PSIM Makaleleri

[taydin]

Güç elektroniğinin de fakto simulasyon programı olan PSIM'in akademik lisansını aldım. Bu program, SMPS, motor sürücü, yenilenebilir enerji sistemleri tasarımında endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunun dışında, ayrıntılarına daha hakim olmasam da manyetik componentlerin ve elektromekanik sistemlerdeki menanik yüklerin de simulasyonunu yapabiliyor. Ayrıca yarı iletken anahtarların kullanıldığı güç elektroniği sistemlerinde bu anahtarların termal davranışını da simule edebiliyor.

Geleneksel devre simulasyon yazılımlarına ve MATLAB'e hakimim, ama PSIM ile daha önce çalışma fırsatım olmadı. Bir yandan kendim de öğrenirken, bir yandan da bu konu ile ilgili makaleler ve gerektiğinde de videolar çekeceğim. En temelden başlayacağım (Buck converter) ve karmaşığa doğru (resonant converterlar) gideceğim. Buck converter her ne kadar basit bir topoloji olsa da, o yapının çalışma şeklini BÜTÜN ayrıntıları ile anlamadıktan sonra diğer topolojileri tam olarak anlayıp etkili bir şekilde tasarım yapmak mümkün değil. O yüzden buck converter'in bütün ayrıntılarına gireceğim.

Bu makaleleri, forumun makale özelliğini kullanarak yazmayı düşünüyorum, ama ne kadar verimli olur emin değilim. Eğer olmazsa makaleler için ayrı bir bölüm oluşturabiliriz.

 

[Dede]

PSIM Altair tarafından satın alındıktan sonra tadı kaçtı.
Çok çok fazla alt modül war ve sadece akademik lisansta sanırım tüm modülleri dahil veriyorlar.
En çok yetersiz kaldığı durum TRAFO gibi (indüksiyon ocakları çok özel bir alan) simulasyonu.

 

[mechanic]

youtuber ol para kazandıralım. üye oluruz.

 

[hakan8470]

Evet youtube daha iyi olabilir, buralarda da tartismasi ve videosu, videolarin altinda da mekatronik linki

 

[taydin]

Evet Altair satın aldıktan sonra ne oldu anlamadım, ne lisansı yenileyebildim nede maillerime cevap alabildim. Bir daha da bakmadım. Güç elektroniği simulasyonunda PLECS ve Simetrix yazılımları diğer alternatifler, ama ikisi de oldukça pahalı.

 

[Taçsız Kral Pele]

PSIM candır. Bunu kullanmayan adam güç elektroniğinin simülasyon hızını anlamamış demektir.
PSIM'den sonra bana LT Spice gösterdiler. Dediler ki beleş vs. Dedim alın o beleşiniz sizin olsun. Altair olmadan önce bir firma lisans alırken bana da eşantiyon almıştı. Altair satışından sonra benim versiyonda, sanırım 21 ya da 22 olacak emin değilim, bir sabah kalktığımda tüm modülleri açmışlardı.

Özellikle PV simülasyonunda kraldır. 500-1000kHz anahtarlamalı sistemleri bile hızla yapar.

İnternette kırıkları bulunabiliyordu diye biliyorum.

Kısa lafın özü, elimizde böyle bir program varken kullanmamak 2024 yılında taşı taşa sürtüp ateş çıkarmakla eş değerdir güç elektroniği için.

 

[Dede]

PSIM inde diğer programlar gibi kullanıcılar tarafından sıkıntılı tarafları wardır.
Aynı sıkıntıyı Altiumda göremezsiniz.
Örnek veriyorum:
Versiyon 21 ile yaptığınız bir çalışmayı versiyon 22 veya daha sonrasıyla açabilirsiniz.
Ama versiyon 20 veya daha öncesi versiyonla açamazsınız.
Bu kullanıcıyı sömürmeye dayalı bir yöntemdir.
Altium designer da ise en son versiyonda çizseniz en ilk versiyonunda açarsınız ancak bazı versiyon yenilşiklerini desteklemez yada o özelliklerle yapılmış olanlar devre dışı bırakılır.

Bu yüzden bir şirket içinde bile birinden diğerine data aktarmak solidworkte de psim de de büyük problem teşkil etmektedir.
Programın tüm cazibesini yitirmektedir.

Sonuçta yıllık kiralama yöntemiyle sömürünün üst segment kapılarını aralayıp 365 paketlerini sürmüşlerdir piyasaya.
Bir çok firma versiyon sıkıntısı yaşadıkça bunlara dönmek zorunda kalacaklardır.

