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电力电子及电气驱动仿真 9 P" o! _4 n( ?7 N: l
8 s( }( h) V, ~/ I+ W# h8 [, G
% v; M5 l; g- PCASPOC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。
! R% q: H- S( j4 W1 K' K 3 e' b* R, \% q5 Y, F5 w; H" J5 |) A
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。
0 w! h, S/ ^6 Q
/ F$ J' f y6 S1 V/ p" T4 Y) ~CASPOC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。" A3 D e: L3 Q/ }0 }
$ ]& m( `# H1 f
( z4 ^# b+ u, c+ T# o◆运动控制与变速驱动装置
: U" R% p" H, S" f3 C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。
; J7 G6 `/ w, h# k$ g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。# b+ }0 O q/ B: T
# S2 m: k+ j) r* H) b
$ {; m3 {. }+ _3 N! F( H2 ]8 s& R5 y4 M
% n9 H% |! ^" `8 ^& ]7 e
( n- Y0 u+ }- H( O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。
- q K6 Q: w7 d* M+ p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。
; e6 W( u4 K6 K/ }3 L# c. M; b; L$ ^" t, V) r8 [$ T: T& _
! U& E7 \ Z" { ?7 r+ H7 l
! W, e5 K: Z! g1 t( J 特色：
- v2 N# R# W: y4 e5 A9 _•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。
3 r$ ^+ J7 X" x+ ~% u1 H, Z•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。
$ Q# O8 t5 G O; f. p•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。
% q* Y n% g9 E5 c( J•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 B h' @% c" p5 X& I
电机：) A0 A- Z. ~" f/ Y! I/ V
•永磁同步电机$ C- |% S9 }7 \# h+ L% P
•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）, z$ f) h! x# S% s; Z
•同步电机与发电机，永磁及外励磁5 K5 W: n6 }6 a8 A7 H) ?! w5 y
•永磁直流电机
- Y5 E" N' y+ Z•无刷直流电机2 a" h: m+ @" @5 @5 t( d
•串励及复励直流电机
: ^, L* L( @& O0 e) q X L•开关磁阻电机% q/ E# v" E& P$ ] f) B
•同步磁阻电机! P1 u2 A$ ~, n6 c# q
•步进马达
6 K( y4 T( b o4 J: {4 h•车载发电机（直流及三相）
( Q+ p& ^. t( H7 {机械部件：
8 l& D" x* y t5 a4 X, T9 j) `•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
# T5 W" H4 m+ }% D7 b1 B' a4 z•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
% m& s4 Q2 R6 s* E t9 Z* s9 Q6 G( ~•速度、扭矩和功率传感器2 s9 z6 Z. [& y: n
1 [: r- h L V ?5 i! E) E. U总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。5 w/ T% W: L8 h8 r
* Z8 D V. X6 o2 ]
0 p a" ?: i1 K, Y* M8 U7 `, Q, F" z0 Q
& ]/ |3 p+ G: H4 s5 u1 U◆数据交换与FEM协同仿真8 z$ x, a; p, w) ^9 C1 p
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。
$ D4 f) m' q% q0 e- V" |
+ Q" ^" h/ {0 m7 d5 [9 o" y/ zAnsys中的开关磁阻电机
4 s( G1 y7 _ z, M& ]3 y c
' \0 n/ a3 ^. D
9 Q! W* Q2 K) N/ [
, [- |2 z: E3 ~6 ~4 J! ~+ Q
2 N! a0 E5 F3 {) f, T
5 k2 b+ I. v' N( |/ f* fSmartFem中的永磁同步电机
+ j, f& M4 x9 B7 i1 [( R( J! O
6 X9 L9 T+ P/ m( z2 d3 O* e) N) H+ Y" b: m& w8 J5 E$ q: U0 O7 s
6 [; c1 U. w8 e+ i& Z1 w
+ g' @# T, m8 j* F- @3 c; Q: }- i# `$ ^& X* h3 C4 v4 n
9 r2 P# G) R9 U' j
Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。 ' a1 G: C8 i, @, K
( V7 x- m* ^+ Z# g/ e# H; C+ H
% S0 y3 U: ]* m. o. A
& _7 t1 I5 L# l; c# n特色：' u: g& m& U+ Q% z0 b
