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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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& n! P% j2 N& h- z- N+ h# b
* M! h( |! z; t3 r/ o0 \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。3 ?- }1 a' e/ P$ m! ~5 C" v
/ v9 }1 n9 U( A* r5 a$ i3 \2 G8 J
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。/ j y+ k8 t3 [1 p. K
* j. ~ k' N9 E/ o8 ], x7 R+ M7 a3 |) P) Q* J4 O' ^. f
◆运动控制与变速驱动装置
7 l! H/ C3 m) R, h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 ~) B* Y+ }! Z' K0 F
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。: J# F5 z* n" Z/ s2 D: L g
# l' z1 p3 {! C- r' _0 _ u1 a. ?4 _3 R
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h' E' J' W6 R3 x1 X
- H1 h6 z: i8 F5 r
- P; Q$ k1 k+ L1 g" H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。
1 P+ R$ T4 W1 Y& u" D B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。
- I, Q/ s, f0 s# T% L+ c7 Q6 @; ?& K! m8 O, J6 }
# R& x( X( ^5 X
2 E5 F# M. n: F7 D
特色：
! T9 Q$ W: W: M( 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。4 I1 Y, c5 @; _% X9 s- F* y' 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。
5 U& N8 O6 D) x$ A8 r9 ^* Q/ `•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。' n6 y; n$ x6 Z, t$ v4 U8 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。( l. f- Y. }* o1 {# g0 r
电机：' w* H* D- F% C
•永磁同步电机
9 ]4 P( G, t! s4 @' ^•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）3 p* o! n0 ^" I, H; Y- q& \
•同步电机与发电机，永磁及外励磁
4 O9 ^3 K, ^) m4 z. J2 Y4 t' T5 H•永磁直流电机
2 T& R6 R. ]/ }5 q8 I; O•无刷直流电机. C q7 Z# k+ W$ k% Y0 D
•串励及复励直流电机) E$ @) t) V+ S' S1 Q' [5 i
•开关磁阻电机7 [8 v+ G2 m1 V( F5 }% i
•同步磁阻电机9 W6 P+ S2 g+ @2 G- r
•步进马达& T+ U! Y% i2 i. M/ L
•车载发电机（直流及三相）
y( m' t( d9 y! v j+ n机械部件：" t( o# l; [; v: l: l$ F& [% E; a
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
; N1 W: d' V. R•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
$ z% s1 ^3 o& U6 X& a" ]6 u•速度、扭矩和功率传感器$ }( R* Z" X; g& S; V% M
" g0 a8 n5 s- f- V G" Q& z总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。. ]9 _; j& Y* |' k$ X- e3 d
! A. i8 Z4 |# Y9 b. E2 P# \
' n; p* }: O2 `$ b/ W- I. j% P1 t, W% _# T1 B
◆数据交换与FEM协同仿真: Z' H3 J' F `* P$ 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。
6 E. c4 n7 P+ Y8 r
: |) f# R. k( ^Ansys中的开关磁阻电机
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1 @' j; l# ?( ~8 U7 q1 ?5 z; P' P3 q" ~
, L/ S: z- K% g* L- K! _
' H# z, S0 s- O/ `; |* s
2 ?" w! {! f. }) f9 b5 _( h; [SmartFem中的永磁同步电机& B% k6 o) U! y6 \. ~8 g
' ~+ k2 e1 k w/ s3 ~0 V( F9 I: F
# |, C. k6 M. S* y- e' T3 ^! V( I
M" t. m0 Q+ j' B/ P
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5 z/ C7 A% _- G' o- r4 Y
$ {* p" J! i) z4 P) b1 ?Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。 2 j G+ n6 e6 k1 u
* M5 A! H2 F6 [9 W1 U
; A; m/ N) T; s, f9 Z8 z0 Y3 {; |
. |2 m+ u2 c {/ u* \特色：
9 @3 c" s W3 C& K" I* E• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真; c9 s* Q7 F' T& U5 o' r
• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗 i3 R# L2 b0 `% [5 H# M
• 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
; O, n* ?2 T( w9 R' \• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
t0 j6 [5 g) M ^* `• 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。3 J6 i6 o5 Z5 O' b
线性执行器协同仿真
( a5 c! r; P% ]1 Z9 M& J0 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。
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: [0 t- |2 p: `+ P% D7 B V J& o5 s" Q! f7 Q0 h( p/ }* D
2 k7 I' Z4 ^# O& S
: F; K- m# f: V8 J# H5 T
y; E9 _- M" L/ B4 T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。
% e; ~" s9 p, M, I3 C
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7 q$ E8 T3 k+ K4 f. K! Y5 @- ]) d9 K
◆详细、快速的半导体建模
6 b% k$ K& X* G t' ~% l采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。
2 `8 L2 P" ~3 `/ s1 y- o* Y
0 z( Q j- s8 z2 a4 I7 l4 VIGBT逆变器损耗的快速仿真
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* H Z2 J6 v- J9 b
! j; T+ r0 B& h0 i
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半导体损耗快速预测模型
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. ?9 s! {6 p6 \1 i- A% `- N: i0 h4 h4 D
' t: g- N$ ?; Z3 q& Q5 C, c* k
% Z& q! ? i* M* W' q5 s
% ?7 m, `1 a1 d$ k- s/ t$ j8 hMOSFET详细建模3 q6 N3 b' W$ K9 k
Caspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。- w" f1 \$ t/ P/ P6 z
4 S" k O1 e% P. J; k: @; T
0 h Q; p( b) P
( f2 l- h3 x* U2 B8 D 特色：/ D, ^2 ?0 W+ [) K
•MOSFET非线性电容详细模型
/ p* ?9 A' I2 f( U1 k•IGBT拖尾电流模型
* q# t- U( v; B: N•二极管反向恢复模型- n: i: C/ k% V0 ]+ x" v% v$ t7 n+ F
•以快速损耗预测模型实现快速仿真
- G2 g, _- `7 W# b* d' n4 G•与热模型耦合
& \0 y1 C, G p0 Q, {# g6 ?6 F•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
! b2 I! w9 @& {! V; W二极管反向恢复
" b. s0 ?- ~' a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。# u6 O2 M/ E( R f
9 r# j* j `+ } h8 T/ A. Q: V! G1 t J2 ?
