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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
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4 v* c, J8 Y! W4 L" }
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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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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) b- p( B) w6 S9 j$ F& eCASPOC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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8 H( {0 K4 R" Y/ s◆运动控制与变速驱动装置
, ?; m9 F) P- [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。
0 |, E( @% Q& a% P* ?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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0 q- y8 n8 t! o; B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。" @& d$ d5 l! |! [
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：
4 I. {5 Y% y1 b/ \" F4 J6 K6 c•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。
1 a0 E5 D# S7 j( C' X•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。0 {- c6 C/ ?+ z* S: @* B0 `
•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。- x" ~, D0 h% }! Q& K/ A: R
•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。
! O# L! b' s1 c电机：
9 M, ?8 R, Z8 x" y+ ^! b•永磁同步电机7 O% {8 L H4 `5 N6 ^# p1 U
•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）0 p0 X1 B. c/ l" N# u+ }- _
•同步电机与发电机，永磁及外励磁% O; U! l' {) u ~3 w
•永磁直流电机* e3 T3 v8 L8 h: X! C
•无刷直流电机8 n+ j$ D( L; x7 t, P# Z+ |1 s
•串励及复励直流电机) d) h# L4 [# t
•开关磁阻电机
! B9 g2 @5 S% M6 p•同步磁阻电机" m8 T: a( l7 @+ C$ y+ b
•步进马达( E0 ]( j0 k' s' o6 ?
•车载发电机（直流及三相）
# v0 d3 N; ]# g机械部件：4 ^7 a; M% r; Y; F# v
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
9 t: C* U: g0 C2 J* B) C•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
5 n& E/ H! u- G/ _% J( I4 M•速度、扭矩和功率传感器6 Q l* x' c' y9 f: M
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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
8 O" U5 Z+ ~. Z8 {2 w* F) D. Z# x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。) M5 ` h/ o# ]
6 m1 e/ t) }9 g4 o8 ]# PAnsys中的开关磁阻电机( F8 r: J/ b! c3 _+ D% ^
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9 i; `3 U; ]) L: m% q
* q; P! h, G U; |) |; N7 h) b
; Q. ?* `6 t P8 w9 oSmartFem中的永磁同步电机
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1 e# q) a7 e2 {6 c ^+ g
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' f/ E& O# l: v9 l: \# H* B& Q, P! rCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。
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' r C( u7 ~2 G, X' z" s特色：
% ^! t5 c& D9 ]! g2 J9 w• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真8 w, G# @: x! K
• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗 X' Q3 ?7 ^' O6 y; N) u4 h
• 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
0 N3 Z0 w$ s6 z! c; R• 静态参数、查找表和暂态协同仿真6 a4 y% A0 m: z' \1 c4 I
• 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。* a1 l6 c. ~/ F8 i
线性执行器协同仿真6 e! i. {9 T G, j% G! W6 v1 Z
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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3 ^8 q I9 n6 y6 ?3 G, z9 Z( I: [4 K3 P' H) y% l0 b; E& i! m3 b, e6 g
8 { E, J9 R5 K5 ?* u `
- \" P) V( p# }
# T+ S$ o! q: Q. ~4 d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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- ^0 I# [ r; G+ H) i7 c. e3 p' M9 k% u( } j: U
◆详细、快速的半导体建模9 Z' p- S6 V' j7 Y x& j- r l& W
采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。' b3 U, X' ~4 |" V
0 n9 p0 |& I! b- f; XIGBT逆变器损耗的快速仿真
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2 \. I! j% E4 e% T
$ V; w5 ~+ j* f* j
3 E5 J6 j7 M: l1 m2 v. G! }2 c0 u9 z L& w
0 r; G+ e3 @! H- c, W5 z半导体损耗快速预测模型
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8 |, x1 q0 ]0 X# ?& a5 t. R; x! K" q; J1 o4 s
% M, {! P" I9 @7 s
& G! Y" J) ~, ^0 T8 o* N( j8 _3 ?1 sMOSFET详细建模
2 C, a' o/ Z6 M8 G' d3 p9 r* sCaspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。, J: @4 j/ f+ V/ }/ Z. O' } g$ \6 l
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; J+ l8 e" j% K- f' E1 r
