2010年7月3日土曜日

太陽光システムシミュレーション(Li-Ion)



LTspiceにて太陽電池システムシミュレーションを行いました。一番上の
写真がシミュレーション結果の波形データの解説になります。構成は、

太陽電池
リチウムイオン電池
パワーコンデショナー(簡易版スパイスモデル採用)
DCDCコンバータ(簡易版スパイスモデル採用)
また、出力構成は、DCDC,DCACも対応しています。DCACコンバータの
簡易モデルが1つあると非常に便利です。

です。最終的な負荷も設定可能です。

SPICEシミュレーションで上記の構成で複雑な等価回路モデルを組み込んで
いますと、収束エラーが発生します。PSpiceではもっと収束エラーが発生
する感じですが、LTspiceの場合、収束エラーの頻度は少ないかも知れま
せん。今回は下記の設定で収束エラーを回避しました。

•.Options
•Gmin=1.0E-06
•Abstol=1.0E-03
•Reltol=0.1

シミュレーション時間も10秒かかりません。これは、タイムスケール機能
をスパイスモデル内で活用しているからです。

また、太陽電池モデルにつきましても、日射量データを含んでおりますの
で、このスパイスモデルはタイムスケール専用のスパイスモデルとなりま
す。ご注意下さい。

また、上記のシミュレーションは、LTspiceだけではなく、PSpiceでも
可能です。その場合の収束エラーの回避方法についてはケース・バイ・
ケースであり、上記の.OPTIONS情報が使えないかも知れません。

実際のシミュレーションの解析時間等は、下記のYoutubeをご参照下さい。
音声はなく、動画のみとなります。



[お問い合わせ先]
株式会社ビー・テクノロジー
電話番号:03-5401-3851
メールアドレス:info@bee-tech.com

リチウムイオン電池のタイムスケール機能

リチウムイオン電池のスパイスモデルのタイムスケールに関するご報告
です。タイムスケール機能を使用しない場合のシミュレーション時間は、
約7分間です。下記がその画面映像になります。



リチウムイオン電池のタイムスケール機能を有効にした場合のシミュ
レーション時間は2秒です。このシミュレーションは、リチウムイオン
電池の充電特性シミュレーションですので、構造は簡単です。

実際のアプリケーション回路はもっと複雑になります。その場合、
このタイムスケール機能は物凄い威力を発揮し、解析時間に大きく
貢献致します。

下記の画面映像は、タイムスケール機能を採用した場合です。




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リチウムイオン電池 充電条件設定シミュレーション




今回のリチウムイオン電池 充電条件設定シミュレーションは、評価
回路図の通り、B1の記述設定の通り、工夫しております。ここで、
パラメータ化することで、充電条件が設定出来るようになりました。

下記のシミュレーション結果の画面は、

上から

ICharge
Vbatt
SOC(%)

を表しております。タイムスケール機能を活用しているため、シミュレ
ーション結果の表示は、1sが1時間に相当します。シミュレーション時間
も1秒程度です。

バッテリー自体の条件は、

SOC=0(%)
timescale=3600

です。

充電条件のパラメータは、

rate=0.2
CAh=4400m

です。

このリチウムイオン電池のスパイスモデルは、充放電特性モデルです。
リチウムイオン電池のスパイスモデルのご依頼も承っております。
デバイスモデリングには2週間程度かかります。現在、ご提供可能な
スパイスモデルの種類は、PSpiceモデル及びLTspiceモデルの2種類
になります。

是非、ご検討下さい。

シミュレーションの使用感は下記のYoutubeの動画にてご参照下さい。




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リチウムイオン電池の充電特性のシミュレーション




LTspiceでリチウムイオン電池の充電特性のシミュレーションを行いま
した。このスパイスモデルは充放電特性モデルです。

上図がシミュレーション結果、下図がシミュレーションの回路図画面です。

大きな特徴はリチウムイオン電池にSOCパラメータとTIMESCALEパラ
メータを採用している事です。SOCはバッテリーの容量を設定出来ます。

また、タイムスケール機能は、過渡解析において、解析時間短縮に貢献
するパラメータであり、バッテリーを含む長時間の解析時間には欠かせ
ない機能です。

表示画面の1sが1時間に相当します。よって、上記の解析設定時間は、
10時間になります。実際のシミュレーション時間は一瞬です。2秒程度。

スピード感は、下記のYoutubeをご参照下さい。





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太陽電池のスパイスモデルのスペック

太陽電池のスパイスモデルにおいて、確認するスペックは、

ISC
VOC
Imp
Vmp
Pmax(=Imp×Vmp)

です。

これらが実際のスペックと合致しているかどうかを検証します。
太陽電池のスパイスモデルの採用時の注意点は、複数枚、
使用する場合、解析精度が悪いと、回路解析シミュレーション
全体の精度も悪くなります。半導体のスパイスモデルの解析
精度同様、%Errorが出来るだけ、5%以内のものを活用すると
宜しいかと思います。

上記の写真は、PSpice A/Dでシミュレーションを行った波形
データです。

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