ゼロからわかる回路シミュレータPSIM入門

ゼロからわかる回路シミュレータPSIM入門

パワーエレクトロニクス技術の研究開発に特化した回路シミュレータPSIMの使い方をパワエレ技術の基礎を交えて解説。

ジャンル
発行年月日
2019/06/13
判型
A5
ページ数
192ページ
ISBN
978-4-339-00921-7
ゼロからわかる回路シミュレータPSIM入門
在庫あり

定価

2,970(本体2,700円+税)

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  • 内容紹介
  • まえがき
  • 目次
  • レビュー

パワーエレクトロニクス技術の研究開発に特化した回路シミュレータPSIMの使い方をパワエレ技術の基礎を交え解説する。初心者でも平易に回路を組んで動かし,波形やデータを確認することで理解を深めることができるよう構成した。

電子回路設計の初心者が電気回路についての学習を始めると,最初から難しい数式がでてきて興味を失ってしまうことや,回路の動作がイメージできなくなることが多々あります。また,書籍に記載されている回路やその動作原理を読んだだけでは,すべてを理解するのは容易ではありません。やはり,実際に回路を組んでみて動かし,波形やデータを自分の目で確認し,初めて本当の理解を得ることができるのだと思います。しかしながら,実際に各種の電子部品を使って回路を組み立てながら学習を進めると,多くの時間と費用がかかります。このような問題を解決してくれるのが,回路シミュレータを用いた学習です。

本書では,パワーエレクトロニクス技術の研究開発現場で広く普及しているPSIM(ピーシム)と呼ばれる回路シミュレータの使い方とパワーエレクトロニクス技術の基礎について学びます。PSIMでは無期限で利用できるデモ版が準備されており,Webページから無償でダウンロードして利用することができます。またPSIMは,感覚的に回路を作成できる使い勝手のよいユーザインタフェースを備えており,シミュレーション結果である電圧電流波形も簡単に確認することができます。つまり,PSIMを利用することにより,安価で効率のよい学習を進めることができるのです。

PSIMは,パワーエレクトロニクス技術の研究開発用途に特化した回路シミュレータです。パワーエレクトロニクス機器の開発でよく使われるインバータやチョッパなどの多数のサンプル回路が準備されています。また,パワーエレクトロニクス機器につながるモータ,リチウムイオン電池,太陽電池などの多数の負荷モデルも準備されています。PSIMについて学習してうまく活用することができれば,パワーエレクトロニクス機器のシミュレーションを簡単に行うことができます。大学や企業の技術者の方々が活用すれば,研究開発の効率を大幅に向上することができるでしょう。

本書の執筆にあたっては,回路シミュレータを使った経験がない方でもPSIMの使い方を習得できること,パワーエレクトロニクス技術の初心者でも事例として記載した回路解析手法やアプリケーション事例を理解できること心掛けました。回路シミュレータの説明では,原則PSIMのデモ版で使用できる機能のみを使い,学習を進められるよう配慮しました。本書が,回路シミュレータやパワーエレクトロニクス技術の学習を始める方々にとって,理解を深める一助となることを心から願っております。

最後になりましたが,本書の執筆にご協力頂きましたMywayプラス株式会社の加舎栄彦氏,山岸歓氏,朝日直子氏,譚文静氏,そして松野知愛氏をはじめ,多くの皆様に心より感謝致します。

2019年4月 一般社団法人 日本パワーエレクトロニクス協会 理事長 相薗 岳生

1. PSIMとは?
1.1 回路シミュレーションって何だろう?
1.2 PSIMって何だろう?
 1.2.1 PSIMの特徴
 1.2.2 PSIMの構成
 1.2.3 さまざまなオプションモジュール

2. デモ版をインストール
2.1 デモ版PSIMをダウンロードしてみよう!
2.2 デモ版PSIMをインストールしてみよう!
2.3 トライアル版PSIMについて

3. 回路シミュレーション基本操作
3.1 サンプル回路を動かしてみよう!
3.2 自分で回路を組んでみよう!
 3.2.1 新規回路ファイルの作成と保存
 3.2.2 PSIM画面の便利なボタン
 3.2.3 素子の配置
 3.2.4 配線の接続
 3.2.5 測定ポイントの配置
 3.2.6 シミュレーション条件の設定
 3.2.7 シミュレーションの実行
3.3 SimViewの操作画面
 3.3.1 SimView画面の便利なボタン
 3.3.2 波形データファイルのマージ機能
3.4 サンプル回路の活用事例

