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发表于 2010-5-5 14:07:05
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电力电子及电气驱动仿真 % i+ _& A; p9 z* H6 ~
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8 k9 ~+ Z3 E' {# V. ]7 KCASPOC是一个针对电力电子和电气驱动的功能强大的系统模拟软件。使用CASPOC可以简单快速地建立电力电子、电机、负载和控制量的多级模型。这个多极模型包括交互式电力供应的电路级模型、电机/负载的部件级模型以及控制算法的系统级模型。- q* L" H# M; L8 g, @# {: q) J m
9 \5 w; c5 A' g% E6 n目前所有商用软件中,只有CASPOC结合拖放建模的易用性、建模语言的高效性、仿真结果观测的实时性和最快的仿真性能等等于一体,而没有任何收敛性问题。CASPOC是最容易学习使用的高性能可视化建模和仿真软件。. V" g7 ^& G$ M* A- p
# Q" M; Y" ~' h5 }: mCASPOC应用于复杂电力和控制设备、系统的设计和仿真,例如:整流器,直流转换器,交流转换器,谐振转换器,动力工程,感应机,矢量控制,机械结构,有源滤波器,谐波,直流机械,步进电机等等。CASPOC在以下行业有广泛的应用:航空,汽车,运输,商用电子等等。 ?0 W$ y# }2 E. E# Z1 H- C1 A
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◆运动控制与变速驱动装置6 F$ ?& Z: p. U) J; J$ T
使用Caspoc软件可轻松进行马达驱动系统的分析与设计。Caspoc标准及专业版包含了电机和变速驱动装置的建模功能。它提供了一种简便有效的马达驱动系统建模与仿真手段。% e: T; g& N3 S# Q- R& Q1 h; n5 |
只需将电机连接到电力电子装置和机械轴,即可快速高效地建立起驱动系统。
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$ V* e% ~. |% _) v电力电子装置、控制回路、电机和机械传动装置的建模均在一张原理图中完成。同时有全部基本类型的机器与机械部件可供使用。
" Y. H0 B/ N m/ ?5 X只需将PI控制器、磁场定向控制器等综合控制库部件连接起来,即可快速、方便地建立起电气驱动装置。甚至还可使用C/C++等建模语言,创建出自定义的机器/负载模型。
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/ P( R4 y- g: Q* g+ I c+ H# ]
特色:% r' l7 j4 N9 o2 N
•通过运用abc-dq转换器、PI控制器和数字/模拟滤波器等现成部件,可极其轻松地建立起任何驱动系统的模型,并得到清晰明了的系统布局图。% s6 L& u9 |+ q3 t0 i9 t
•具备大量样例,图中所示的磁场定向控制器就是其中之一。感应电机矢量驱动装置(上图)和磁场定向永磁同步电机(PMSM)驱动装置均可直接实现。
- w4 w8 c4 m0 ^& D•如有需要,可采用Simulink耦合,将电力电子及电气驱动装置与任何Simulink控制模型耦合。4 Y, Y, N/ l9 o; N2 G
•可结合知名的有限元(FEM)仿真软件进行协同仿真或与之交换数据,任何新型电机均可应对自如。" _3 ]* ~5 f0 z ]8 M
电机:/ K* [* }! N: c8 \" k w
•永磁同步电机" g& S" s8 y: C$ I$ M
•感应电机(鼠笼式、线绕转子、单相)$ |# Y' ?" b' d) y
•同步电机与发电机,永磁及外励磁
5 C% R$ w# ]+ \! F0 k; c7 O7 @: d•永磁直流电机; p+ g$ X+ Z) f7 t1 ^
•无刷直流电机
- N% w1 |( T8 ^+ ?$ f# w( s4 L) J( |•串励及复励直流电机, V3 t- H8 o2 l9 h* a
•开关磁阻电机% E4 T9 H0 j) Z: h* ?( K4 D; M
•同步磁阻电机& A" B5 x, y5 B( G$ D7 K: v$ X u# x
•步进马达
2 [: B& T. t& W7 S, _6 i6 i0 Z; Y; c•车载发电机(直流及三相)& M4 a2 s2 X+ U2 m) A3 G$ I
