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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CASPOC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。
　
2 o! V6 X6 w( k. p0 \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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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。


5 n6 Y: n) k& w% R: W◆运动控制与变速驱动装置
& I9 A: t  o! O% a/ E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。
# u$ B& N" a* d+ ?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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( x) A( T5 V2 B1 {7 P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。
* j! N3 n. m! Z0 m8 ^0 ?' d" I4 Q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。



特色：
4 a* a2 k5 Y7 H. s- Z•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。
•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。
" a; R5 l( h  D4 W# h0 v, e  H•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。
•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。
电机：
•永磁同步电机
; j" s6 Q  q% Z' Q. Y& m•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）
! b# L3 T0 e/ ~: F/ E( m$ e. F•同步电机与发电机，永磁及外励磁
! V/ V, F: ^. q: q2 p5 `& H•永磁直流电机
% K: t- \( D# `  f1 R$ }5 A•无刷直流电机
•串励及复励直流电机
9 c/ B# o0 }8 G* w! Q•开关磁阻电机
•同步磁阻电机
5 B: V9 s. Q) K( l2 c•步进马达
: O" H0 P9 T5 W1 N: l•车载发电机（直流及三相）
: [5 ~, r9 P* P3 N机械部件：
6 `8 S% |* h! y5 ~# x. C! m•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
2 |5 k3 B+ Z( K8 j•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
•速度、扭矩和功率传感器
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2 I! l$ w- G% G) `1 }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。

0 [) s" H  t# [5 Z$ jAnsys中的开关磁阻电机

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( X/ K$ p. C' T7 n- QSmartFem中的永磁同步电机


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Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。



- r: }. x7 A  M" e. j! M' K特色：
• 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
$ x3 i1 }& W& m9 L, [• 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
- D1 Q1 H0 `0 t1 A, c• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
• 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
; E0 Z. a* O9 W# k/ s1 P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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4 V  K0 q' v: Z2 y& i: H4 h
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" M' U9 I* }. g! \$ f. F4 p) ]9 S+ Z( }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。

" R) J; t( G$ Q/ l0 u1 V$ L

3 d  t$ T5 d& ]+ z◆详细、快速的半导体建模
! }( S) o% Q9 e8 ?, B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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IGBT逆变器损耗的快速仿真


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半导体损耗快速预测模型


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4 v- D& u& G. \8 j( \; L, ^+ ~MOSFET详细建模
Caspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。

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特色：
, F* [8 r5 S' V( b9 K0 G•MOSFET非线性电容详细模型
$ B. X1 I0 o4 o/ a3 Z) `6 t% j•IGBT拖尾电流模型
•二极管反向恢复模型
•以快速损耗预测模型实现快速仿真
. y% H8 A% Y! u8 i•与热模型耦合
•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
二极管反向恢复
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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; H! b* m4 g6 Q$ a7 H; v# I! e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。



' b* Q7 u) p6 H4 F◆散热片建模
3 o+ \+ x9 v3 @( e4 ~: g, B5 e0 v. j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。
带散热片和隔热层的TO220

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* J( r0 `& A+ I! L& Z1 e( BIGBT结温详细模型
3 e0 i! z# T- S4 ?' Y$ E7 I' a
" c: `  J* ~2 l$ Z" s9 R

, A& {/ f4 g1 H9 r0 x; @" D6 N特色：
2 g* m, r; `- a4 H% E•散热片模型与半导体模型直接耦合
7 s2 t) u. o  B2 D4 d•预定义导热材料特性
•现成的散热片模型
' ]/ H3 p1 A/ z' r4 y6 s•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
热模型
) |5 H. K( \0 @" \5 B: S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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0 c/ Z9 }/ j+ k1 g* U0 M
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) c' E1 a1 a5 a
( f5 d; x: S( i; d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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# D7 }1 I) D6 m5 _( b6 C◆汽车动力管理
7 k1 Z! I! S/ N: f7 {- w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。

& v) R) i9 R1 w- D7 j( d汽车动力管理（含负载突降）





IGBT火花塞点火控制




特色：
- [7 r7 e: L! b# Z. Y•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。
$ s1 {0 [5 a" d4 V1 N( S0 O9 {3 r•高压火花塞模型
' ]! K# w5 r: O. S; y7 W& V•双向直流电源的限流与电流效率模型
•动力管理传动循环
  {  C: D& K" U& P2 f4 `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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! V" r8 H1 s! B1 t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
4 R5 q( y& g8 F+ U' P3 f2 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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带逆变器的太阳能以及电网供电线路
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, A8 d: j; w: o2 ?0 c5 h. F风轮机模型




$ m# t! Y2 `- Z8 x" f1 w# \ 双馈感应风力发电机
) ~$ V, I, {$ I; l' j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：
/ C" Q5 _: A, ]( W2 D' W• 负载依赖性太阳能电池模型
• 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）
. m$ ?/ z1 G( w: ~• PMSG（永磁同步发电机）
7 a3 N) a0 y5 R' r/ ^• 行星齿轮、刚性轴
/ v) p* M! `8 _7 F• 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
6 V$ d5 L2 j5 U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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  H) a) j( ~+ q% ~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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