存」をクリックして入力したデータを保存します。

4. ルックアップテーブルの入力に「時計」を接続します。



※ファイルを読み込む場合※

1. 1列目に時間、2列目にPSIM内で使用したいデータを
 入力したファイル(csvもしくはタブ区切りのテキスト)を用意します。

 ※1行目に項目名などは入れず、数値のみのデータを使ってください。



2. 回路を作成し「ルックアップテーブル」を置きます。

3. 「ファイルを開き」のボタンをクリックし、
 1で作成したファイルを読み込みます。

 ※csvやtxtのデータを読み出す場合は「ファイル名」の横の
  ファイル形式で「All Files(*.*)」を選択すると
  csvやtxtの拡張子のファイルも表示されます。



4. 読み出されたデータが正しいことを確認します。

5.ルックアップテーブルの入力に「時計」を接続します。

以上です。


結果を出力して確認すると下図のようになります。



ちゃんと入力した時間軸通りに電圧が出ていることがわかります。

電圧源として使用するには「電圧制御電圧源(Voltage-controlled voltage source)」を使用すると便利です。


電圧制御電圧源は、信号で入力された電圧通りに電圧を制御する
電圧源ですので、主回路の中に入れる事ができます。






電圧源の他にも「電圧制御電流源」もありますので、
電流源として使用したい場合はこちらをご利用ください。


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【平地研究室技術メモ】磁気結合を有するインターリーブ方式昇圧チョッパの動作の概要  No.20140920 その2

舞鶴高専の平地先生が公開している「平地研究室技術メモ」を
PSIMで回路を作って実行してみました。
(平地先生には許可をいただいて製作しています。)

作った回路はDLできるようにしていますのでぜひご活用ください。

※PSIMの回路についての動作保障は致しかねますのでご了承ください。

今回はNo.20140920 磁気結合を有するインターリーブ方式昇圧チョッパの動作の概要です。
平地研究室技術メモ「磁気結合を有するインターリーブ方式昇圧チョッパの動作の概要
を元に回路を作りました。

前回の記事ではインターリーブ方式の昇圧チョッパ回路に関して
書きましたので、磁気結合を有するインターリーブ方式昇圧チョッパについてです。

回路はこのようになります。



PSIMには変圧器の種類がたくさんありますが、
今回は理想変圧器の極性が反転している素子を使用します。

技術メモでは各動作モードの電圧、電流計算式を求め
Excelと実機での測定結果を比較していますが、
この記事では実測の結果と回路の波形です。

α=0.2のとき



α=0.3のとき



α=0.4のとき



α=0.5のとき


α=0.6



α=0.7



α=0.8



この記事でご紹介した回路は以下からダウンロードできますので、
ぜひ色々動かしてみてください。

zipには回路ファイルとともに波形表示条件ファイル(.ini)を保存しています。
回路と同じ場所において実行してすると自動的に技術メモと同じ順番に波形が並びます。

※Ver.10.0.6以上のデモ版で動作が可能です。

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回路上のフォントサイズを一括で変更する

PSIMを使っている上で知っていると便利な機能をご紹介します!

以前、PSIMの回路上のテキストのデフォルトのフォントを変える
方法をご紹介しましたが、(詳細はこちら)
この設定では過去作った回路など、すでに表示されている
テキストのサイズは変更することができません。

もうできあがっている回路のフォントを一括する方法も
ありますので、ご紹介します。

■こんな時にご活用いただけます■

・回路図のテキストのフォントサイズを変更したい

・過去に作ったファイルのテキストを変更したい


■設定方法

1. PSIMを起動します。

※値や素子名など素子に関係するテキストを変更する場合※



2. メニューの「編集(Option)」→「すべての素子文字フォントを変更」を
 クリックします。



※回路上に残したコメントなどのテキストを変更する場合※




2. メニューの「編集(Option)」→「すべてのテキストフォントを変更」を
 クリックします。



3. 設定したいフォント、サイズを選びます。



以上です。

【フォントサイズ変更前】


【フォントサイズ変更後】


変更前と変更語では回路上の文字が大きくなったことがわかります。

素子に関するテキストは素子パラメータウィンドウで「表示(Display)」に
チェックを入れ、テキストを表示する設定をしてある場合にのみ有効ですので、
ご注意ください。


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シミュレーション結果のキャプチャを取る

回路のキャプチャ方法についてこちらでご紹介しましたが、
同様に波形を取る方法についてもご紹介します。

波形については太さやデータ点の有無など見た目を色々変えてから
キャプチャを取ることができます。

シミュレーションの結果として論文や発表資料などにご利用頂くだけでなく、
電気系っぽさが出しやすいということもあり
三相交流の波形やインバータのパルス波形をPSIMで出力し、
イメージ画像として使われているのを見かけることもあります。