5 d( @! m7 e* U2 _7 c. z
$ X! z0 ^# ]: Q' F4 v9 A3 W
) ]% C4 [$ P# q' f8 P1 i r: L: p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。& h3 C' o/ V; O
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4 s/ l& ~6 R8 ~9 {! @
) ?9 e5 i: u% u% s◆散热片建模( X8 V- {3 W @0 [; U) Y4 \
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。
: s4 X/ f) C( n2 K% ^带散热片和隔热层的TO220' o4 o" L" \' @
" y& P$ m. b8 s7 Q4 L
: X. K) x3 e4 l, P
0 @3 f$ R: J# T p, B, H
3 }* ~) X9 A& }1 O4 g" j; E' l, f) ^2 K& c7 c) {
IGBT结温详细模型
+ w. W4 ~: M3 ~- b5 @, i6 W& J" m1 F( E/ K0 k" G9 O! G
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特色：
9 V# B5 X( }3 d; D; e# [•散热片模型与半导体模型直接耦合" D4 _, E( J' k+ o7 J O
•预定义导热材料特性4 U6 F0 A) a5 w. x' X
•现成的散热片模型$ e* |0 H9 a g6 K/ O/ r
•热模型可从Ansys直接导入Caspoc1 y% t% l$ A# F8 l* a6 ?7 @( y
热模型
2 Y9 @9 W( i: ?& D& l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。3 ~% y/ p0 C- m1 C! Q$ F& ]5 W
" E; ]: Y' I- ?3 a- ]6 O
0 k/ ~8 |5 t' V4 s
8 i2 K6 U+ }# B3 |9 v( E$ ~
6 F& j/ f5 T" b8 D z) ?/ M# ?- w6 @3 v4 m: s$ ^5 e! J( X1 [) K
; Z5 `7 H1 L' \6 ]3 h* w 2 H8 T/ Z# z0 k- E: r8 ]/ v
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。$ h+ M' z" l& a( f2 V" s
8 R* L, T8 |. c0 M- h
) C. ^( ?& I1 i L, a$ f6 m+ e* x3 ?9 ~
◆汽车动力管理
, _' Q0 w' o6 K; S; x% ?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。" [+ _6 Z! b; w% ~( n
. R1 Z+ J0 S, V2 H. }' X汽车动力管理（含负载突降）
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# G5 e( C/ R7 A& ^- o, X, j/ O+ F H! K. i
, r" F9 b6 c5 `; F$ [1 O/ h1 Z" ]6 i1 V
( |4 W" y( Q& y: T4 C
IGBT火花塞点火控制
7 R- O: v0 X4 M+ Q/ H; _
+ P! s6 Q7 d; x7 v* S
& h! V! X) e; L4 g+ @1 J6 f4 ?8 d
( {0 J1 m% Y/ ~( `* a
1 L. d* L; l0 F+ u特色：
! k# j/ s$ n f# f3 v& S# b4 K•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器9 ~( B! z! a M
•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。4 N5 s L6 B" t) q
•高压火花塞模型5 x/ A( |* Z6 r, ?
•双向直流电源的限流与电流效率模型" c4 u3 B% j( m1 h
•动力管理传动循环, k3 B( s7 W6 s5 ^$ _5 C
双向直流变换器
. l6 X1 {9 I1 s6 g i! v4 C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。
7 r4 r1 _: r( V0 x! v* U 0 \, Z: l1 d5 B; w) J
* v( G3 {# a2 c' u, G1 f( ]; E5 j8 m( W) \/ z4 Z8 |& @
" L9 V7 p: v/ S" m% {, L
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总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。! a& a$ C9 n& @, _. t* t0 N
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3 N+ e6 ^& R/ k8 _: i' ] o' M0 x- x
# \) R% Q: j+ S. V. Z◆绿色可再生能源
3 o; f7 k8 f" X$ n4 @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。( Y1 R. m2 T) W. N4 X
( o9 e# o. u( r# e/ r9 Z带逆变器的太阳能以及电网供电线路6 y2 D( A# m7 z
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- j0 x9 v, S) R! ]+ ]# `0 d6 r# ?. o& h2 z9 C8 H2 ^
7 \; e* [. t$ z" y5 l: B
% C1 z! y1 c% S9 ~* _风轮机模型
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* F$ n% M* R& ^& i# t
: e, u* x8 R) ]3 ]+ t* J X+ c2 ]4 w; h
: L( N3 R5 D! B
双馈感应风力发电机
* G0 t% t0 ?: D+ |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。
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特色：8 }! @ c' m2 E5 r
• 负载依赖性太阳能电池模型5 i* G. J% Z# Y$ d5 q
• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
1 g% A: n* }5 e# Q$ L5 @# C8 k• DFIG（双馈感应发电机）. u9 f! \. {5 Z9 V2 F+ B% e2 r
• PMSG（永磁同步发电机）
2 T# w4 `% t* l2 K2 f+ G• 行星齿轮、刚性轴
9 d% s# o c! S• 风速特性- v* l. Q8 Q9 p$ 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' r& |2 i. t9 u
燃料电池
; b" v# |1 b0 B- i+ p; ~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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5 x' K$ W O- L7 `9 ^9 e
" B0 Y) z. I) B3 z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