4. さまざまな回路解析手法
4.1 過渡解析
4.2 周波数解析
4.3 パラメータスイープを用いた解析
4.4 FFT解析
4.5 オシロスコープを用いた解析

5. さまざまなアプリケーション事例
5.1 交流と抵抗,インダクタ,コンデンサの関係
5.2 ローパスフィルタと伝達関数
5.3 インバータの動作
 5.3.1 抵抗負荷
 5.3.2 容量性負荷(抵抗と容量の直列接続)
 5.3.3 誘導性負荷(抵抗とインダクタの直列接続)
5.4 モータドライブ
5.5 太陽電池からバッテリへの充電

6. PSIMの便利な使い方
6.1 途中結果保存機能
6.2 スクリプト機能
6.3 データシートキャプチャ機能
6.4 便利なカスタマイズ
 6.4.1 ツールバーのカスタマイズ
 6.4.2 キーボードのカスタマイズ
 6.4.3 素子パラメータのデフォルト値の設定
 6.4.4 カスタマイズ設定の別パソコンでの使用
6.5 制御をC言語で書く
 6.5.1 Cブロックの使い方
 6.5.2 シミュレーション回路
 6.5.3 シミュレーション結果

付録A ほかのツールとの連携
A.1 連携ができるソフトウェア一覧
 A.1.1 JMAGとの連携シミュレーション
 A.1.2 MATLAB/Similinkとの連携シミュレーション
A.2 JMAGとの連携
A.3 MATLAB/Simulinkとの連携
 A.3.1 初期設定
 A.3.2 シミュレーション回路
 A.3.3 Simulinkと連携するためのPSIM側の回路の編集
 A.3.4 MATLAB側の操作
 A.3.5 Simulinkと連携するシミュレーション例
 A.3.6 SimulinkからPSIMへのパラメータの受け渡し

付録B モデルベース開発
B.1 パワーエレクトロニクス分野でのモデルベース開発
B.2 ラピッドコントロールプロトタイピング(RCP)
B.3 リアルタイムシミュレーション(HILS)
B.4 モデルベース開発の発展(仕様書としてのPSIM)

本書内で紹介しているダウンロード可能なPSIM回路一覧
関連Webページ

読者モニターレビュー【Y.N.様(大学生)】

デモ版をダウンロードする環境構築から制御をC言語で書いてみる例まで掲載されていて,パワーエレクトロニクスに特化したソフトウェアのPSIM(ピーシム)を入門から自分で制御するまで学べる1冊です。PSIMの画面画像が十分に掲載されているので,ソフトウェアを動かしながら,読み進めるのに適しています。
日本パワーエレクトロニクス協会が監修した本書は,非常に信頼性・専門性共に高い内容ですが,PSIMの画面画像や易しい文章のおかげで読みやすいと感じました。MATLAB/Simulinkとの連携についても付録で丁寧に説明されており,理解から実装への今までになかった橋渡しとなる参考書ではないでしょうか。

★PSIM 関連情報については,下記Mywayプラス社のWeb ページを参照ください。
PSIMの紹介
本書1章とあわせてご覧ください。
https://www.myway.co.jp/products/psim/what-is/index.html

デモ版PSIM のダウンロード
まずはデモ版をインストールしてみましょう(本書2章参照)。
https://www.myway.co.jp/products/psim/download/promotion.html

Professional 機能の詳細
本書では,原則デモ版で使用できる機能を用いて解説しておりますが,さらに先を知りたい方へ。
https://www.myway.co.jp/products/psim/what-is/modules/professional.html

各オプションモジュールの機能
オプションを組み合わせてより高度なシミュレーションが行えます。
https://www.myway.co.jp/products/psim/what-is/modules.html

PSIM のマニュアル
様々なマニュアルがPDFファイルで準備してあります。
https://www.myway.co.jp/products/psim/download/manual.html


★PSIM ファイルのダウンロード,本書掲載図のカラー版,PSIMに関する質問が可能なコミュニティサイトは,下記一般社団法人日本パワーエレクトロニクス協会のWeb ページを参照ください。なお,下記のページは協会の会員登録が必要になります。
PSIM ファイルのダウンロード
本書で紹介しているPSIM回路のうち,図のタイトルの最後にDLマークがあるものはこちらよりダウンロードしてお使いいただけます(詳しくは本書p.180をご覧ください)。
https://pwel.jp/tech_infos/4

本書掲載図のカラー版
https://pwel.jp/tech_infos/5

PSIM に関する質問(コミュニティサイト)
URL にアクセスし,質問カテゴリー「回路シミュレータPSIM」を選択して質問を投稿してください。
https://pwel.jp/community