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发表于 2010-5-5 11:47:20
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电力电子及电气驱动仿真 % w. i6 B/ i( \& q
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# s+ ^. w! ?1 ~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。
' ^5 u! k& D4 M) l8 h
/ I2 m4 b6 F- z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 q9 L: I: n9 l
* X; P# U/ G K
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。+ `. g9 a% m# ?3 ~0 K! D
) P9 ?) E1 ?' `0 S
' I9 G( g2 o; C+ V$ H O% }, ] c5 g◆运动控制与变速驱动装置
/ [* P$ z4 |5 ~1 i% `0 Z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。% }# Z9 U! j- o6 T. O3 x/ a
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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/ F" k7 p4 V" S. R, o8 V9 Y; ~
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' S: l7 @' N! s3 D( m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。
8 j, `( F) R/ q6 j6 T6 l$ l8 \1 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。& v: [9 s- J8 [- G/ K& M! \
$ ]3 N, M' u O
! r8 i; @4 t. B& Y8 J8 F( P, B
+ r- q z' U/ i( Y+ H 特色：* ]1 S! I$ T$ P/ I" c- 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。" Q) }7 C& J9 b# H2 D* B
•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。8 ]6 e$ L: c" d1 n 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。! }! b8 f1 A) Z! l3 r+ S
•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。
& }9 w7 X' P2 z8 o2 a& O+ R电机：
& E9 r, N$ A5 H! d6 w0 K+ ]4 x•永磁同步电机0 h6 J, @( h; |# G. C
•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）
8 k- L# b# `( m! c•同步电机与发电机，永磁及外励磁
! r9 {, u Z' O# l( }: d•永磁直流电机- `9 j% W% r0 `
•无刷直流电机% S+ d3 c1 s+ E5 [
•串励及复励直流电机
0 E. \, o& W. d0 \7 ]•开关磁阻电机
7 r. Q' N3 w% }•同步磁阻电机% t, {3 \) g& I
•步进马达
! v" G) l3 E1 d [•车载发电机（直流及三相）# Y" b$ B2 e2 O' F' e5 B1 d& r
机械部件：
0 p9 O! E% L$ G/ p•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮5 q3 p& H# A) a+ N0 I
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载! C' N& s4 l+ M, l: {5 a
•速度、扭矩和功率传感器
" e' s& O5 u; n' l# T3 p0 s4 V* h/ ?: [" c1 U) I6 X. p
总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。3 Z! v: p7 W% l4 S
* R7 p9 K3 P% Y% r5 O0 b; q+ Q
6 ^, @: F5 P" B$ P/ z- N. l' \( J1 @+ m5 C4 T# q% K/ ^0 n( }
◆数据交换与FEM协同仿真( J' S1 @) g8 B G: R) \
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 L( \; _6 ?9 ^' A5 r1 G% n: x: N
* k7 N- Z( @* y3 ]; e3 wAnsys中的开关磁阻电机7 U Q! R1 q# W3 G0 G
1 J5 j1 A/ P; `9 p, t& D0 V& x# }
7 V2 m8 |' Z! t2 I: w
$ \7 p/ `6 d- ?2 I' O2 g3 Y" Z! e9 p
8 Z: I6 ]" N. `7 R" s, M+ d
, k. Q( u* c/ ?SmartFem中的永磁同步电机
. y( R. E& j7 V4 v7 D0 t 7 V" i7 Q" }2 ]& g& V
; w1 F9 v4 W: M- q* N, z
% r" F' \" M) g" b
