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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 % {' Z1 A, j: @5 i: P
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. D7 j3 m+ Y; QCASPOC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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2 ]1 S; l, |, i/ N p" ICASPOC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。" R0 w; E" w% I2 J. y5 R# X
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◆运动控制与变速驱动装置
9 b! [( `$ p2 F! D, ]1 W2 \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。
! q2 G( Z1 l) h. w9 `2 ] {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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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; l$ P- P, ^; `8 ?0 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。
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特色：
/ p* S" p- K9 T. _6 o% ^9 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。
7 ~! s# u% M8 l3 n+ V•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。
- e/ [, F9 a8 J8 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。
, B' H8 w& E$ M) I& B/ {( s( D•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。
8 [' [/ }% v/ E7 U电机：
' v: x: Z7 H% d/ c f•永磁同步电机
$ G0 b! f; q- ^9 A& u2 u8 z- R•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）4 M/ l# _9 ?* o! ^, G& g
•同步电机与发电机，永磁及外励磁
. O. ^ ^; p/ ^ D# b+ [3 a•永磁直流电机
. [" t( B0 t2 [7 ~+ G/ Q•无刷直流电机; E, T* `* F: k1 A
•串励及复励直流电机
: D- [; m' p$ @ [3 {3 ^•开关磁阻电机
5 M0 H) o8 S; I3 g; L" ` Z•同步磁阻电机
; p( Q; w8 A0 X( L* Y3 h1 T; I•步进马达2 w( A* a5 N e0 O+ D: t
•车载发电机（直流及三相）
( q: H; _7 `. d, z& j/ ^% f/ F机械部件：. e2 B8 i6 C* _! k. F0 b
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮" f0 F) u" d' P1 E* l w- T8 x. d
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载7 t6 F- b# T- a6 R1 \
•速度、扭矩和功率传感器
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总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。2 f3 D$ ?1 O4 @* p
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; W1 t/ Y2 }4 r5 Y( }4 R8 b: G. n/ t+ h' ~9 F
◆数据交换与FEM协同仿真& b6 ~; S9 c; d2 e$ w# 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。: _8 k H% @+ z. H8 s9 l" [
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Ansys中的开关磁阻电机$ c8 D: a2 c* ~6 E
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4 j- l; a8 k8 j% }, T: N/ zSmartFem中的永磁同步电机
, O/ L2 `! P6 e/ s
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Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。 ! n {, l6 _# W; v, o
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特色：" k' Z% f/ l; W# ?2 z. g# m: ~0 f
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真" q: K) ?: Z/ E# c: |) @
• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗, B/ V1 X& e0 A- ~, V& ?
• 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8 O3 R$ ?9 Y0 ?9 O5 B
• 静态参数、查找表和暂态协同仿真, R D) |- H0 \- N: ]
• 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。2 r! g6 h* p7 E5 @8 s: d
线性执行器协同仿真
8 L* c1 ^! ^+ v, E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。) F9 J, X6 c# ~7 ]
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4 i$ W3 m$ |0 |* K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。 e6 Y( |9 b& _3 L: A1 I
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4 u" H; ~+ u; {) y- r4 |, f% c$ q
◆详细、快速的半导体建模
, N6 o& l/ u" k- _8 D, J采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。) R% z8 e8 f( q. D7 _, [8 N( {3 r4 W
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IGBT逆变器损耗的快速仿真/ }- j' d5 K* d6 k/ w+ B0 `
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1 a) Z$ F; N* D) F% q3 g2 j/ r& j: |+ v$ K* [
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半导体损耗快速预测模型
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) e, @' X3 k' a! v& S p
$ x" n7 ]5 Q, I9 eMOSFET详细建模4 s4 e. _$ L) L2 A7 O
Caspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。
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6 N( e( T& V/ H
- |4 B) T7 W; A3 |& w, z2 T: A
2 p7 |- W+ G6 q% t6 @ 特色：
( J' k1 w, u5 K9 s9 T0 n5 I•MOSFET非线性电容详细模型