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
0 C; O' j! z1 {* f• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗7 U4 f* a6 i) S2 X
• 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
2 Y" W7 N# o* Z; C F: `$ E• 静态参数、查找表和暂态协同仿真; ?8 R* Z* r b. R4 B8 A/ s% I( r
• 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。
/ x' M+ Y7 v; k) g' q线性执行器协同仿真
; R- o% f+ I+ o0 x9 {3 s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。
8 b5 @5 k" H N) Q8 H$ I G* Z
- [2 `/ E+ l* B2 }. a+ L Z5 l8 O6 Y& B' N: i
) `. r8 Z; f* f
/ v& A- Y1 Y; R9 r+ ]7 b; u
5 p6 S _3 O4 ? 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。
+ y6 t- Y7 r [! \* D% f2 g7 ~1 |7 |4 p; c
; ^$ @% \1 a E4 F% c' W' f& j1 |( J, D6 X W& ]
◆详细、快速的半导体建模
( q1 r: [, p' `4 Q采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。6 M/ B1 }" v0 E, _5 |8 V
% T* q1 b% Z* Z7 d* P ^1 e8 @7 i
IGBT逆变器损耗的快速仿真5 U2 G) P9 l' s
+ l2 c9 K6 `! P
/ H. g/ ?+ M9 a9 k, c' _! y9 I
. [# T, j; |/ x9 [; q: X
* @. D! T; g, F5 c1 | `9 |% ?7 T `
半导体损耗快速预测模型
6 d, c5 p2 e* b, Y# A9 J* f$ x. g 4 h( a i" P4 O# P8 V6 K' M8 _
) f$ U, A9 ?8 l3 y3 b2 a
8 m$ B7 `1 q% ~0 h
$ F! g0 `: a, y5 V* s* z
- \9 x0 H" B0 C/ AMOSFET详细建模
8 F. a, S) R) p# E- J) V% TCaspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。
4 [( Q# ^, |% V k: p5 a- _' `3 U/ I* g; z8 ]0 W
% G' W5 Q7 M2 c6 p+ v6 A Y
5 K, a9 e. h8 y ~
特色：
. s' b7 N. g8 H•MOSFET非线性电容详细模型
1 M8 w; r' w; A7 N. ?•IGBT拖尾电流模型2 R5 @, a* D! _3 G9 Q& Q& B7 K1 j
•二极管反向恢复模型
4 x6 `# i. q. b5 N8 [* @3 e•以快速损耗预测模型实现快速仿真" Z3 y M O9 T0 }. N- q- k
•与热模型耦合
% h' w4 h; `" Y•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
! S! l' b J0 _# A( k5 t二极管反向恢复
5 s% V- j& `0 `+ I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。
, C7 }+ L& O: G% Y; S% t( q1 t
5 C; ~' {8 V& Q5 K0 w, v7 n+ ~& e
H1 O1 \8 b; d4 i+ ?, {; H" e
! s8 D! C5 x/ v! |6 p) }* D3 ~4 ]3 F; i; w$ l
6 W/ m. \2 v- ~0 |1 B6 K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。' ]/ O7 E9 ?3 ?7 v$ y6 F
( u @6 z9 m, U( W2 L) u
& v3 R6 n. a$ c3 j7 z+ S! q
4 v6 @5 k7 z% Z/ T7 f◆散热片建模
, I( {. e B0 D% e" H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。3 ^0 x3 g, r5 ~9 q1 }
带散热片和隔热层的TO220
! i2 {+ d2 L. M7 R1 R1 ], h
- S" k- [: r/ p2 g# j0 f; R. \' b+ `/ b
: `! N8 v& r! @: j$ _3 H
/ W" f- k6 }: ^. s7 f9 S! a3 G
3 f$ C3 T+ K7 V2 T) b8 FIGBT结温详细模型) V' ]" T; B4 M! V4 y/ f% X
" K! K9 h3 B7 R$ H2 u9 i. V) e0 D
& h( I$ D, r" \5 a' g6 \' f* G- F0 A- m
特色：
' ?8 i# _2 M- D( P•散热片模型与半导体模型直接耦合
- _( o' v! G" V% T•预定义导热材料特性
- l0 K& S6 z. ~* ~) p•现成的散热片模型 h" T2 `5 o/ i
•热模型可从Ansys直接导入Caspoc+ J& J/ b/ t2 M/ m8 _ d
热模型
1 L5 P. w- F6 s% y$ c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。# k! x' r. T3 {8 z$ z
$ B4 G1 c; _; ~1 ]
- r% ^4 {# A9 [5 ?2 x
" @2 r5 T; u% T3 T" l4 e" g* C% f l' F/ g7 T H" q6 V& h% E# n) d9 \
