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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 % y" A* ]0 ]) C$ m. U/ I2 X
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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。6 [: L/ ]" u- t- k
+ D( p: q* W2 m% I) J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。4 \& ^) @3 T( Z3 |0 O
% Y( }0 v5 M, U# X. O& NCASPOC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
# U& E6 w. R' V& c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。
' g" J% ?4 E1 ~) v& \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。 X: n# l! o h
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) B2 `" U) C/ S) x5 V
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! C7 |2 z" N2 v: s) L5 ?6 ?" ~, 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。
8 b j# T9 ?* N1 B5 N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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6 M# z( a% i3 B5 G0 m3 R* [/ d' ^ T* q! h l4 W
. |+ e+ {- b/ ~. Z特色：
8 [$ d4 j. G% [# G8 o•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。( X7 v9 V' C! {4 u) O
•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。
( ~( v6 x; n" ~•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。! q0 d' n; i7 N) `5 p' t
•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。
7 D6 L2 |: ]4 _5 s' v' W& b电机：
' h. q) O7 m: O+ X" \) g. \; v•永磁同步电机
3 w2 Y0 d4 q4 Y/ W" a; C•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）7 v$ }. J4 n) |
•同步电机与发电机，永磁及外励磁
D3 M# g8 Q5 h4 m! i7 V•永磁直流电机4 `. N) I* R4 l- s0 B
•无刷直流电机
: g& K5 Q4 F' [* ?- R2 `•串励及复励直流电机
5 A5 J3 h, w1 M0 V" M•开关磁阻电机
1 y/ \+ K/ V. k& {/ x•同步磁阻电机
. O$ v( M7 O$ P$ V U! `4 p, k•步进马达
8 z G2 d% r+ U5 R. @- L•车载发电机（直流及三相）
5 q U4 n3 ~+ B6 Z( X8 I6 o机械部件：
2 M% h! I9 f/ r+ Q4 R•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮3 P0 ~9 |4 j! I c0 r
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
0 K6 `$ S2 @# e9 H5 N6 e1 i•速度、扭矩和功率传感器
) G4 q& r3 }% K. \) j/ p( d
& {. H! }/ C; q7 d; ?总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。 D- H2 m" r" M, l# c v! G/ I
l( H, `7 u$ |. r3 d$ o2 l& U/ |- i. L
. U1 z' ]8 d9 n; o4 e. A◆数据交换与FEM协同仿真 U/ v1 S+ p8 S3 [9 h- h
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。
* K# M3 \& g, k0 P/ f, L4 E9 H+ f5 M
Ansys中的开关磁阻电机
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4 o4 t, N5 r! [ p* F- \; _5 H0 F/ D# g! _# l& a9 H. B/ |
7 h- h1 S5 K# n; f
$ q8 {) `9 k4 O! Q( l+ A; ?; S! BSmartFem中的永磁同步电机8 [: B; @% f0 e1 G. A1 U$ M" ~
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8 d! C, s( Z& E1 I" W/ e' D, ?& t7 k7 o
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5 t1 U1 q A/ R: P2 s3 Z3 y, X; N
! u: G n+ Z! M. k7 t3 kCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。 5 p0 g- }3 A) a
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特色：. {+ E# A- M0 C, s1 @
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
+ Z+ ?- k+ a1 \: d+ v) y: p• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗! ^, d1 C) R/ h {5 c- O
• 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
$ {! ~- [) W# D( |, F2 \• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
B: y9 I: C" ~9 ]9 _( f• 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 k4 k- ?6 r+ w1 X ?' U
线性执行器协同仿真
: l2 i: ~. Q% y4 N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。6 S! n# o6 Y% ?: H; G* ^
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: B# ]$ d6 ]' r1 K, C2 u
0 f4 _& W1 m3 u# b: q; U9 T/ z3 q9 { h; R; @0 {( t8 x4 I
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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+ T+ N. Y* t) k2 B/ V◆详细、快速的半导体建模: J. S8 }: \6 y- ?! h
采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。, k* ?1 Y6 m# o5 r- q" _
: v) y/ n# \! z6 n# z9 K* K7 X' b! u
IGBT逆变器损耗的快速仿真5 p1 E0 Q t b, z V$ c
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5 M4 Q% s2 a1 P" g
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半导体损耗快速预测模型6 X+ Y# w) ?( R' W- z2 O" R/ s i
( J6 e9 D5 w: Z& d/ w
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' c. h, }) F- C0 j6 I" m$ T* f0 O" ^6 Z, w) @. m# c, f& ]1 v( n4 M [
1 G8 F. m" B& z7 I$ x3 s* {MOSFET详细建模8 w" n0 f- Y; g# s
Caspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。