$ K) d6 A; Q3 G' b6 Z, v, h•IGBT拖尾电流模型
* V3 k( D% p% u$ t, t•二极管反向恢复模型
8 O5 _" U5 S0 L9 j. j i5 B•以快速损耗预测模型实现快速仿真& U8 [0 M- O1 e! d3 g% T; l
•与热模型耦合
9 `7 Z8 ?! q) L6 x6 Y•包含电路中的导线寄生电感和母线电容, E/ |0 l# `: @7 n7 d
二极管反向恢复
% ~- S! V! L/ l' \# X5 G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。) L2 C5 J' x7 G; J2 [
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- N; D4 R0 \% `, r4 [, \/ h3 D+ ~% b2 ?8 ?- v! b
3 P& W4 N3 m0 ~9 S 0 X7 m; Y% D' s
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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8 k% y0 V& j3 d) X
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◆散热片建模
1 B3 [, k- T! `6 |2 r7 Y, v" S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。
. U5 I% \" ?& w% e& u/ G带散热片和隔热层的TO220
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& s% _( J8 u- J
, y8 Z5 p. [: m) f+ ?# k3 F# K8 a2 @
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* `- T9 F8 }- K: tIGBT结温详细模型
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$ F* q# Z: ^7 T V1 u
1 ^, l) M9 G! J' @: s
特色：
( J8 P$ P5 R0 ]# R# t•散热片模型与半导体模型直接耦合5 d& E, {7 ~$ K3 }% |5 ~- p
•预定义导热材料特性1 f- r& @7 s+ s6 z
•现成的散热片模型
1 f. c4 J# @7 i- @6 N•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
) F, o% m2 S0 {. Z0 ^; i* W* H热模型
% m8 j$ \+ i4 C" n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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2 H+ w4 w8 Q3 f; F4 W. i2 f8 D) @( g
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0 G* {% x* l, r& C c6 m/ c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。' a3 a% l7 F- t! F$ O2 ^) H7 U# @1 r
8 N. A! s1 u- ^% u, D+ Z2 D$ P* r7 X2 M
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% e* [8 ]# N4 f◆汽车动力管理/ ?0 E8 F3 \, {! [
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）
: Q8 @) _7 h! Q9 F2 N$ H# E- o% Q+ A. j: Y7 X, Y8 t
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* a) I' L' P( T1 j! g7 n0 @IGBT火花塞点火控制- l, r/ Q9 d! v* J
& N& \' b6 B) G5 b
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2 s7 d: [" @$ z$ [% t6 z4 X4 j" d
$ _! m6 V. ~( G0 w* i特色：
9 v& W+ L' \; l•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器
! _! E1 z; s4 ?7 v5 r( A•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
8 Q+ Q8 {4 ]. W5 T•高压火花塞模型/ h' E# m; {9 y7 O9 [ j( m9 }% T$ J
•双向直流电源的限流与电流效率模型# ^, z, H7 f0 Z0 _: _, X
•动力管理传动循环
& {- w, w9 U( s& ^! ^) @# o" ?双向直流变换器; y( i. L s( p' b/ L3 S
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。
* S$ {5 a8 w) ~
: A3 {3 }# q2 m; n# h) E: F4 O* v) U. u" N/ J
Z! w. G' v& n+ i0 m% p
9 n* D) R' S" n/ ?* a
" c. D$ P8 {. h) l4 x总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
' U) ]8 I! B9 ]7 \2 n8 G# s# M' v. p) ~% l: y% n+ j
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6 S g# Q7 o3 A◆绿色可再生能源
% R9 N( G( k n. o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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' v! x% ~; B4 L带逆变器的太阳能以及电网供电线路
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+ c& O9 a4 ?: C& y8 O9 z
# i* j. b+ c) Y/ y% g# M, v% {# j' D6 t: f; Z; }* M8 X: e
8 G5 x2 T2 a1 U V( [# T
* z% T% O8 [" M' }% x风轮机模型
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A$ z/ g$ `+ X* t
$ n1 L5 X) ^& y8 l. n0 [ A5 v7 g1 D
双馈感应风力发电机
( U, o' D0 U* c) K7 i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。6 ?. E, V; ^0 F! Y+ k
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特色：' a7 c/ p1 g% Y9 `. Y. Q
• 负载依赖性太阳能电池模型9 y' e+ h7 b/ ^) b1 z0 P
• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性3 l. ~* U1 M' D3 j* C
• DFIG（双馈感应发电机）% K0 \/ \; `, [, {5 [
• PMSG（永磁同步发电机）
* Z# w4 h3 d5 l1 y- f; K% ^• 行星齿轮、刚性轴
2 w( ~/ X) W9 \8 ~+ X" j0 M• 风速特性
' n7 e5 W- q" ~& K x• 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! v% }7 i% ]# [0 L燃料电池
3 S, X: c, e- B5 ]6 F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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( U4 q4 t% z2 w/ `6 a+ c- q2 q% E: X7 W) e# D: b: I& b/ w: V9 m
8 a' u, ^- Q. k
; z6 t# x- {2 r+ }/ `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
