分享一款好用的新能源电力电子及电气驱动模拟软件

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电力电子及电气驱动仿真

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& m4 \; |* R, NCASPOC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。
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6 d" o" [- I2 F# Q% q+ E% [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。
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, N* q$ ~6 V( Y  r, {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。

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2 d2 Y% ~- ]4 R2 `◆运动控制与变速驱动装置
$ O* b' d- U2 h! Y/ i# B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。
% t$ a. G5 j/ S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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& i" y1 p+ k7 X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。
& y5 P1 F2 T/ X& N, Q# Y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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特色：
# o! {- j" \  c8 \) 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。
! u* P, }# O8 j8 m/ @. i" [, o•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。
•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。
; A. ~( |6 y: O•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。
$ `2 [6 n' o/ v! M  T4 t电机：
3 @$ X0 q- L% p( m- v•永磁同步电机
•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）
•同步电机与发电机，永磁及外励磁
•永磁直流电机
6 b) L7 x$ s: T2 P- K4 j2 j•无刷直流电机
( i8 _# m4 B) i& \•串励及复励直流电机
•开关磁阻电机
+ t% ^8 t7 f. m•同步磁阻电机
•步进马达
•车载发电机（直流及三相）
机械部件：
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
1 ]% ]9 M+ d* g* S: e( x6 b•速度、扭矩和功率传感器

总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。

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◆数据交换与FEM协同仿真
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。

2 p5 O. f" `4 wAnsys中的开关磁阻电机
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SmartFem中的永磁同步电机
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6 k: N# p4 Z2 zCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。


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3 h% F# [. u$ S, ^$ a特色：
( P/ W* b6 {& \3 w& _# U1 ]• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
• 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
& D6 x% m+ E# l* O+ C7 Z• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
# m& _0 k. i( X• 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。
线性执行器协同仿真
) R8 H, [* V% ~1 ]: X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。

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% y' X- {. O! S0 }, o( S* X
5 ]7 U; u: O: l4 U. o3 o( t4 O

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。

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. P% C  b+ v. u" K* s' ~6 X" c; N
& J& W; x& F" [. u4 ?$ _/ @- q' F◆详细、快速的半导体建模
. N% ^  x/ ?; W/ a采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。
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; S# b* m0 B1 j& w/ _1 B1 W1 YIGBT逆变器损耗的快速仿真

' V3 N" t, F& l+ ?# y


1 K; I  ~# @& ~. Y' z9 M+ y& S
: v& |/ A- D- l5 e半导体损耗快速预测模型

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; @/ V6 e1 c3 T5 G  \3 \% M( Z1 GMOSFET详细建模
  D& l, w+ x) `7 o7 b4 Y0 W& hCaspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。
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; K8 ^, s3 S2 u( {) C2 k
6 o: F6 F/ O8 n$ ]" B- l
. }% q; w$ I, ~4 g 特色：
- M* z' q) S7 h; Z•MOSFET非线性电容详细模型
•IGBT拖尾电流模型
8 u$ l: m5 N' r8 T" j- \7 h( ?+ f" B•二极管反向恢复模型
•以快速损耗预测模型实现快速仿真
•与热模型耦合
& Z9 T% r( h# D9 D  T" ?7 C: n9 E$ J" O•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
二极管反向恢复
2 Q  G, @/ H8 U1 _5 ?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。
; P4 \7 Q" G8 L+ p

8 H9 k9 L, \+ J4 r% w: N8 A3 W
% i3 L. Q9 r$ ?" b( i6 K& k
% R, U, L. D" v8 _$ w
- B+ n2 B8 o; q$ m+ B# g% r& G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。

9 f9 X( I9 M9 ^  \- Z' x4 z, [+ ?

( }! u3 F$ N% p- K$ W/ A◆散热片建模
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。
4 O& L# y1 j, c9 \带散热片和隔热层的TO220


; m3 f5 n6 H4 j% B, W


6 w$ L6 q( Z) s( O" [& v: J5 sIGBT结温详细模型
( t' d; [- @7 K9 @8 n- C( d

. B( ~7 l; r- O/ G5 v8 T$ L3 @
特色：
•散热片模型与半导体模型直接耦合
•预定义导热材料特性
( o" I7 P, J0 l•现成的散热片模型
9 n: y# X9 X' \9 c•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
热模型
- f* z$ J. E( ~+ n4 Y/ V$ V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。
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$ C1 D+ a  E: I
) o* B  ~3 @" }  a2 x( `
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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。

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  d; `# n7 o: M: a◆汽车动力管理
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。

汽车动力管理（含负载突降）
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IGBT火花塞点火控制
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/ W; C  o; I( S/ H$ G, B! _特色：
•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器
•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
•高压火花塞模型
•双向直流电源的限流与电流效率模型
•动力管理传动循环
双向直流变换器
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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3 ~% `1 ?( }. p/ y+ v总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
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◆绿色可再生能源
- y" k; w) V( W7 U$ M) n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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# m. p! i2 [; `0 T带逆变器的太阳能以及电网供电线路
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风轮机模型
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双馈感应风力发电机
! T3 U# F  D, T2 A  }  Q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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  特色：
• 负载依赖性太阳能电池模型
* X9 n' ~  k. `. K0 A9 P• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
• DFIG（双馈感应发电机）
* B! C, s" s0 B3 d, K% w; T* ]• PMSG（永磁同步发电机）
& t% p  T' D0 m0 w7 Y% Z& B• 行星齿轮、刚性轴
• 风速特性
• 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
燃料电池
% z% n/ S1 V4 L' l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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9 ~" T' K" e& a4 L. K
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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