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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 8 c; U3 `# E4 v# N# {7 R) o( @; z
. Z0 J# e8 o) i. Z4 A
' Y# @, C9 @5 k7 F xCASPOC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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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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! Q9 d8 u' d' H% TCASPOC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。7 p. z( Z5 w( a" i9 B! v
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◆运动控制与变速驱动装置
5 R- b0 }; \2 Q- ^/ {, x/ o; k9 [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。
* s1 K+ V% }1 { w6 s7 e( r9 i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。* y/ a. d( P) M, w& d* }( c& E
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* j8 s) L6 v6 G, o" ]) G5 [' I* E
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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。
+ U( U# ?; T3 u6 [( _& R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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0 q/ G: X4 O, U! `9 W: H+ ~
8 I: t t# t% z* r$ s$ \. r3 e 特色： R+ I8 |! ]# g- X
•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。
. [; b% j7 k/ [1 x: Q•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 e$ Q2 ^# H) C* C7 d) S" G! O1 r
•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。9 s+ O: [" v2 ~- C
•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。
$ W# J, r1 X. Q6 M* `' \2 Z电机：
k" g+ d' g) f- U$ S3 Y•永磁同步电机/ L% F; K/ K. R* n/ p9 x
•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）- M+ J6 b7 J1 K# M
•同步电机与发电机，永磁及外励磁
; O6 }+ [& ]3 b& n•永磁直流电机/ C" x& ]! |. ~* S
•无刷直流电机
6 u* ]9 w. F; b. X# x% ~! l•串励及复励直流电机9 J8 ^# j: D ]. c: K
•开关磁阻电机
& n5 l6 c' {0 N# ~ h0 \$ `•同步磁阻电机4 e5 f2 m1 x4 a* n: z2 |$ ~
•步进马达
7 f& M3 A( H0 [, ]•车载发电机（直流及三相）2 ^8 v! F; _% K6 J
机械部件：
& Q( P7 I* T. H6 Q, J•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
9 D2 T4 W8 j2 c9 M& ]) T# ~: T•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
4 k; M" v, q* _/ B4 `! l•速度、扭矩和功率传感器2 C* \6 R% u. J9 j% e/ K4 j
( e6 f' x0 q% o0 x( ^3 \ ^
总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。" i( a Q! O, `8 J3 u! _
, T( J" W% f2 ~/ {# j
* Y- {8 j! B1 Z- G. Q, O* g8 j' \
◆数据交换与FEM协同仿真( h0 @1 {" M1 Y' } U
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。
$ x, V" X2 c5 r* @" J6 x6 A
; v; D5 y, O& m& B: @Ansys中的开关磁阻电机+ i% | K$ g7 J2 B
( Z3 e% X; W1 o. `( D/ @
5 |- R# U: U6 e* P2 S/ `
& g! @* b+ h ?: p) o1 e1 X' k9 Y7 q* M
; s' U: X5 f- x- ^/ dSmartFem中的永磁同步电机: [" _% \ T- ?7 C F6 q0 ^1 T& W
' a3 b& |5 Z0 G2 m; _) I3 y- {# b* _# }% d
9 Y- R3 W- {, W' @& g( d$ f( M/ J' v( g9 b1 Z
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Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。 # f+ |6 `& O* N3 K j& v. C
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特色：
; F0 U9 j, X- }• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真 f' \: G8 p' {: m. J) J: T
• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
/ a+ R5 S3 h( H$ u$ M1 t6 }1 t• 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
5 U6 O! c( K; \( P( F• 静态参数、查找表和暂态协同仿真) J3 l9 L3 E+ Z7 E. 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。; \! U) c9 ^5 C" a# ~
线性执行器协同仿真
# v6 W& p, f/ e2 h5 k( q* f2 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。
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# B% d3 a3 B7 A/ h( ^ q
: j2 M) w1 N: I5 ]- u # N3 i9 o9 n; Y6 a
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。' t2 o, }* q. Y! m
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9 F0 _+ A/ O6 w
7 G1 p) q) Q8 X6 @4 ^◆详细、快速的半导体建模
7 n2 u9 h0 J( t6 E& J- i) k3 `8 \采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。
