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发表于 2010-5-5 14:08:36
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电力电子及电气驱动仿真 ; z' S3 e$ D) k! c* @
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3 X7 g# P w6 J3 `, cCASPOC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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# e" j! v/ {! U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。+ n. t) `- [* S% D) \" W
; S6 R' i7 m0 T1 v& A5 _' p/ Z# X1 O4 rCASPOC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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◆运动控制与变速驱动装置
D+ o' e8 p$ a; E1 y' ]: 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。, Y4 e3 ~, R: E; Z0 p0 s- ^7 r
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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$ ~6 D* f' V7 }: S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。: C% W" \; t' a, q+ _3 `$ 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。4 S9 F- ?1 q# c; ]; t; u4 b5 i
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特色：5 b& Z* D. D# X8 q5 ~1 l* j
•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。% A% d/ Y4 h0 B5 C; `' {
•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。 N( x' A# R$ `' b& B8 s
•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。* C8 w' y7 {6 E! Z* 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。
; A( J$ l0 i `1 K1 x1 R电机：, Y5 T" A- ~6 l
•永磁同步电机' d4 M2 s0 b! ~, H1 m y8 b$ q& e2 s
•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）
/ |9 m' g7 l! N8 ?+ j•同步电机与发电机，永磁及外励磁+ n$ a# \/ E: X" I) Q. q c- E6 u
•永磁直流电机
$ X( Y" ?0 ?/ w0 R$ v•无刷直流电机
* f1 y' E, q# N; ^•串励及复励直流电机
8 o Z3 T y: v•开关磁阻电机
/ y8 b% K% b( d$ `$ m- g# ^6 V•同步磁阻电机
2 e2 J) v6 ^( j' O- j% X1 Q•步进马达* c+ m0 ^" T8 Q- O
•车载发电机（直流及三相）" q: N, w$ l! e, R4 h/ d
机械部件：/ k# G7 F1 `$ V: @: z% f" v
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮' w8 n4 Y. B. R
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
1 b. b& J# [3 y6 E: d, c•速度、扭矩和功率传感器
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6 ^% G* @* }% K% W3 Y. r2 e; h总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。. P9 j( n9 h' }9 q* V5 K
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! G- Q9 X4 V0 r( k f8 ?, b1 e( e! b# w
◆数据交换与FEM协同仿真
0 d' _9 X) H2 w2 H2 x) f9 a' f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。
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Ansys中的开关磁阻电机
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SmartFem中的永磁同步电机
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/ S% P( n! |( I, E8 KCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。
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1 ~) o( T$ }9 B2 K& q% O特色：
1 F9 Q% `8 v1 w" q U$ N• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
6 r8 A( C8 d1 [4 [$ ~7 x• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗. {8 s: v5 v: f
• 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1 M6 d; @% F( I- Y3 f
• 静态参数、查找表和暂态协同仿真" V% C) ?: j0 w) s
• 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。
: `- F" `: s6 r线性执行器协同仿真8 P" c0 h8 x: B/ f* m3 w
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。- I+ X6 f; Z+ O
. v2 f& n" h" G* m0 p) s5 z; i1 i( L; w, C# v
, b: `* H* b8 |3 }! W& Z9 K; I3 J
# [) a! L3 K) O c1 s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。3 w7 d% n. t/ t- s
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◆详细、快速的半导体建模$ a6 M5 Z6 T& z0 a5 m$ R/ ~/ k
采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。9 F/ N# {. I2 e! H- u4 j
$ z* t9 P9 G/ f5 EIGBT逆变器损耗的快速仿真, n4 H& K* @- ^6 F* u% y
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$ P' D: Z4 x+ n4 W0 N0 H4 k: [
1 A7 J: e$ R" g2 n" {; J3 _ }. ^5 E+ W8 t/ G6 m9 D
半导体损耗快速预测模型0 l; U5 C$ l5 W, g+ f
8 C) e M$ U0 A D) D5 W) V h2 B( p6 }) s* H
+ @. S; @/ T) @' R& p. Q
& X2 C- @- R3 O/ h% V) M3 K
* [1 A7 l' S3 qMOSFET详细建模
. }' p9 j( ?, c1 w* X+ jCaspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。
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2 D! ]3 a/ z6 Z ]9 x- C, E
: B; m- ?5 b) d4 Z
