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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 7 e* {0 ^8 [( f# q/ C* r& \; b, F
) h# p! h& i" G% `5 k+ n; _9 {( R6 Q& |2 K/ T
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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1 ^0 T+ q: H& }9 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。
, J7 E; {8 I$ P; z1 F$ t( Z
+ x0 b) U. ]5 Q; W" O* _. 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。9 v) R4 E0 Z3 ~) ?3 X
4 l6 R/ s' z7 u1 g$ s4 v1 Y8 q# Y9 p1 G
◆运动控制与变速驱动装置2 [" m9 x1 ~: E
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。3 W( \1 }4 @% U& d( |7 D
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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O/ j' |3 [" O* [: Z, H, M8 X: ~5 n) Y4 ^9 M% x. Q
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。. E) c# Y4 ]0 P# [# j1 R- e
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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5 V, j) V- Y" s* Z/ ~& F4 j3 V/ b; y1 E+ C# _
特色：
; p$ \6 W6 X) c5 N7 {" V3 `•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。, L. D$ ~5 B0 ~, U) `! k
•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。) t- P/ }6 k% V( A1 @
•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。
$ a8 }. I6 J 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。/ h' U! o5 Z* R5 [" N# r3 l
电机：# O. o* p' T. T- \2 |# V
•永磁同步电机1 ?& [3 G7 E# e# ~0 A1 s
•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）
# K: J& h' q1 X4 J) E2 B6 D( r. [+ I•同步电机与发电机，永磁及外励磁9 y: a. y) G, P% v) j9 o
•永磁直流电机
; i3 E# ?1 t9 F1 ~6 O•无刷直流电机" {) Z" L: x8 o
•串励及复励直流电机 @6 u: Y) L( Y2 ~* G
•开关磁阻电机3 Z/ q. C) r) C1 _6 W3 N# P* q
•同步磁阻电机
) x5 ^! o+ L) n' x" W; K1 ]; i•步进马达
" m/ N0 ?! Y8 B2 e•车载发电机（直流及三相）4 S% _: k% P* D$ Y0 E4 K3 @/ ?& B* p
机械部件：/ j/ x6 P' M% z7 }7 A
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮& S) _0 Q, ^( y
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载3 J6 e" I3 m$ }+ Z4 q* z1 F
•速度、扭矩和功率传感器
% k4 m9 f2 O. P
! v; T9 i+ R* @' ?, I7 F5 O P总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。( t# E7 C* @3 o7 y$ O4 F& W
- \8 d" Q5 _. x5 |" R9 K$ p$ D9 x- w
( u; l) R2 M9 w6 [◆数据交换与FEM协同仿真9 Z( V; }9 V: L1 p. f! Q, k
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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# l% k7 C' Z. s. V! O' H5 }Ansys中的开关磁阻电机1 `3 v8 [2 L; f4 q2 L8 k6 ~/ v
% B, x9 ^+ w/ T) E9 `3 V! \
5 b4 Y7 n- S0 F% x; e& v, U% s# c, C
4 _- O9 I, J: N, F
+ K+ E7 f- x4 k6 C
& O4 d. J3 q* R k4 q0 ^& aSmartFem中的永磁同步电机4 `& @( f/ i( t- L8 a
- t9 }0 k$ ?! G. D4 e3 _7 d6 C+ m! G- l! @; g H6 _
" t. \* P4 ~: ~& G. c4 Y
4 c6 ]7 @+ l7 y. U0 ?) j8 v! t
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4 a" I, e( ^1 {/ p) s B7 i8 fCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。
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K; t8 U$ h1 f4 J$ Z/ v8 f# v+ [
% C5 V& g% J) e& `6 W6 L7 I特色：
4 q! I* k; m9 S3 `8 E) }2 p• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
0 {, c" Y8 d6 q- Q4 I' W4 P" j• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗( \, k2 h/ x) J/ o' l/ w
• 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) m0 W1 F0 g2 _
• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
2 }* G) e5 e" j; [. 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。 r% A+ Y3 t* t! }0 E; {
线性执行器协同仿真& Z9 e* Y3 J, y# C0 X( E7 C
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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& W. Z% O/ s- @* P4 o2 y9 H* f0 B; l T3 x$ d, g# P9 w
1 B+ ?' G/ _% P" g( x: ~+ _1 g5 B
. r$ S3 L1 l1 p" t. }# L- I& g3 ]8 z+ Z8 h: }1 B1 f: e! }
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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- v! X& `, ?1 p* M. G) d# U% R | A+ u+ W, a0 O
