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发表于 2010-5-5 13:43:56
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电力电子及电气驱动仿真 . `$ }* ^9 r" O2 i T v
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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。
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$ X" J) i( @0 K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。( g3 V! A1 o# e) L1 @4 q8 p! g
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2 {% G+ X; r, Q0 l; b5 y G4 W◆运动控制与变速驱动装置
/ {; y/ h; O E+ h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。
5 W; A4 B9 E2 f( 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。! n* ?6 i, F8 p5 u- q @4 i. F7 X& b3 k
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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。
7 U- }6 X8 ^6 m4 _8 }, Q9 k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。' C9 W1 b( X$ }1 V
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特色:
9 U7 r+ q0 k- q- T•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。% A" w+ E( j3 T1 T7 a* |" y0 p
•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。
1 s2 d* i" R7 e; h% X- |, O' `, g•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。: T! h5 G- O' o& Q0 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。! i, f) v' ?( Q, a: m
电机:
4 }7 ^+ ` h) r# \•永磁同步电机
; O x, v: X3 ~, X•感应电机(鼠笼式、线绕转子、单相)
3 k ~, S, ?% a. X, d•同步电机与发电机,永磁及外励磁& W# \8 W& r0 Q0 j" M. U
•永磁直流电机
' V/ O( d, r; Y5 G4 i% _3 p m# @0 }7 ~•无刷直流电机
% H4 @: O6 G6 I5 _/ Y9 ~•串励及复励直流电机* F4 y) N: C$ s0 j
•开关磁阻电机2 N$ x2 }: w0 U# e( ?
•同步磁阻电机/ D7 M' H* x/ o% `1 t0 m5 ?
•步进马达0 s3 C+ o+ z" J" V& m; U7 e# T0 a7 w& D
•车载发电机(直流及三相)
o+ E- r6 t8 ~, \机械部件:1 ]" V5 j2 P' r+ A! `& n# J7 Y
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮. m& r3 F- D& a [# a/ b
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
* x- F$ H: v0 E•速度、扭矩和功率传感器9 L/ G9 F* P- @ M6 N% ~" v; {
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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
* _7 `! [; N) @( {( A; }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。
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Ansys中的开关磁阻电机3 S. {0 `* W" h1 s1 r/ F
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6 x! i6 h3 i% c" L7 dSmartFem中的永磁同步电机# K6 F7 r: F/ a" K- l
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, [* Z4 E/ j; G, xCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。 ; w/ j1 f% @3 I7 W
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特色:" r; |* G( }# H: ?( R- v
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真: d' z" i* l# j1 r J: A% g
• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗) A5 h7 q: Y# Y
• 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) u8 J. u: q7 v5 c& g
• 静态参数、查找表和暂态协同仿真6 K4 X+ O& E6 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。
( `' F# k$ C% t% D" S2 D$ y# I& H线性执行器协同仿真
! e! C- z q5 O7 W* V5 r# X) t0 c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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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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, L* j4 \5 R) R9 R. b# [/ G$ q◆详细、快速的半导体建模
8 X: c% ~+ o+ q; n3 h O: E, K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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9 W5 r% F, t. R7 ~半导体损耗快速预测模型( B' D9 \+ k7 y9 p" h1 u5 S
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) T1 O3 {( ~6 u1 N% \% jMOSFET详细建模
& W( f. e: C1 Y7 X; x; z9 S9 pCaspoc中的MOSFET详细建模,其中显示了上升与下降波形。# r: v" p! I% J2 u" z+ X
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, k3 ~# T5 S) ?' e0 V( J! V. y( G0 [
特色:# l7 x1 E) V; U$ m `1 J C
•MOSFET非线性电容详细模型
& u2 r% ]! b% e1 }; _, k' q _+ a- l, g•IGBT拖尾电流模型
8 g* R# R# h. ~1 |9 M6 X9 O. l( o% `•二极管反向恢复模型- P' q* \" A; M: V- G
•以快速损耗预测模型实现快速仿真 [7 f) X y9 N! u3 P: G8 w2 M, d1 }
•与热模型耦合
4 w3 Y; H1 M& K" Y6 |•包含电路中的导线寄生电感和母线电容8 K' e# Y6 |: w( I+ D& l7 S
二极管反向恢复
: t) [5 {" T Q( U6 |) C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。) r% _1 S- I: C" c
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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。
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◆散热片建模& U% e$ E& h/ {+ C* \
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。
, |' f w* a* Q. K/ v带散热片和隔热层的TO220# M% a4 C6 R" Z4 Q' l% t2 U% L1 Z
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! L0 h6 w3 c9 y4 Q: z) ^. Z$ QIGBT结温详细模型2 d# G& p* o: n/ j: |
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特色:
4 Y( K1 h- p0 G- |9 _•散热片模型与半导体模型直接耦合1 n8 _) y1 s7 S. Z; M, n
•预定义导热材料特性
& f( Z2 w9 o, l3 ^- C; S•现成的散热片模型
7 X, J/ X# u- B/ p9 v/ x9 o& g•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
# N% y9 l4 ]- D2 r; I热模型
9 a! x4 P3 S q- o+ I2 O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。6 t" y/ L9 y5 n, \
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: J* }! _, i$ O( J2 W8 C, v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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! r" I- a& H- \3 `- x◆汽车动力管理' h: p2 Q, ~2 m. R
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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汽车动力管理(含负载突降)$ s! s1 v% ~* A9 G8 E* k
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IGBT火花塞点火控制
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4 o4 `& q! [. }# b5 b% T' l* g特色:
6 h) A( P/ f9 S8 d# o2 t' h$ I•发电机详细模型,包括六脉冲整流器和控制器
* @: S% ?0 `5 |7 Q•蓄电池荷电状态(SOC)及充放电阻抗模型。1 p' U: Z% c# x2 j4 n
•高压火花塞模型
6 X% ~( m) ]( f" O" _6 }! h3 j* ^" N( u•双向直流电源的限流与电流效率模型
) c$ A' t9 O8 |. v, b8 ~•动力管理传动循环
2 q( w- J) b6 @! P双向直流变换器) j7 ~9 E$ n2 S) |& q
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。5 O N8 n" q! m& \+ o8 m M. S
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3 Q, G4 S t! d4 u
. ]# ^3 |7 ]- @3 U* a4 j5 N L总结:简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。9 [ R) }0 ~7 y2 h- u3 g4 x
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3 G& v G( ?. M& G1 q7 q' V* w8 K
2 Q. S# `& e7 p3 M K3 p% c4 n% a◆绿色可再生能源
+ y6 f$ c* i7 V! E- m# V8 _+ M% x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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% |1 s( }2 p! V+ w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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' a* w1 M0 U# G( x双馈感应风力发电机& ~$ q6 w8 Q+ h: G, T- z# R. {
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:% Z- @. m5 [0 q( T+ T& q
• 负载依赖性太阳能电池模型, N2 M7 O1 y% w# V/ @, k
• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性0 k- @5 {! [2 m" {* r
• DFIG(双馈感应发电机)
6 Q# z7 O; M) d& L, Y• PMSG(永磁同步发电机)
! `2 T) Z& H; [2 t8 s• 行星齿轮、刚性轴7 ?4 I6 ^7 Q* u _1 }% ]) Q- ^
• 风速特性7 j( v2 x# u- x9 l! ^0 m8 m
• 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$ m4 f F6 Y, b- w9 x1 Z( M& O
燃料电池; ~' \0 V7 X! g+ M1 N
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。 a6 g" n$ f' ]; C, j3 P3 C
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8 m0 l1 b: S: s2 c
6 _- l! s+ u+ P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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