5 I* F, N1 X6 I1 h# y% C3 |0 [( e9 K6 d! T# _9 }( l- ~
) r7 }+ U2 J6 Y$ U
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。
% D, {7 ?" ?" V4 ~" y
3 o8 K; H( J( Q. J3 q P / M* w& K( [: S8 I) ^
C! r, p/ J% H) x3 A) |' }◆汽车动力管理
% J+ S$ d! l) }* ?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。; Z/ B' L1 k: N. V
2 X% v1 {: r/ Z0 ^2 d' f0 b汽车动力管理（含负载突降）8 c1 {. q* |. m' C2 A: ^: V
0 p) L* r+ |6 o' |" q
6 w" r, D; O7 p7 W4 w, Q
. R \9 B" c2 `4 C0 L
( C! \ H! n3 ^$ X- `/ Y6 R 4 n5 ?; [$ h. X5 u$ A& H. p
IGBT火花塞点火控制
9 `) b2 k0 s" {; C9 U8 e$ y1 a6 c. f1 C0 c
5 B" l, G# e! L- K2 ` y* J1 n- f% S2 ~: p1 {$ }. n! e: m
# n% g* N- {( v b
特色：' Z+ ^/ T6 G% Y6 w
•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器
8 d T4 a1 ?0 Q, c) O( V; c•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
/ x5 W2 @2 R+ T! H* P3 X•高压火花塞模型: M0 Z; T0 ?" q* K& B. z
•双向直流电源的限流与电流效率模型/ N U. e) o- H
•动力管理传动循环/ s- b7 T/ r2 P9 n
双向直流变换器- I9 D4 v2 g9 X) `5 U/ `
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。
9 q( K1 c4 l. p# ~( ^
3 W( G1 p+ O* q0 R- N. p- |. p8 j8 B0 a
! A1 @" Z( a% C1 o! N2 u- v# Y$ Y; v8 M$ y5 ]# [8 s
) v5 o: [, _9 n
总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
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# ?/ q, m- {8 o- B U- T! ]
) W0 [0 A W5 c# d$ f1 m◆绿色可再生能源
; {( R) \( x' |5 w! B8 ?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。
0 a8 a1 B: U8 y- k4 m; ~' | ^* r6 x4 C7 F& D6 _
带逆变器的太阳能以及电网供电线路! n* j9 p! ~# @% n" J+ A
& [7 w" {5 K" Q% L$ T7 A, L1 S5 e! i/ A2 `+ B) @3 `6 U, ~6 L3 }* N
; Z1 I! \5 }" E0 X2 w7 q* S- f/ j4 d$ s
) P9 ~* p% w$ |7 n风轮机模型6 m' Q) J- G: S6 X/ I+ s7 k3 c
: t. ^. R- O- T) d
) o) D) S3 {, K8 j" k* K) y0 {4 C' U$ T# M3 N9 ]
( R/ b! |4 ^. G' C 双馈感应风力发电机 O O @/ w+ q! h4 f2 M G; D 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。
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& K3 L4 N" o; n6 ] 特色：$ |/ d( C! x& c/ z2 U
• 负载依赖性太阳能电池模型( `. t. t1 P+ ]
• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
# K4 A$ ?( I' l; T) X5 E9 u# r1 K' j- T• DFIG（双馈感应发电机）
/ [# b: q# u6 y, R+ P/ d" }• PMSG（永磁同步发电机）+ g6 Z! G! f1 j( v
• 行星齿轮、刚性轴
7 w5 J# M2 K. v; n! e) W/ e% [$ J5 {• 风速特性
" P$ q# C& U: o• 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& S( \. s5 u5 X- a$ R4 H
燃料电池! v2 G' S( Q& w' [/ T. Q2 s
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。
) a& `3 f9 s5 @5 v3 A& @* G( |
8 x' Z6 I+ P* U* z+ A. Q* N) z% @9 P S) h
" c3 x o% `" \( t9 t9 J3 f
7 I% S& l- w+ {5 x+ d) {7 Y" ~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。6 e: Y. F; U9 y. L, q' g1 L
9 C# f1 a$ f# g# E" l
; D4 S1 g, B/ H S+ ~3 A/ ~
" w: f4 n' Y( |' A0 ^/ }& A5 Z0 Z
有感兴趣的可以联系我，可以为您申请免费试用一个月 15810593370 010-68221702-615 |
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狗仔卡
发表于 2010-5-4 16:15:58
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