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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 - h2 `$ I8 B$ Q! \0 W
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# `* b3 I. M, KCASPOC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。4 u& z6 G$ u P& w
9 x e' s2 L, S
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。
) t$ t6 L |$ f! f& s. j* g , k9 D! J; D3 \& ~ c* e x
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。
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0 ^# `- Q) T' g/ W% \/ B; w◆运动控制与变速驱动装置
; r; C# t6 Y. O4 s4 z' \- t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 J1 d5 g9 Z4 H2 O9 A Z
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。( b% Z3 m/ {2 p. F( n
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2 i( m0 M- W; q) ~2 l5 c8 U/ r. X
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: A7 T# V! x8 r/ R# C; C% V4 ?" U6 Q; }2 v2 p% y7 f; k$ a- n5 y
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。
/ u8 n' Y; {9 B7 `! u7 @# l2 j 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。7 r2 R/ x1 P7 ~" `! B2 J" R$ |( D
3 d2 o) ?( w6 }( a8 L6 B* k% \' o6 V
% D7 J0 H$ v9 Q
特色： Z( f# \ c. f) ]
•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 B* L6 Z' f5 Q% i9 g5 H
•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。
w W# }9 f O) q4 h: B' `! b2 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。5 A; G% ^0 m( C5 T* y
•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。
; R8 S5 _$ I, x7 t5 [; a3 u电机：: Z3 @6 m: R, V2 F! f
•永磁同步电机: D9 x2 C' r5 S
•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）1 p) ]! W8 Z( w. n) t
•同步电机与发电机，永磁及外励磁2 ]# k- ?" r. v
•永磁直流电机8 u. m" J+ i2 Z
•无刷直流电机
% \! C# z/ m- o0 }8 N/ f% _•串励及复励直流电机9 \: W6 @; W9 u; S' @
•开关磁阻电机7 u) C, w M$ J: W; T, p: Z
•同步磁阻电机& f1 j# ^9 ^6 @: n! G. w
•步进马达
: J3 j6 g; t! q3 y3 g9 r0 r" y# r•车载发电机（直流及三相）6 `/ c. x# R* e* n7 V0 A
机械部件：
+ T* p3 C& l+ V2 ^•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
% h" O8 ^, n# I; z+ M8 E- y) a•恒扭矩、恒功率与常规机械负载' _9 w; H% z' y+ g
•速度、扭矩和功率传感器' A3 M5 p7 \, q; D7 t- I6 T
8 J& m& u3 V& v! z
总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。9 T4 ^0 U- e$ ?) Q5 U
! x1 D N2 { D; Q% e
0 ], C0 o. g1 I% X, W: _
( Q7 l1 E7 H- q: n; W
◆数据交换与FEM协同仿真
2 E% s L0 q1 a0 K; u. 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 d3 R- n7 f% b6 l5 p
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Ansys中的开关磁阻电机6 Y$ {: B: \8 F
+ f3 {$ l: t/ c
" S1 i+ l6 m$ y# ?
. r- U5 b1 {/ j8 L9 _9 I# d& x1 P' V, i+ `# |; f
1 ~/ U7 ^9 h; X! X$ }' u2 eSmartFem中的永磁同步电机0 {" I D$ r& E! L6 ^
0 e% R/ h' u+ [% i, T1 F- A2 {
5 h' n/ q4 @& `+ N: y% K5 `) o) ~; a: W5 L' y0 y" v
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) B3 O& T5 m/ Z8 ?1 Z. k+ X & X( N3 Z: @* m; C. M8 {8 z& J1 X. [
Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。 ( d0 H6 x* X6 [+ d* O; N2 `' r& Y+ [
" N/ C. M0 Q: S S
, H6 Q/ Q' U" c
. c+ Y' C' @- K0 j( ^+ T8 [ j& j: _特色：
$ d1 `) Z& X3 Z0 |' I o: f• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
; l' y. I( p0 X5 U1 C9 j9 i# L$ s• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
, P* J4 C" _& C0 W! e, q• 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
L% ^2 A B( |• 静态参数、查找表和暂态协同仿真2 M0 j% v8 b) n0 U& d9 D+ a
• 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。) n# G: t: y7 n
线性执行器协同仿真
8 v! h# s* [. X6 n2 }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。$ c1 Q1 d( N& M8 y, J8 m8 u7 c
0 M& \, y- q, Y0 i4 z$ r
2 s Q# @; `4 m# G" V6 \8 W
! T8 p ~" N5 h; `, r* l; R2 I8 n9 ?0 M
7 i' `, E% q3 y2 f) _' X- j
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。( r W: X& J( s% @& W
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( X% L n, k3 s5 m4 \
) b5 V& f+ @' c9 X8 T/ m◆详细、快速的半导体建模
3 `0 p' L( N, Q3 z8 I, m采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。* X' z5 m& m- y, G E% P: v7 V% F5 t