机械部件:
8 Z, F% [9 Y! p' g) [0 E8 r•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
- \5 k$ r1 y4 E9 _•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
& x6 W2 P" r" ^1 m3 {$ S( l•速度、扭矩和功率传感器, }3 X! G' r& t" Q
/ z* E) }. k6 a5 R/ ~
总结:任何类型的电机均可简便、快速地建模。6 ~0 }( O, M% g- Y! z7 C
% d! m" R; _% A2 g/ E
* [7 S1 L9 `+ L; @6 b# b( i
! s w K; K$ T9 f" E◆数据交换与FEM协同仿真
+ c- N6 T& n1 Y, ]7 m1 f4 L运用详细的马达模型,可从电气驱动仿真中获取更多功能。Caspoc能与各种FEM软件包耦合使用。
" a$ s( P; ]* Q' k
; y! _" z S. C z! M) w' R7 YAnsys中的开关磁阻电机, M/ D/ ` c, f1 Y1 x6 B
9 P0 D2 i6 U/ o+ `# f' B; i; a$ }) z( H' x" W1 U z
! L. f5 i2 ~* N5 n3 ?
6 ^' r7 B) X: i
( @2 @7 o! _, W4 w. E' cSmartFem中的永磁同步电机
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+ s* y1 H/ k6 s# Z$ o9 o) c
) M/ F8 r* t/ J2 S
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- ]. v4 {3 h: Z, i
$ ^: g" }) Z& s5 | c3 a2 ^# WCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。 ' O% E4 o6 @8 j# ?
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+ R+ L$ {3 m3 {4 Q% }3 _. E* {+ G4 T
特色:8 J9 W! `) ~$ i+ } j x
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真/ s) H/ V2 T" s
• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
$ p+ I% U% h; K* T! ~- m• 通过FEM模型确定非线性机器模型的参数,然后采用后一模型进行控制优化
. b( p+ k, L5 f- r0 c% z• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
0 |/ E* ^' ~$ k1 M• 可结合知名的有限元(FEM)仿真软件进行协同仿真或与之交换数据,任何新型电机均可应对自如。
$ p) d2 ]5 Q- z0 t/ r: P线性执行器协同仿真
, W4 b7 A& |- @: J$ ?在Ansys中对线性执行器进行建模,在Caspoc控制下进行协同仿真。既可在Ansys中采用FEM和(或)多体动力学模型对机械系统进行建模,也可在Caspoc中建立一个基本的机械模型。& F$ W5 C3 \5 H( p% N
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$ K4 K: w) q+ k* q
u" o1 a/ e9 t" w
( y; o ]# D' v$ h, ~) K
3 i! y& g. B) o% h Y, L总结:可通过Ansys和SmartFem简便、快速地得到任何类型电机的准确结果。* o( r3 ^/ }; n( |$ H! ^+ A
3 Z4 J3 E% {1 [, z
, M8 X6 e, k. P% A: |) x8 a8 Y* f0 `* l5 C6 t! }
◆详细、快速的半导体建模
( u1 A% k2 M) d' K采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”,优化电力电子设计。
; U, M( N4 M; C5 y( ?; c/ @7 V6 g7 n2 x8 J! o& Q
IGBT逆变器损耗的快速仿真$ X" t D/ q2 e9 `$ e- v