Benim asla tercih edeceğim birşey değildir.
Paranızı sayıp sahip olamadığınız bir program kullanımı yöntemi.

 

[Taçsız Kral Pele]

Dedecim bize işe yarar güç elektroniği simülatörü önersene o zaman

Fluke gibi PSIM ve PLECS de kırmızı çizgimdir.
LTspice ya da Qorvo'nun yeni çıkardığı Qspice da iyidir ama ömürden ömür yer özellikle yüksek frekans işlemlerinde.

En iyisini ben söyliyim PSIM + LtSpice akuple çalışmak gerçeğe yakın en iyi çözümü verdiği kanısındayım.

@taydin hocam, PSIM Simulink ile Matlab'e de akuple oluyor. PSIM içinde LtSpice çalıştırabiliyorsun öyle bir program bu arkadaş. Videoları var nette.

 

[hakan8470]

Linux ta bunlara yakin calisan bir sey yok mu? GNU lisanli vs.

 

[taydin]

Valla PSIM işi karışık. Kaç para olduğu belli değil. Ama genelde büyük firma bir şeyi satın aldıysa fiyat da büyüyor.

PLECS'i 1 yıl bedava kullandım. Kendileriyle iletişime geçmiştim ve forumdan bahsedince 1 yıllık lisans verdiler. Aktif olarak kullanıp forumda içerik üretebilseydim lisansı yenilerlerdi, ama fazla içerik koyamadım. O yüzden sormayacağım bile yenileme için.

Ama Simetrix'i tekrar ele alacağım. Bedava versiyonu ile yapabildiğim kadar çalışma yapıp, yetmediği noktada paralısına geçeceğim.

 

[Taçsız Kral Pele]

Proteus u da unutmayalım

 

[Dede]

Bende 4 ayrı PSIM lisansı war. Altair satınalmazdan önce almıştık 3. yü.
Altair aldıktan sonra sözleşme dahilinde bir versiyon yükseldi eski versiyon kuramıyorum çalıştıramıyorum artık.
ilk aldığım 2 lisanstan birisi 11.5 te kaldı.
Akademik bir lisansım war o da maalesef 2022 de takıldı.

Şimdilerde bir arkadaşımız PLECS ile bişeyler yapmaya çalışıyor ben hiç bulaşmadım.
Lakin ne çıkacağını henüz bilmiyorum.

Altium designer da da aslında devre simulasyonu war ancak kütüphane dosyalarında Space ilişkisi olması gerekir tasarımların.
Altium lisansımda war 2025 e kadar. Ancak kendi kütüphanemi yapmış olmam nedeniyle maalesef simulasyon olayı bende yok.

Proteus Live Simulating özelliği ile ideal olmasına rağmen hiç verimli değil.
Sürekli erorr vererek programı durduruyor.

Yeni bir motor yazılımla çok çekirdekli kullanıma açıla bilse başka programa gereksinimim olmazdı.

Her güzelin bir kusuru war sonuçta.

@Taçsız Kral Pele Kelin emi olsa başına çalar.
Ben şikayetlerimi ve programların pürüzlerini dile getirmeye çalıştım.

 

[taydin]

PLECS çok iyi tasarlanmış bir simulasyon sistemi gerçekten. Python entegrasyonu da var. Ama daha çok teorik komponentler vardı kendi kütüphanesinde, piyasada bulunan komponentler fazla yoktu. Eğer programlamadan anlıyorsan, PLECS kullanmak çok doğal hale geliyor çünkü bütün yapılandırma ve simulasyon bloklarına erişim programlama kalıplarına benziyor. Mesela bir bloğa tek faz da girebiliyor üç faz da. Eğer üç faz ise, fazların parametrelerin bir array içerisinde yer alıyor.

 

[taydin]

Sabah elimdeki lisansın yenilenmesi ile ilgili eposta attım PLECS geliştirici firmaya. Şimdi dönüş yaptılar ve lisansim 1 yıl daha uzatıldı

Bu arada şimdi yeni sürümü indirirken farkettim, piyasadaki birçok MOSFET, IGBT ve GaN komponentler ile ilgili termal modeller var. Bu termal modelleme işini en temelinden anlamak lazım.

Thermal Semiconductor Models for PLECS | Plexim

www.plexim.com

 

[Taçsız Kral Pele]

Sonuçta ideal dünyaya yaklaşmak çok zor. İş başa düşüyor

 

[Dede]

Sabah elimdeki lisansın yenilenmesi ile ilgili eposta attım PLECS geliştirici firmaya. Şimdi dönüş yaptılar ve lisansim 1 yıl daha uzatıldı

Bu arada şimdi yeni sürümü indirirken farkettim, piyasadaki birçok MOSFET, IGBT ve GaN komponentler ile ilgili termal modeller var. Bu termal modelleme işini en temelinden anlamak lazım.