( r1 j ]4 g2 i: @ [1 x
) |3 y5 p, h* [8 s/ O( {( [7 I7 }
. U6 V8 N! j0 h: K! BCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。
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% u5 w& ? S: R5 K% L0 j特色：- |/ n/ K: N6 ?1 \, O
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
9 n$ }) }0 A; X6 d3 Q• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗, z7 @5 ]3 p$ F7 f) h" b
• 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
' d& k% d1 J( r% ^* K- @' A2 V• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
- b; v% D: F1 O8 N# ]; t& D) E• 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。
1 v+ b7 n& k1 q! G; H: G线性执行器协同仿真
8 }" _8 j2 \- H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。
- E5 v7 e3 n7 B6 y* j$ F( S! p" J* S( r5 ^3 c! ~; T4 F, Y, d) R) o
* i7 J, F3 }6 o; B0 X
( l: Z/ V" q/ n- b4 y$ k! }% y8 n9 v* z& @4 [
. a& `9 P: e, T7 |) 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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- G4 V$ L) @. s/ I/ b( k( E# h
2 ?% p. D: Y/ s* D2 X◆详细、快速的半导体建模
% W7 V% X/ A+ a$ U3 u! D( n$ R1 u采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。
0 n& @3 y( z# n' [: j7 s6 N
$ G0 D/ A6 V6 N# L5 BIGBT逆变器损耗的快速仿真
2 b" _2 E& {% G' u1 i4 y , A% j# ]; J$ ?% D; V( i) p. w
3 n: g5 B" ^; `+ F9 c% i3 c
2 F1 T1 k8 f. H9 F
8 l% Q: s# ~2 }9 w9 V8 W! s; `% t4 i: _/ j0 H# F) n$ o
半导体损耗快速预测模型
( V* c: m2 O( f) ~; @! R0 f
. p5 p4 a5 z! Q$ P$ k' [/ R9 S% Z- h" q0 r5 G/ B% Z) O
7 H- Q B1 x4 V T
3 T! I' `2 X/ \( J) Z& B! I8 Y0 |( D$ z7 q
MOSFET详细建模
; M: ?& S% l. | ]# sCaspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。
, v6 g l- l9 F% e8 g- V' B. ]9 e$ w: d0 S" K8 u. M3 I! K
) x6 D) [5 x5 u2 }
8 E+ {: F( `7 S; l 特色：
- `: F9 f* p+ v( d U•MOSFET非线性电容详细模型" @+ j# _% T3 F& ]
•IGBT拖尾电流模型5 f$ v" v2 o0 [& g) e- G! u
•二极管反向恢复模型
0 H$ _ f% l! @) z% E" O+ J1 g# J•以快速损耗预测模型实现快速仿真' T( T( ]$ T. x0 `
•与热模型耦合6 ~$ c T4 n2 V a2 S) A. E
•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
% P& v z9 j! ~( G+ o- {: [二极管反向恢复
. a6 i9 D& ?6 j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。
Y/ A: g" n) D' b+ Z' a/ v$ f6 R7 D, m+ b* E# W+ p
/ Z3 c* J9 s" q* C2 n) \, b
( c; w, |, e6 t" ?7 `% C/ G' R. H" K) G4 Q
/ }/ x1 B2 M ?* u) a
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 {0 Y8 k" F# g. P1 e& V3 m* p5 o: f5 X2 L$ \
" b; \8 X9 j. ^% W; E' l2 X9 y
" f" `7 K& O: _$ p- f◆散热片建模
+ ~$ |/ J2 d$ k: N" l1 N9 @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。
: X1 J) E+ Y5 v, z带散热片和隔热层的TO220
/ i [. b" B. J2 _$ }2 e9 P # M4 B D5 h6 ~4 A
/ M$ H3 p4 [' i+ C0 N. x
/ P: ]* O8 v# @" H3 Z* u
/ _+ T# g+ _ d2 y3 z! _
6 s" d( S5 t, |8 b. u1 C6 N# S ?