■こんな時にご活用いただけます■

・PSIMの結果を論文や発表資料に載せたい

・イメージ図として波形データを使いたい


■操作方法■

1. PSIMでシミュレーションを実行し、SimViewを起動します。


2. 波形の見た目を変更したい場合は波形をダブルクリックし、
 プロパティウィンドウの「曲線」タブで設定を変えます。



3. メニューの「編集」→「クリップボードにコピー」を選択し、
 「メタファイル・フォーマット」または「ビットマップ」を選択します。



※波形の上で右クリックして「クリップボードにコピー」を選択しても
 キャプチャすることができます。
 この場合は「ビットマップ」でキャプチャされます。



以上です。

下記の波形は波形の太さを赤:4、青:2、緑:1と変えた場合の波形です。



波形をキャプチャする場合はウィンドウに表示されている波形全てが
キャプチャされますので、必要な波形のみ表示させてから
キャプチャしてください。

資料作りに欠かせない操作なので、ぜひご活用ください!

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回路図のキャプチャをきれいに取る方法

PSIMを使ったシミュレーション結果を論文や社内文書などの
資料として残す場合、回路図をキャプチャすることも
よくあると思います。

今回は回路図のキャプチャをきれいに取る方法について
ご紹介します。

■こんな時にご活用いただけます■

・PSIMの回路図をドキュメントに図として挿入したい

・回路の一部だけをきれいにキャプチャしたい


結果の資料を残すだけでなく、
社内向けの簡単なマニュアルや説明文書などを
作る際にも、PSIMの回路図全体や素子単体をキャプチャする時に
どうしたらきれいに取れるのか?というご質問を頂くことがあります。

Windowsの機能としてスクリーンショットを取っていらっしゃる方も
いるかもしれませんが、背面のグリッドが入ってしまったり
パワーポイントのような資料に使用する場合は
背面が透明な方が何かと都合が良かったりします。

PSIMには元々「クリップボードにコピー」という機能がありますので、
こちらを使うと指定した範囲だけをきれいにキャプチャしたり、
背面が透明になるようにキャプチャすることができます。


■操作方法■

1. PSIMで描いた回路図の全体をキャプチャする場合は何も選択しないまま、
 一部をキャプチャしたい場合はキャプチャしたい範囲を選択します。




2. メニューの「編集」→「クリップボードにコピー」を選択し、
 「メタファイル・フォーマット」または「カラービットマップ」を選択します。
 (白黒でいい場合は「白黒ビットマップ」でOKです。)
  


以上です。


貼り付けたいところで「Ctrl+C」で貼り付ければ
クリップボードにコピーされていた回路図を貼り付けることができます。

形式によって画像の感じが違うので、
用途に応じて選んでいただくのが良いと思います。


メタファイル・フォーマットの場合

 回路図の表示サイズに関わらず一定のサイズでコピーされます。
 背景が透明で、高解像度の画像を取ることができますが、
 線が細いと感じることが多く、パワーポイントなどに貼り付けようとすると
 見えづらいことがあります。



(本画像はメタファイル・フォーマットで取った後に
jpgに変換していますので、イメージです。)
 

カラービットマップの場合

 回路図の拡大率によって解像度が変わります。
 背景が白いのと、回路を拡大するとメタファイル・フォーマットと同様に
 線が細くなりますが、比較的小さめにすると線がしっかり見えます。




(本画像はビットマップで取った後に
jpgに変換していますので、イメージです。)

ぜひPSIMで描いた回路図を様々な所でご活用ください!

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回路上にあるグレーの線は??