. h/ f: S2 p# o/ `& oIGBT逆变器损耗的快速仿真3 \2 }" a, r( T% e6 f+ E
& ?" `# y5 X( H# \7 _% m P
/ C$ o( t% v' s. x; l: D! Q; Q& {4 t
8 Y5 R+ R8 L6 G* ]& ?
3 q8 h$ Y) _5 @' k
7 V T6 H- X: U6 J4 W半导体损耗快速预测模型* r9 ` r0 h0 k2 Y7 M. B. g- ]. S
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; `; l" b- H* X2 b/ E
; }/ V. c. A7 m' m$ F. i$ |$ y0 R( d! v0 i9 o
% J# G: D: \" FMOSFET详细建模% Y9 }0 |6 O# @5 i4 g( l/ O- N
Caspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。8 h! W) X& t- g/ [. v" o
7 ]- Z7 Q: q8 F1 U
$ M# r/ H" ^0 V& g! q7 `. a- C9 Q
2 ^- `8 f0 N# v' k' |$ I c 特色：
$ r8 D) v4 s* `% o/ U0 x, C•MOSFET非线性电容详细模型' A6 D( P/ \, B6 |5 W
•IGBT拖尾电流模型3 R! |' Q1 j* h* y& q( c
•二极管反向恢复模型
& o. ~7 s6 r* G+ r# \3 n6 [•以快速损耗预测模型实现快速仿真: A: i8 ?& S: }7 {3 j2 p
•与热模型耦合$ V1 k6 _5 q% i' p1 y. U7 {9 k
•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
3 z) ^- Q4 R1 S+ [二极管反向恢复2 ?! M) \/ j% d t, C4 I
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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. u# e$ V7 S% F: y. `
9 O5 B+ M( s% Q! H ' a O+ ]1 Q c+ O& [
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。! [! k( H1 C& U8 w! _
: p: z: G5 Q* \- d- w' S: v
$ M9 ~7 a# v% o3 L. ?7 Q" b
+ X# q* _3 h5 } O, m0 N' S$ ]◆散热片建模
* |' _% B h9 `2 K4 D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。- s# Z& U+ ]: c" ` b
带散热片和隔热层的TO220
" r* d9 N) [* ~3 { , ~% u' J3 [5 Y% G' C8 ~) C
# u6 S: a( q2 y7 { p8 H+ {2 X
% v- @8 J6 O; g* k A) p' e- \/ J* m1 _3 T; W
, I6 @# c7 I3 x, p+ dIGBT结温详细模型
* T: `1 s* a8 y5 C/ `. W
/ {1 }6 u& C- y/ H9 ?* \. b1 y v# [& V5 P
* N8 L7 U* U; _+ {# `+ O
特色：
, n# u, V9 q. q% \- z6 K•散热片模型与半导体模型直接耦合. D3 i, l& e9 J/ P; q; a
•预定义导热材料特性+ y" v+ r% @8 C9 i9 t, V) L
•现成的散热片模型
/ q/ s, r" i$ F+ Q0 |, m( X; G; t: P•热模型可从Ansys直接导入Caspoc6 |# F. P6 ~2 }) l& }# J
热模型* g2 m, i3 w* e1 t
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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6 Q4 y4 _- Y& n' F& g+ F% L# Q& }: k
$ M* e( I- f6 w5 e" q/ Y
$ K9 r3 w3 ^' \6 Z1 y. j" H" G, _" @
8 l; f2 L" S1 l, C1 A w
* R4 F& p# ~# z$ z- a
! M2 ]8 E/ k8 ]. `' w4 H
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。
( b6 A0 l6 X X. _3 x/ h2 R% p8 s7 P: x6 Z+ q
1 l( g' a6 ^& Q$ m: e# z
' g7 {$ j* D H) `# h/ n◆汽车动力管理
& Y+ d. O( x. M7 ?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。# z; ?. q) J1 h4 T
( n! W3 O- e. j" {3 J汽车动力管理（含负载突降）# y% Y0 H3 ]7 n7 v- R
a. [) j2 O$ [8 e, ~2 \9 E$ F8 d$ `; G5 h1 P6 h x
5 |, n3 p6 ]; J! ^
- v( i( c% I7 n5 O7 _2 F # T- [; Q/ C9 V3 i! ~* u0 F
IGBT火花塞点火控制! O8 c4 C- g5 m& k/ l# Z
* v0 U. ^- m! w5 g5 N1 m( v
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. o7 o" A6 C# t. }3 p' z
: y* R& Q, g6 x7 I3 I# R特色：
- c* x- l3 q- S; U" f6 T, H•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器3 V* e/ x2 g8 Z/ G( u/ r* l
•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
/ r$ c2 C. }2 R- r9 D+ B8 H+ a•高压火花塞模型' B4 m( \ z- W
•双向直流电源的限流与电流效率模型1 {& T ?) C$ k# F( J. S
•动力管理传动循环; M! j% M7 D- H/ `7 y. G+ V
双向直流变换器: v$ ~/ h4 s* u6 b- v* ?
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。
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Z4 i5 \! y$ w7 G- v" x ~
; _4 J. |+ f1 g# O' a
总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。' d; `8 e5 G% T6 g
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3 B2 t# ?" |9 Y; o5 ]/ y. Y◆绿色可再生能源, S3 ?+ m$ Y0 h% U& B2 O. L
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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6 `0 k* @ `4 |& c& J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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" l7 t+ E ?8 U( U 双馈感应风力发电机0 h. K+ d1 [! C2 p7 g. P5 Q0 [
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。4 ? O2 D0 y+ i, e, g; z0 ]
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( z6 ~8 z$ {4 T1 w- x* K
特色：
6 F$ H& T8 R- C1 j1 x1 b' j% H• 负载依赖性太阳能电池模型
/ ?+ M5 R: p- K• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
7 B0 k# u8 }5 Q0 O$ u• DFIG（双馈感应发电机）
/ E1 ^: ?* T9 `8 R( ^0 |( e• PMSG（永磁同步发电机）
/ ], ~' K* R+ b$ z4 N5 i• 行星齿轮、刚性轴* k# P/ ^0 K$ ^4 v1 O+ J. k
• 风速特性0 D. s: H9 l% {' S9 @! f( b8 x2 ?. r
• 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
$ I0 o* V7 j/ A5 J4 a3 I燃料电池
2 }7 h6 y: `+ 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。9 D+ k% K q% V
2 h1 l+ A! h( l( g, t! ^! ?1 A, T) f8 A; p1 y2 z( w
7 m8 B1 ^3 D; H }( _5 T% N
: U/ o# {( {) S# [ H* 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