( C. a: c2 x6 f( e0 a' E& [" X
! v6 G2 m: ]/ V( U: V
; h" s3 E! v- g- H5 }+ ~
2 h' Q) s7 |8 {4 ?+ x C
4 W! o6 }7 i' P( _半导体损耗快速预测模型
, u5 w8 f3 c7 F* `# i- }- S3 x+ m2 n& P9 l S
* v4 |! O" w5 `) V2 n2 `$ ^6 k( g) X+ \. g. P4 C0 j% n
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* `5 ?# x, M+ Y6 R. r1 g
MOSFET详细建模
. |! \# T8 W$ C; WCaspoc中的MOSFET详细建模,其中显示了上升与下降波形。' O$ e4 j8 A# U# y" j
$ `$ _: B. c% ?' J
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特色:: @+ Z+ H5 c+ y0 S) x' k2 ]+ W
•MOSFET非线性电容详细模型* d$ n) L1 t* P7 G3 H
•IGBT拖尾电流模型( O* K1 y# k8 p/ V, [2 e4 K; U
•二极管反向恢复模型" o! Z5 ~; I; ]8 @) a
•以快速损耗预测模型实现快速仿真9 ~0 [ R% a2 l' M$ c1 X! N
•与热模型耦合
6 C7 i' j8 K! Z; W7 U1 h' [•包含电路中的导线寄生电感和母线电容, B2 i. o: u' P5 `/ H: i
二极管反向恢复/ U9 l+ j5 L7 @( U( O% a
二极管反向恢复取决于最大正向电流以及关断期间的斜率。在随后各次仿真中增大电感,可提高关断电流的斜率,进而降低反向恢复电流。
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& t$ Y s! a' z! C# j
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# ?$ o2 B3 K$ f% J& V+ h' Y( L- }+ \5 j' [6 u z, U- F( g+ f8 ]6 l
总结:可以简便、快速地使用半导体详细模型或者损耗预测模型。& |" D4 H. B3 G5 \1 P
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, `" ?* _) S* v
7 P# f" s0 }: b$ w
◆散热片建模. K5 I- B+ x% _8 K
依据详细的散热片模型,对电力电子设计进行效率和发热估计。依据基本散热片模型或者Ansys的详细热模型,准确预测所做设计的热行为。/ K; u) Y* L7 {# {; I/ O9 `
带散热片和隔热层的TO220
) |8 y6 X: X9 G4 v
8 n! T: w& K6 g) z2 t4 b( h, ^# N
& ?/ F" T: J; G* V4 k$ F R# ^% }
) E9 R* f! R% h& [; C3 RIGBT结温详细模型
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F3 o! f4 W+ t3 e% k4 D+ Y7 Q8 \ D
. `% v8 ]8 X9 W3 ^特色:+ q) C* T& r7 p) r! V- \- h& u4 s) H
•散热片模型与半导体模型直接耦合
$ Q3 ~7 P0 h3 ]! V! L0 z•预定义导热材料特性
5 q: Q A6 ?9 `$ ~3 d' i( g•现成的散热片模型
0 S& B+ L7 i" _•热模型可从Ansys直接导入Caspoc- u" o. Q# n$ ~+ Z- `( |
热模型
3 f, \2 M0 u" z9 y; P, @需要热模型来准确预测半导体损耗。半导体损耗依赖于结温,而结温又是半导体自身以及周边半导体功率损耗的函数。在Caspoc中,可以使用现成的散热片模型,也可以使用Ansys中的详细模型。, N& u+ h' l9 m+ j
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3 z* N$ k* w0 h
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+ p4 s- a# h2 u4 y; ~9 e& I) f