今回はお客様から聞かれる素朴な質問の1つ、
「回路を書く画面上にあるグレーの線は何??」
という内容について説明したいと思います。

PSIMを起動し、新規の回路ファイルを描く画面上には
デフォルトで「グリッド」と「グレーの線」が出ています。




この線はなんの線ですか?消せますか?という
質問をいただくことがあります。

この線は印刷の範囲を示した線です。

例えば以下の様に線が入っている場合、
用紙の設定は横向きに設定されており、
赤枠内に入った部分を1枚の紙に印刷します。



上図の場合は全ての回路が1枚の紙の中に収まります。

例えば回路を拡大して下図のようになった場合は
印刷すると1枚の紙には収まらず、2枚に分かれてしまいます。



また、PSIMのメニューの「ファイル」→「プリンター設定」を開き、
用紙のサイズや印刷の向きを変えると線の位置も変わります。



【A4横向きの場合】


【A4縦向きの場合】


線の表示を消したい時は下記の設定手順で非表示にできます。

■設定方法■

1. PSIMを起動します。

2. メニューの「オプション」→「設定」

3.「印刷ページ領域表示」のチェックを外します。

以上です。

【線を非表示にした場合】


ちなみに「設定」のウィンドウ内の「印刷」→「線の太さ」という
項目の数値を変えると印刷したときの線の太さが変わります。

残念ながらキャプチャでは太さは変わりませんのでご注意ください。

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【平地研究室技術メモ】磁気結合を有するインターリーブ方式昇圧チョッパの動作の概要  No.20140920 その1

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今回はNo.20140920 磁気結合を有するインターリーブ方式昇圧チョッパの動作の概要
です。
平地研究室技術メモ「磁気結合を有するインターリーブ方式昇圧チョッパの動作の概要」を元に回路を作りました。

まずはインターリーブ方式の昇圧チョッパ回路を作ってみました。
回路はこんな感じです。



シミュレーション結果を技術メモの中に出てくる波形と同じ順番に並べると
こうなりました。
この回路はα=0.3の結果です。



回路上のiD_sumの結果がきちんとid1とid2の合計になっているかを確認します。

波形同士の演算はSimViewを使って簡単に行うことができます。

■操作方法
1.iD_sumと一緒に波形を表示したいので、iD_sumのグラフの上でダブルクリックします。

2.「利用可能な変数」から「iD1」を選択して下にある矢印をクリックします。
 (下の方にあるテキストエリアに「iD1」が入ります。)

3.iD1が入ったテキストエリアに「+」を入力します。

4.「利用可能な変数」から「iD2」を選択して下にある矢印をクリックします。
 (下の方にあるテキストエリアに「iD2」が入ります。)

5.テキストエリアに「iD1+iD2」と入力されたら「追加->」をクリックして
「表示のための変数」に移動させます。



6.「OK」をクリックすると「iD_sum」と一緒に「iD1+iD2」の波形が表示されます。

波形は以下のようになりました。



結果を見てみるとiD_sumとid1とid2の合計は波形が一致していることがわかります。

次にαを0.3→0.5→0.7に変更して結果を確認してみます。

まずは既出ですが、α=0.3のときの波形。



次にα=0.5の波形です。



最後にα=0.7の波形です。



このままではiC2の波形が小さくなっているかどうかがわかりづらいので、
iC2だけ一緒に表示させてみます。

異なる回路ファイルの結果を一緒の画面で比較するためには
「Merge(マージ)」の機能を使うと便利です。

Mergeの機能の使い方は下記を参照してください。
https://www.myway.co.jp/psimcafe/?p=666

比較してみるとα=0.5のときのiC2が最も小さくなっていることがわかります。



磁気結合を有するインターリーブ方式昇圧チョッパについては
次の記事でご紹介します。

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※Ver.10.0.6以上のデモ版で動作が可能です。

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回路や波形をタブで表示する

PSIMを使っている上で知っていると便利な機能をご紹介します!

今回は2015年10月にリリースされたVer.10以降に追加された機能ですが、
とても便利なのでぜひ使ってみてほしい機能です。

回路を作っていると複数の回路を開き、色々見比べたり
参考にしながら回路を作るということもあると思います。

Ver.10以降では複数開いた回路を「タブで表示」することが
できるようになりました。

Ver.9.3以前にはない機能でデモ版でもご利用いただけますので、
ぜひこの機会に新しいバージョンのPSIMご利用ください。

▼PSIMのデモ版(機能制限あり、利用期限なし)のダウンロードはこちらから
https://www.myway.co.jp/products/psim/download/demo_request/index.html

■こんな時にご活用いただけます■

・複数の回路を開いて回路を比較したい。

・参考にする回路を見ながら回路を作成したい。


■設定方法■

1. PSIMを起動します。

2. メニューの「表示」→「アプリケーション表示スタイル」→
 「タブ」にチェックを入れます。



以上です。

設定して複数の回路を開くとこんな感じに表示されます。




SimViewにも同様の設定がありますので
チェックを入れておくと便利です。



また、回路を複数開いた状態でタブをクリックしたままドラッグし、
左右もしくは上下のスクロールバーあたりで放すと
回路を左右や上下に並べて表示することができます。






一度設定しておくとそのまま設定は保持されます。
とっても便利ですので、ぜひご活用ください!

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