Thermal Semiconductor Models for PLECS | Plexim

www.plexim.com

Termal modellemeler simulasyondan gerçek hayata yansıması açısından ne kazandıracak bize.?
Soğutucu tasarımı mı yapacağız bu sayede?

Aslı önemli olan sinyaller, gerilimler, akımlar, frkanslar ve dahi istenmeyen harmoniklerin ortaya simulasyonla çıkarılabilir olması olsa gerek.
Zira kullanılacak yarı iletkenlerin termal yapısı ve nasıl kullanılması gerektiği zaten datasheetlerinde mevcut.

Mesela bir trafo yada şok bobininin doyuma girmesi halinde, yada ilk enerjilendiğindeki inrush karakteri karşıma çıkaracak bir simulasyon daha öncelikli olsa gerek.

 

[taydin]

SOA belirleme açısından önemli. Bir de eğer sistem simulasyonda istenen termal performansı sağlamıyorsa, gerçeğini kurmanın bir anlamı kalmıyor. Simulasyonda termal performansı iyi olup gerçek hayatta gene sorun çıkabilir, ama simulasyonda çalıştırdıktan sonra, gerçek hayatta daha az sorunlar karşılaşırsın diye düşünüyorum. Ama güç elektroniği devresi tasarımı tecrübem yok, inşallah öğreneceğiz

 

[Dede]

SOA nedir bilmiyorum.
Ancak güç elektroniğinde yarıiletken iletim direnci üzerinden ortaya çıkan termal güç kayıplarının ne olduğunu biliyorum.
Her yarı iletken tam iletimde ya direnç yada üzerine düşen gerilim karşılığı olan direnç gibi davranır.
MOSFET lerde açıktan direnç hesabıla ama diyot yada transistör gibi elemanlarda iletim yönündeki gerilim kırılmasıyla güç kayıpları hesaplanır.
Tristörlerde de öyle.
25000 amperlik bir tristör üzerinde iletimde iken 10 volt düşüyorsa ortaya çıkan ısıl enerjiyi siz hesaplayın artık.

Biz megawatt larla inverter yaptığımızdan bizi ancak su soğutmalı sistem paklıyor.
Mesela 3 faz 575 volt 700 amper AC tristör gurupları için tasarladığım bir ünite..

 

[Taçsız Kral Pele]

"Termal modellemeler simulasyondan gerçek hayata yansıması açısından ne kazandıracak bize.?
Soğutucu tasarımı mı yapacağız bu sayede?"
"SOA nedir bilmiyorum."

Takur tukur tasarım yapıyorsunuz demektir o zaman, isterseniz triyon wattlık tasarım yapın. Optimizasyon yapılmamış demektir.
Mühendislik optimumu bulma sanatıdır

Aşağıdaki videoyu izleyin anlayacaksınız demek istediğim.
Videodaki çevirici 2kW gücünde. Hem de küçücük bir fan ile soğutuluyor.

Simulasyonun gücü olmasa bunlar çok zor ve bu sürelerde çıkması imkansız...

İşte neden ülkede Vicor, SynQor gibi modüller çıkmıyor, hep bu mantıktan...

 

[ex_machina]

Şimdi @Dede cim olaya sadece termal modelleme gözüyle bakma. Mesela aklına ilginç bir topoloji geldi, ya da hali hazırda kullandığın devrenin daha farklı bir versiyonunu düşünüyorsun vb. gibi durumlarda simülasyonlar çok işe yarıyor. Seni binlerce kW'lık devre kurup ölçüm yapma zahmetinden kurtarıyor.

Sadece bunula da sınırlı değil. Yukarıda bahsettiğiniz istenmeyen harmonikler. inrush akımı, bobinin doyuma gitmesi... İşte bunlar tam simülasyonu yapılacak şeyler. Çünkü bu tür kısa zamanlı, geçici etkileri gerçek hayatta ölçmek çok zordur.

"Simülasyon sonuçları gerçek hayatla örtüşmüyor" geyiğine de aldırış etme hocam. Aslında simülasyonlar gerçek hayata bayağı yakın sonuçlar veriyor. Ama bunun için devreyi ve devre elemanlarını çok ayrıntılı şekilde modellemek gerekiyor. Dış güçler gerçekçi devre modelleri oluşturmamızı engellediği için biz simülasayonlarımızı ideal modellerle yapıyoruz. Ondan hep böyle oluyor.