' r, v6 y. U9 } 特色：
: I/ j( i2 H" ]1 q O1 i/ _•MOSFET非线性电容详细模型% o- l, v4 V& a2 T8 D
•IGBT拖尾电流模型7 k) V8 R& F) {2 k3 O: y4 u& L
•二极管反向恢复模型8 |+ V1 D- ], p
•以快速损耗预测模型实现快速仿真+ n3 {8 W) v& H {+ l; V/ ^
•与热模型耦合
# v' [ H. K' m: W•包含电路中的导线寄生电感和母线电容) \* s( ~6 Q! T x! h6 |1 y
二极管反向恢复
o: {( k5 E+ a+ N% N7 H0 P" B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。6 l; Q: R2 }0 y. C2 R; p7 t+ t
7 ]! \7 o; }6 g' _ n8 s
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$ y- n/ x1 k6 V1 H+ Z, Y3 h6 Q
) C5 u, }5 q6 j( Z% d0 @. {6 B0 D
0 V' q# [" H" M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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0 r' w" H+ a5 G& ]5 ~6 d2 P & S, K2 h, K7 O5 N5 v
5 b4 c4 e, F! A$ K◆散热片建模
: p/ e, D+ G% o# }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。7 X: G/ ~ `6 o4 N% ]; k
带散热片和隔热层的TO220
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) N% ]4 R# `, K; P @, H+ q) s3 Z0 P, H( d& z! ^" |
2 L J1 T( C; o; I+ L' @" B- ]9 M1 }5 W+ z8 C |
5 ^" P5 M0 `9 Z) m! H" tIGBT结温详细模型
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. W, k8 j% t# ?- k9 F% P+ [) z* U5 M5 r$ D, f$ A$ @# |( ^2 a
& D. I) c& \! p特色：% I2 n7 C2 R i8 i$ F
•散热片模型与半导体模型直接耦合
T) G% R* t$ u, |•预定义导热材料特性
+ D7 v- }- P, X' K9 P•现成的散热片模型
. F) K0 e& H/ N•热模型可从Ansys直接导入Caspoc0 T" q2 D: Q/ w# ]
热模型
8 I' C9 M- f# K+ x p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。: p2 X& M- U8 W% j9 v# l9 y, |6 o; g
% A" J4 d) l3 j, ]6 v& X
. t+ A% e1 T* R; [
. h+ f. w6 w4 S/ M( o) o% t
6 Z( \* `1 q2 j9 f& V7 M
6 g6 |; V4 @" u* ~6 L: q' @" a7 W
+ T# O, T. \6 d+ C# u5 H! \7 M% Z . M8 q& u- h( Q [
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。3 V! \- i$ p( ^4 G( X3 y
+ ^, d: V! @# [
* k4 f2 {* d8 \* {% A& I ]4 ]9 Y& V2 g0 _* x
◆汽车动力管理
& w2 V: D0 r6 n2 G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。9 E: Q7 v! a$ t$ c# U- y
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汽车动力管理（含负载突降）* X5 {4 D7 j$ C
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& i7 \; v* k6 H. p
0 _1 L# ?3 [4 r9 Q* n' AIGBT火花塞点火控制7 f3 ]# Y+ D# d. w0 ]) T$ J
& i4 c7 W2 r4 W5 U0 n: ?% N* I4 Q' m9 D2 t6 B
5 Z. T* g# X8 w
) P. O6 M& H, v# q' Z- v
特色：: O8 L+ m- ~6 L) h* y
•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器* v& B- A7 K0 _4 Q- X
•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
8 S: x3 V- `/ A( a( u•高压火花塞模型
8 Y9 ^. w. H8 S9 G$ {•双向直流电源的限流与电流效率模型) N/ U0 M( R, Z4 `
•动力管理传动循环% j: e) w! J9 ?5 K9 h
双向直流变换器8 \3 P' s+ M9 V3 ]
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。, V; h! W$ g2 T: G% R
( t4 ^3 X! d/ _6 H- e' ]
0 i Q$ m2 ]6 Y; s' `
) k4 F3 i& r( A9 ~4 @' G5 T7 [5 O1 F) I, f
& _3 G# }6 k" S2 T$ u: c总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。( y5 S! ^# J2 N/ ]9 P; w ^
! x5 g- y8 K1 a! Y . o3 m: J9 r" @. L
* }2 a% F4 u% R, v◆绿色可再生能源
7 x+ g* k4 ^5 j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。1 j4 `, S# i* O
$ y* m# M2 s* y, C- q( {+ y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4 E8 }7 R9 g4 O% R+ `0 |
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7 k2 |4 D% ~) f3 I5 A% @ 双馈感应风力发电机
: Q: l' R7 S/ N% W+ o& M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。3 w4 c; F F q6 p* @
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5 I: q; r" x! S$ _ 特色：
: p- ~/ X. V( H• 负载依赖性太阳能电池模型
1 W- k# n, y( g4 j. i, c• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性7 o9 n2 Z7 L1 ^% O* ^ |8 w
• DFIG（双馈感应发电机）
. l q9 k9 {8 `• PMSG（永磁同步发电机） G1 }, J0 \- b: K6 i- p9 q
• 行星齿轮、刚性轴1 v; M7 R/ V; r# n! f
• 风速特性
$ p( C3 _- K0 I4 f2 S4 `9 W# ^• 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: ]7 Q: q* x4 i: W
燃料电池
4 z" b" l& F8 P3 R( Y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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! L$ l" w+ g% q9 A0 C2 |0 |9 }# b2 Q8 m% @% ]5 a2 ?
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6 \" m" ~: M4 s4 `$ c5 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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发表于 2009-11-27 09:00:54
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