特色：
h$ j( f) l) t2 K•MOSFET非线性电容详细模型" d' j6 p( ]- L! U$ t
•IGBT拖尾电流模型
) `/ R9 ]8 O3 x3 n1 n•二极管反向恢复模型+ C, Z& K, g A9 b$ T
•以快速损耗预测模型实现快速仿真
( `9 Z7 O$ o- J8 y# R) X•与热模型耦合2 ~- ?" X7 w: L0 y
•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
: t' k: K7 n' `; L7 L( Q. s+ ?二极管反向恢复
3 E) n9 Y( C4 g2 P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。
9 n9 E7 y) G4 D9 q P! F1 u
. A! D) a- n! W4 O9 y& y, B: [
) [. N {! ~+ V- k# ], e+ ? h3 R: R. E9 J
* K" e R. l3 {- Z8 f/ l" [: ^. Y* y2 u' w) u" i \
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。 f: o4 T. t$ ?% g
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3 W6 E; U1 y- L5 B& a◆散热片建模
& T& c1 ]* O& |! D# o b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。
; Y6 p; G. \& X4 y3 [, Y' v0 y带散热片和隔热层的TO220
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) n" b$ U& A# J7 Q4 n( n/ X* G
, S) w+ p: O. e) J& M6 y* g" o7 D0 B; d0 R2 b8 `- `
# S. E8 q2 q; h$ x6 }8 S' b9 p
- j! D& _+ [. L2 _: \2 ?4 Q$ n, RIGBT结温详细模型, o- p! g6 `$ Y* m; p
9 n9 E$ O) L. ?$ O% R! S, r
0 X$ D, E; o: D5 m4 m
' I5 e/ [( k$ c5 U特色：1 b( S6 c1 _, Y7 h" X, ]
•散热片模型与半导体模型直接耦合
" H1 l o3 \5 L3 q& L# ]•预定义导热材料特性
4 u6 o' z6 l/ I•现成的散热片模型/ @ b; a2 X) m+ Q3 O& q8 D5 X D
•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
K3 v) T; L; [; D2 }热模型8 Y' V( n9 `: `+ ~+ }3 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。) @0 ~8 Q( l) a: u* ~
7 \+ x; j/ `! j
8 V% {2 w! M1 m1 T0 x+ ~
2 s* K/ n" p+ a6 u8 ^$ Q
+ D$ o; E/ a [2 y/ s% p: f
- @: ?$ t% @9 W: i! `! K& [, f2 c
4 y% X$ |7 k# s. ?# e# j9 [
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。
) \% v2 Z' T5 ~1 p/ W/ C
" _ A5 l; @. O' K
0 D7 ^; j4 N* v6 o( T# \1 O. s) L* Q
◆汽车动力管理
& C; x6 G( K7 c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。
8 b! x5 k( `* i2 m1 _
1 Y. X) z( f; M汽车动力管理（含负载突降）8 ^- D7 A/ S" H4 W- r
5 h+ Z B4 ?& q2 h: T2 V
% L. b6 ?$ E8 r$ f
/ ? h9 \2 E4 v+ P% s, B
g! q" l3 {6 W+ ?* @2 d0 N c* B2 D# T; y; o' ^
IGBT火花塞点火控制
* ?% J' M; S8 G) c3 z( y b
1 R! \4 R, p4 E& }
4 d( e6 Q7 x9 r$ V
! z( X: r# O B
0 W* I* ^$ M% m7 B5 r特色：$ O& c& t: [$ g k9 Y3 Y3 V
•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器
2 Y+ |( r& A# x# O' Q•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
* i9 s7 @& Y; n$ y3 b s# V0 J•高压火花塞模型
9 N$ a. W8 A" n: O•双向直流电源的限流与电流效率模型
3 y7 G, E# I1 p6 U$ Q8 o7 F•动力管理传动循环
- [" l: X" C7 t# y1 y. l1 y双向直流变换器: @9 L, W0 o8 i5 j$ ?$ t
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。3 E- S5 ?, p6 E9 \. V
, B# Y+ G" J0 l# u' ]+ y
1 @! {4 G1 E4 Q' e' @
7 F# U, W3 j# Q5 A: ]
4 \3 J) w- Z2 @/ T8 X" x" I
- @2 x0 i2 B* R+ L, u0 l总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
5 \% _4 |% { U2 b$ c6 U7 |$ W+ G7 r7 ]+ }
6 ]! E1 f7 n* v7 B5 m6 Z* ^3 X+ S) s. r/ u+ y. Q
◆绿色可再生能源
j. ~0 \) z I7 L ?2 f! }$ E: @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。# ~2 k& r* D) j6 x9 |; `, n+ R- _
; X5 U7 J9 n( z# g7 `+ b5 Y r; W8 U
带逆变器的太阳能以及电网供电线路
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$ j% e. `: _% L1 n/ o# {" w* s. v5 I' u! ^$ j
6 o, d; T9 E/ v6 ^! F! m
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4 f2 x- n7 `% s. M/ z' G( \! u风轮机模型
$ Z# I8 }5 g8 r6 Y1 |6 v% y3 F
& h9 H" B* F( U. l, @$ Q3 ~, N1 a. C( {: O& n# C- \- L
; K' z' `( N3 V5 w" g9 r. P1 J4 h2 }/ X$ f. R+ a
双馈感应风力发电机) ~- g6 \4 r7 r+ O5 r
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。+ a# E- E/ d: q# R* l
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4 U; [$ Z+ ~; R h- q! c 特色：7 v: n4 j! M7 T- N$ R9 Y: i
• 负载依赖性太阳能电池模型" h; C {5 N' P
• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性$ J8 n# q9 y$ l
• DFIG（双馈感应发电机）
: N9 I& I m( E- Y# J• PMSG（永磁同步发电机）- Q/ H" |, F- B
• 行星齿轮、刚性轴
( L# |9 V0 G* q6 H2 w7 y• 风速特性
7 c& e: ]; J% x- p+ v' e• 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; s1 a5 [3 D0 N% M/ G) B
燃料电池4 m- S- C* x* M
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 R, N" l2 b' K" ~, \5 p
& r2 ]5 Y* y3 F0 B& u) p. i5 g. g3 F4 b$ W
2 p7 o- Z; @; c" `% ]3 z* k0 g. N/ Y! L* i
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 2010-5-7 13:24:28