8 Y3 R! c3 q* v0 Y0 {* j$ }/ A
2 C: g$ ]- p v& V0 i. ?
. K- Y" W; b8 x! K& C) h7 ~总结:既可使用预先定义的热模型,也可简便快速地定制热模型。# N2 {' n( v2 \. L; V( h6 o% j, R
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& M/ \2 n1 E& R5 e◆汽车动力管理
( Z0 W/ A: C" ?# Z针对多种负载应用进行汽车动力管理优化与测试。同时针对所有用户,对整个电力网进行建模。可观测蓄电池充放电以及发电机产生的谐波。此外还可建立负载突降以及模拟电力网的稳定性。
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/ C5 X* E" @* e2 P汽车动力管理(含负载突降)+ W3 Q+ ~4 I4 c3 L+ H! j
+ B: b( J( |4 x8 W
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% N6 H; ?8 V* V' F# F
8 E" z. z7 x. M7 P/ o* b
% J9 `4 Z9 W" R p8 R3 `( |4 OIGBT火花塞点火控制
7 ~$ w. h' k$ ~' `) ]6 x
. t: Q0 a3 E9 i
( n$ z' M I/ L8 g6 ^. t# }( c; p
q7 r) _; T1 \ ?- m
; d; Y% V+ o- q0 W4 |( o; {4 \: `特色:4 \( Y R8 F( N0 ?+ h
•发电机详细模型,包括六脉冲整流器和控制器
+ r: c. @. r; H4 b4 W" p* m& s$ f•蓄电池荷电状态(SOC)及充放电阻抗模型。
+ x7 R- w5 s% @•高压火花塞模型8 l" i1 U, l' Z' g$ M) H5 ~
•双向直流电源的限流与电流效率模型
; L1 ?8 V: X) |& D•动力管理传动循环2 E' x4 O5 X2 D( q2 a
双向直流变换器5 d! B" W! p4 Z, M
电力电子装置在汽车领域的应用初见端倪。除控制发动机、交流发电机和闪光信号灯外,还可控制马达及其它车载执行器等几乎所有装置。下图是HEC(混合动力电动车)中双向转换器的详细模型,该转换器用于在蓄电池电压与总线高压之间进行转换。
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) J7 A& H7 T" r8 I; ]& i2 k! i6 \5 B5 f- g3 T
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* P& w, t0 S4 ^. L, P9 }8 ]8 @* ]% l2 w" @- T Z2 m
总结:简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
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# K7 v2 s7 W3 V& h/ J◆绿色可再生能源
1 h# Q9 S' ~' l6 m$ ^绿色可再生能源是今后的发展趋势。采用Caspoc进行绿色能源仿真,可帮助您始终走在时代的前列。提供太阳能电池、风轮机和燃料电池等模型。
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带逆变器的太阳能以及电网供电线路
" c: f6 o0 ]2 |. u' r
3 ]5 p3 y3 ~* `+ u, \7 U& u* @8 E9 l" ]2 D! u6 e
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" H& k7 P# i; R! }% Y8 S! Y
2 h; X& r* {# O, W5 M5 l风轮机模型
t' J* T0 ^( q4 {$ s* o
1 i5 L5 {7 F+ `+ M1 j1 U% \4 x4 U5 ]1 r8 T6 w9 W5 E3 a
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' f/ e4 f! r# O( B' n双馈感应风力发电机
6 I4 a H* R U0 y( d+ H$ w9 h风轮机经刚性轴和齿轮箱连接到DFIG(双馈感应发电机)。发电机转子通过逆变器取电。DFIG发出的电力被输入主电网。* f5 O) ]$ i: ]4 W, H5 P
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特色: D; T3 r: T. j' F- M
• 负载依赖性太阳能电池模型
! u$ h7 j. F, T3 s• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
/ V& Q; d% K: j4 ?5 S• DFIG(双馈感应发电机)5 c2 t3 e6 l' v" E) T% i
• PMSG(永磁同步发电机)5 h9 b2 ?4 n. ^& l' l( m6 H, n2 s
• 行星齿轮、刚性轴
5 {% L4 P9 V3 o v4 U& k) p9 P• 风速特性
5 c5 \9 x0 w5 z1 a+ x! `3 N• 采用CFD方法得到的负载依赖性燃料电池模型,或燃料电池详细模型
8 |, E- W S, a燃料电池0 i1 n" q5 h5 f5 |$ A) j5 x5 `( l. k
可采用CFD软件包,基于电压-电流关系建立燃料电池模型;也可建立包括氢气压力和温度在内的详细燃料电池模型。
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* ] Z3 I4 S5 E# |2 m
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& T* ?& ~4 W4 Q F3 u- m总结:简便、快速地位居绿色能源设计的前列,构建更加美好的未来。 |
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