5 l6 @" n1 N4 a2 @- f6 k: h' @) T$ J: Y- i6 o, M. J
IGBT逆变器损耗的快速仿真! _6 f- P3 O6 I$ Q0 g9 u
7 Z5 i% |/ n2 ?; ?
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2 k& N Q% m7 [# R( |2 o4 a5 P# R4 [
8 }# ?; P& B9 F
半导体损耗快速预测模型
: @- k7 n: H) C4 m+ @
7 t+ V5 l& k% l1 j. k; ^* g0 p1 ^1 q; L) E
8 y" a z6 t) h* e. D& \
1 ^7 c4 W6 c6 C
6 @* ^+ G* K( i4 X! k: m% i2 wMOSFET详细建模 l; n, ^ j* j
Caspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。1 U# }- \& K: y1 x1 r" W. _9 C
: y# x+ Y1 N4 J" s$ `- D# ~2 o1 X) e0 K+ E) F
! q( k2 R" f1 |, H3 n, H9 e
特色：
! q2 T% O9 w9 V- F•MOSFET非线性电容详细模型3 X. p/ I f! A, O u. D8 m/ C
•IGBT拖尾电流模型' i |& B$ u' B* z% S- A1 u5 h
•二极管反向恢复模型) y+ T/ U O% N, d# V; n8 S
•以快速损耗预测模型实现快速仿真
) e/ o M4 ^0 R' h•与热模型耦合
/ g/ ]9 d1 \9 o( D3 I% E•包含电路中的导线寄生电感和母线电容" q9 R4 Q. F( {8 c
二极管反向恢复
! h0 t4 j+ |" B) _, K( t& i- X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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6 A {1 U/ m3 W" k
1 h" W: L; [/ l$ `" E0 l4 _ r( ^7 d3 s1 K" g' f
! j8 p. W* L6 B2 V) T z
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。( L' k, ~+ h' ~1 y; G v/ R) h
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" P9 d9 A( u- K4 N
◆散热片建模( J( j/ \2 Q; }8 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。1 S# ^9 s. B- d5 q1 W( j0 h
带散热片和隔热层的TO220
3 D. \. K7 O+ ^ K
; c5 a5 l7 g7 f2 B) E1 @; g0 U& [1 E# t: Y. M
0 A a6 d/ x3 ^- i$ {3 A+ P) I6 X- N. Y, c
% C, A9 |( C6 @$ aIGBT结温详细模型( l. n$ ?& N2 l) m
! m6 z: ?- H9 L# [. S' Z3 ~+ a8 ~: h9 c4 I0 |/ _
# e% G( c1 C9 c9 G; i0 ?特色：: v% s# U4 a6 O2 V. N
•散热片模型与半导体模型直接耦合3 @2 R% Y2 O; f* t+ b: O# E [
•预定义导热材料特性2 q! [! E. s! g# o" x( j5 t
•现成的散热片模型+ @% O) Y$ s* F, m
•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
: L7 D( A0 _$ u$ }. O. M' Y8 \热模型
' j' o( B: Q2 o5 V/ I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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; q" E4 Y) }% |7 J7 D5 D/ X2 {7 u0 e/ i+ l
8 E& `( ?' z1 g8 C1 J
" u$ l. C/ [' }5 P# u6 S# r) p
% n5 x# J' T+ z- I3 S8 _: G6 O
3 u# r" c. i6 Y- O9 a w
0 o0 B; r& }: K7 M% y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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S! K3 O; d" `0 v0 Y" G" X+ ?9 [/ {* w0 t; m! a* M* ~; @" ?' s, L
◆汽车动力管理 b/ y) Z, w1 S/ J2 k, b
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。$ L* a% M* I0 D, C$ s' ]
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汽车动力管理（含负载突降）
, p& r4 ?" g! t \
2 |8 K- x/ D1 c/ W3 l. G
( g$ |$ h" o/ _& x% _" U3 p
* k" _" `) U- `9 ]$ `: r
4 y. B5 u% c9 R; W% F( A. ] ' Z8 a% f0 O- a! b; V
IGBT火花塞点火控制
, }& l* R7 F u9 V. o! K5 `# @; }. f) }' R% P, m' g! t, L
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% z( y# ~8 v5 t m$ L0 W7 x2 V& v1 Q2 L+ v
特色：( X6 v$ X+ ^& C2 u7 \8 R* |
•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器! J4 I9 l( ?7 j$ X; u) L, t
•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
; N4 D" \9 C) I0 f! h: x( w•高压火花塞模型! `; C! y; ~* }6 U
•双向直流电源的限流与电流效率模型) H+ g) T% [9 G+ z9 H
•动力管理传动循环5 |, M1 u" h% G6 X/ H
双向直流变换器
1 D, K8 U5 I' _" 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。: t2 O! n% a, o$ v
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4 C' h2 C+ u- g( Q ]- D
$ R& W" F+ [: y0 m
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8 T2 X5 W% X2 U( x6 B* w总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
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3 M* q# `6 V; o, e" E( N$ ~+ K3 p/ H2 L◆绿色可再生能源! n5 [% Z$ h3 W$ [' K, `/ n- L, D
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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* r/ Q( c, x B
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风轮机模型
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双馈感应风力发电机. t, R: ]1 \+ X5 l
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。( c4 ~' ] Z4 a5 F* b+ m$ i
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7 B) G+ Q! M, h! N. F
特色：2 n( ^& A/ N3 [. F: j6 i* z5 E6 Z
• 负载依赖性太阳能电池模型
- b) B% q5 N! z' f; T5 `3 G• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性1 X8 A {& R* K& c: e' N* O
• DFIG（双馈感应发电机）
$ W. }" A t! x6 M• PMSG（永磁同步发电机）+ y6 j% s- S/ f5 x' w; D% U6 \9 U
• 行星齿轮、刚性轴
* H6 T' O" [- g• 风速特性8 s, ?& }- j2 d, c: E( J1 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( A j; u0 X* F4 \
燃料电池4 T6 B$ R1 J1 _" K. X; D3 W
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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% X) r/ ^! b+ p8 r4 z4 y, U
9 ?) j+ h- f$ ?) J. X1 n; ]5 G
6 b- X) s7 p0 q, n- j6 M% ^
8 S3 Y" N5 A& D' E1 f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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发表于 2009-11-27 09:00:54