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" _9 h0 q5 N: x
特色：" h$ Q, {5 z) V u
•MOSFET非线性电容详细模型
Z8 _* M' g0 }% O' W% k/ k& J•IGBT拖尾电流模型
. ?$ b$ u4 G( l, C/ @•二极管反向恢复模型
$ _5 E J% g& a" Q•以快速损耗预测模型实现快速仿真
# e8 f" G: c' d& F•与热模型耦合
. h1 j% O6 w$ a" x3 J0 R) _•包含电路中的导线寄生电感和母线电容" L. p K- O$ M* w( t X S5 {) y
二极管反向恢复$ _ n: w1 a7 P) r2 H. j4 @) 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。
6 H! i. Z3 M9 T9 R: c/ P2 a' Z
* E+ k3 V5 R7 s4 Y0 ]0 ?2 q( E9 z* ?8 G) S* y( b; ~% U
. O+ E+ j: x/ u
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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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4 u) u' I* P0 I; a' I, B◆散热片建模* f$ }5 F: O6 _# Y& { {
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。# W: _7 j y z. K! b! Q
带散热片和隔热层的TO220' D" Z* v0 r2 A7 y+ `- b
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: h9 |" n) ^/ R5 D% @. k
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! q8 \* E9 c6 Y( L7 x8 y, {* k* k; [
IGBT结温详细模型) d* e& [; F3 l
( F/ t8 p' }% R# E, x3 ]* [0 o6 K {' y; F$ z( t5 s. \
! I, A' g/ ` x% D9 ^) E
特色：
& [* k+ t+ o! T! T2 R; a3 _•散热片模型与半导体模型直接耦合, A- W' n j" h T4 G' W; ]
•预定义导热材料特性) u% J$ _+ h, ?3 P6 T
•现成的散热片模型$ h+ i/ z. n9 W, Z9 P
•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
' r: l5 ~7 ?# t, [8 {. s& J' v1 G热模型
' N; L! O2 ]% S a; m) w" y- M2 v0 Y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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4 W0 u$ s1 d/ m3 K' {, _/ O' \$ m" v+ c
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/ q# A/ _( l& N" t7 g/ c
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" c S4 e- f& h8 W1 F' k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。0 D) p7 g2 }) O
: O" w" D7 _) _2 T, [8 X6 g/ w
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7 y" p" _% m) \- k* E◆汽车动力管理
2 k; i. _, { R/ B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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1 u5 ~; d: _4 c8 O汽车动力管理（含负载突降）
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; M5 m" q, P! `+ u
j- m& Z L5 SIGBT火花塞点火控制
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2 u& x4 m: E7 M& [( R
" }, W7 A9 Z/ H; N
! ]/ |& [4 v4 s! c
特色：
2 U8 G& W/ b9 w) a# J$ H7 L/ L* e•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器
J0 g: ^1 J3 f$ `4 {•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
: f8 w" J' X |: }•高压火花塞模型# H; V& G0 d$ k: u. ~* N
•双向直流电源的限流与电流效率模型% P- z8 R L, Z* k; k
•动力管理传动循环
3 p& Z0 W( Q, @4 T. m7 ?双向直流变换器5 q6 q6 y7 u+ o5 q
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。' R/ {6 }5 m- C9 G- a P9 p4 d z
/ V! y8 `" p3 |+ M8 W8 E w- O
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/ f) B& U2 p9 s2 V# D5 z
3 I U& |& Z! a* e, a
; J/ b. U+ k O) i2 g
总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
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3 C; A9 P X: T- g4 e◆绿色可再生能源) m9 R; ^8 o/ i8 `# X
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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1 u* Q! ?4 J9 e6 U" `5 ]. ^带逆变器的太阳能以及电网供电线路1 ~; m0 ?5 o4 d; h0 J
5 b2 x, ?9 e- z/ c n# R @
" @( m) q4 Q+ \7 O R* b% ^& g3 z9 d* C N$ E5 Y3 k& b5 h
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5 c- I. O( F! I# [1 i) o' }风轮机模型
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6 F5 `! }1 V; A9 b2 q
2 O! q3 m; q2 t2 {) W1 R r6 t' a+ j
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双馈感应风力发电机) F! J! t, K) u8 q
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。1 ]: \* O( R$ U, z
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( g/ K n5 n. r# a- T% N. S& I# q3 L9 C0 P1 }+ h! C
特色： y1 u7 m& h9 q, z( }9 C
• 负载依赖性太阳能电池模型1 `7 y$ G4 T4 {1 C
• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性% B; f9 G6 [2 d9 \- H9 ?1 k
• DFIG（双馈感应发电机）
9 Z0 n; \! e' S: A9 x" z• PMSG（永磁同步发电机）
% h# {2 o6 T1 R9 e y& t• 行星齿轮、刚性轴
. i5 l' @8 v" D; b) k• 风速特性+ s. A6 }+ Z3 V: t3 ~
• 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
" \6 @7 P, M, I, `+ r3 |1 o燃料电池6 A6 U6 \- a1 P0 r1 d
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。
V7 y2 U$ C* [) P
1 z7 P G; a* Y; R; F9 W( Y/ `1 B
! C5 c" m, L3 M+ a! b
. }/ l( z# w. c) L5 V
/ h5 ?; |& T$ {* C' ?7 o- 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 2010-5-7 13:24:28