IGBT结温详细模型
3 j4 K8 g2 T4 a7 J1 d" |4 h
! b0 E& L# p* X/ e+ Q) E5 u4 z$ d X/ c4 B/ c6 S8 }/ N
+ |9 D j4 {4 I: b' Q特色：* G f3 y; C8 V. j2 G2 X
•散热片模型与半导体模型直接耦合; _4 a" [9 n; y: z
•预定义导热材料特性- N- k) V% v# T. k' k6 U/ o" n9 \
•现成的散热片模型% e2 }/ J8 ]5 y" N M) ]
•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
3 o5 p) f! N" ^$ E热模型! {) ]4 i+ ?2 A
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。8 R( M" N% M/ z- t3 k- {( v9 |
, I; t w& C( y# y% N
+ K" m) l' w; I# K0 L1 ? R4 T! C! I" G- R3 Z
. G: z8 u N: ~
* X, C8 i6 V2 G6 V' P
8 F' w; U+ t+ V$ F0 \" E m+ S
5 ~7 l# [$ i7 M6 p& M" j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。
+ a9 U3 @6 W7 i7 {
# y9 z/ k$ j I. n* E6 e0 D+ u + S# M! O2 i4 e D2 w$ U
& n1 e7 Z* e$ U4 s. Q◆汽车动力管理
7 r; F; @3 E$ M1 d R' q( S( Y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。7 J( O- k: J- B
/ b: R' I) l3 j3 s# w2 N! M汽车动力管理（含负载突降）
. Z4 _0 {' U; J( b/ x
0 D2 d$ k# ? r8 W3 y+ S, d; z& P
3 k$ u! b% l8 z/ z$ F" v8 h5 e* e |' e. {& v4 O
) \; W& v; ^4 P1 w: i3 [( h8 ]
IGBT火花塞点火控制+ ?+ K# W8 M8 T) I/ x2 m) O
5 f1 f8 x* `* w$ }; B
* {+ x# b3 V2 g5 H! v) D$ s
6 P8 z. ]5 Z+ [8 S' u- T; Q; K! K J7 f; A
特色：1 C. X- O8 v, ]
•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器
+ L& v5 w7 R3 }: T4 R; h! [•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
# v) f4 w: D5 y1 a5 g# a•高压火花塞模型. x1 s7 a& E9 a7 V3 [, m
•双向直流电源的限流与电流效率模型
( k2 A/ ^" m" [/ Q$ e) i, I•动力管理传动循环+ D" p: Y) V: a0 q2 T. c! Q
双向直流变换器
# i+ {4 |: N- P9 x: 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。
% c6 Z4 R! b5 |* q* p( R3 m1 {
1 G2 v( q `. E# D6 z/ W. m! m T9 g, e
9 i# Q( C! L$ R$ K" c" P. ?# |
6 G; n" L3 ^0 m9 G& @" R* z" t
% q3 s2 J e' `# W7 U总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
6 X5 j3 K1 I5 E6 y) b0 w. O/ m' L) L! B' f9 a' V
/ f; V+ c' \9 _; j3 R/ Y
2 [% R5 @! k) k/ n6 w ]3 I◆绿色可再生能源
( ?8 \4 V9 f8 z, I U7 b0 v8 e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。
; [2 ]% B2 ?! ~6 _
" V9 s. F# E+ F+ N& b带逆变器的太阳能以及电网供电线路" W- Q x0 H! ]; }) f% }) K. o
6 A6 E5 C J/ d& |1 q
* m4 h% B$ ?# ?! D' [6 v
p+ g! p- V; H+ l; M; s% j- }
: _. ?% e' U# P, Z. y9 V6 \, K
. g% ^2 ]- a( p! h风轮机模型" U+ }7 t1 ? e
2 h9 x0 t( B; M- q* q
4 ~ v: g1 H3 a; U- |' O) G" A' v# h* E$ [* U1 o
8 w+ d/ j- i1 T
双馈感应风力发电机2 n0 u0 k) u" `# O* U. s' S
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。
" ]* e4 z+ Y0 D2 s
) b1 d! m% P- n; e9 L
) h6 ?9 J% j5 U6 X) ]4 Z, g
" p; ^) e1 t# O9 S) N% H6 ^. N' `, y 特色：
: o4 |4 r! w$ I• 负载依赖性太阳能电池模型
" T1 @3 v2 r" N1 ?0 }% F• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
. ~/ Z+ d2 Y" F# z a• DFIG（双馈感应发电机）
z* F6 @0 K: v% @% x7 N6 B n; F• PMSG（永磁同步发电机）
7 e% T- w/ o r5 ?5 ]" [+ r• 行星齿轮、刚性轴
) s/ k; S$ i7 J- |# w s1 a& D8 }• 风速特性
" G" ?9 @1 l/ M: \( C" `• 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
0 x. @1 K+ N+ Z( v0 \1 J燃料电池
- {" H q. x" L+ }. I* c: C5 ]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。5 n8 |* a% U% A2 W
( H* g( r, M8 {1 Z% l0 A% s) t! g$ g" {4 O2 @: C+ c% g
7 e( D, d7 S5 Q4 v9 A' h$ n& ?! y6 w9 P [, `$ U
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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显身卡
发表于 2009-11-27 09:00:54
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