◆详细、快速的半导体建模
2 _5 h2 R) E: e5 u( E4 \: Z采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。+ O' Q4 f' C2 k1 P7 v
# u! t; i9 K0 v& c: }- p8 G1 a
IGBT逆变器损耗的快速仿真
, L; o( K4 W$ A0 I6 t5 Y! B+ ^/ n
/ V- t3 y$ z- U3 N) b0 J1 q& @( K
2 Q. u% o8 Z4 o3 ?/ M9 n& s! r) A+ X
) w7 s1 U( `' I6 }+ ^- v8 a
半导体损耗快速预测模型4 |5 }) b5 W5 [
+ n0 m' ~) G0 j$ J( l8 R! U: V! j
8 n; R( E1 K& G, m7 O1 O! {; a& b
5 i5 \2 T6 E' j$ g' ` d1 O: ^, C: q' K' H: v
6 A0 d; [1 \, D9 n& j0 y7 `MOSFET详细建模7 n5 U7 d) f) S+ z. a
Caspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。1 a' e* r3 L5 p, }1 S
4 p! U( [- U' {
2 w ^, @2 x. w; w* t
! ^1 e8 {# a: L3 R: V特色：( ~: R: D, G8 G" A3 ?) R
•MOSFET非线性电容详细模型
, E5 U' Z- Y1 H9 Y3 J•IGBT拖尾电流模型
# T( Q e3 [- f V0 @6 g•二极管反向恢复模型% J7 E- k& g' _
•以快速损耗预测模型实现快速仿真
3 ?" k/ P9 s* c" f6 c6 s" g. E•与热模型耦合
9 ^, |- ^, w3 p! P* e& ^- e•包含电路中的导线寄生电感和母线电容8 ] x( @* z7 o1 f3 l
二极管反向恢复
, }9 d# G% |4 q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。2 L% _2 _: A2 n T) }+ x
2 u! x; q1 B3 t) h( H7 C
. M. U* l' q( W, |9 h
* s) R" |. s( S& h
4 \6 Z" \7 l+ ]4 Y
5 d* k V' |" @9 S4 Z/ ]5 F( n0 y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。
5 W( Z3 _& f) I2 U* t: g
; G1 }, M$ D: Y5 a/ L; B& Q
9 [5 U: Y! ^4 L3 j- H, N' f8 \4 M8 t6 }+ R' J( V
◆散热片建模, H a; ]. s2 n& E+ I
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。
0 p: M1 j {" c2 O4 h2 |带散热片和隔热层的TO220( V- \7 N2 {4 `% t; X, z
) P: b. L* `4 D( d! ~+ I" [( w; N8 \2 ^7 v E3 G8 r) n; n! j- @' _
2 h; T1 d- t: x) L, k
2 P% m/ o, p8 J3 X
; d+ U% v: p' i4 c3 _
IGBT结温详细模型
' ~0 {' s0 C8 N: }7 Z) a9 a A/ H$ `* J) ? U- T6 O0 [/ n, r
# m0 S; `1 `, u- K
) I/ D: @! \+ Z4 f0 P
特色：3 X; _4 H9 w/ L5 L
•散热片模型与半导体模型直接耦合
4 C) e* k* l' n+ Q•预定义导热材料特性
, y& q- {+ S9 {* V* E; {( @ o) u•现成的散热片模型% @8 }, A) k/ e* Z0 x
•热模型可从Ansys直接导入Caspoc( A# Y) p1 O m% a2 c+ W$ _9 q7 t# X
热模型
' x8 w3 ^, H6 U3 p5 b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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9 `7 k0 n0 A( S* X& ^0 t7 V
5 F' |6 g& H( L% F) U. ?5 ^1 ^* z& y" E
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+ ]; i0 N& D( m7 Z* i+ \" A, N2 M e) i: t
0 `. n4 ?6 R+ `0 k# B& g: T, v- y
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。
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: x. O2 ]+ a- m& J. ]% F* |# w' f9 p, F" k' M! ^
◆汽车动力管理8 P7 b8 K" Q8 D* g$ i; m
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。
5 i' Q% T' w, \7 c# K- L( C0 R& p ^+ B, y1 Q, J: A: Y
汽车动力管理（含负载突降）- [" o# u& {0 ] N* A; F- F
2 }4 s. P: m9 W {
% I6 G' c/ F) A. ^ P* q, z8 A$ Y4 W8 _' S+ `" |* n% ?
5 t& ~4 F, ^$ C) ~3 G4 j
) }7 s3 s! [, H) p. O
IGBT火花塞点火控制/ Q' V2 z, v& s$ U3 b# i9 ~
& ?2 D; i% h8 c" x; \8 A
% ?9 R6 V* |8 @" l& x. P2 K0 @1 z1 A' h# O2 n- P2 D3 f4 ^7 o; S
3 G) }9 z. M$ D' v2 { P$ T: U) L特色：& W* b& `2 _" k
•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器- ?( |! h7 J- @. T* l2 F
•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。$ s- W' @" v' X9 H
•高压火花塞模型* G6 r& a& D6 o6 k t1 |# l+ C9 x Y
•双向直流电源的限流与电流效率模型
& j$ U! O3 o$ b6 e1 A•动力管理传动循环
X: r& p: m* o8 Q1 E/ G双向直流变换器) o. R& A4 t9 K; z+ ~- ^( b- Y4 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。
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* v: l8 N( q: X8 I0 r8 A' B
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+ S% T7 u0 F( ]6 O$ w/ d1 I7 ], F$ I
; U7 O! A: c& [ B$ P
总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
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' l% z. ^$ k0 N3 G: Y3 ]3 M' {/ [6 @' X* A2 \
◆绿色可再生能源
/ K6 o9 a& R% C, 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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2 s) t: a( c" T4 }1 \3 K2 O带逆变器的太阳能以及电网供电线路3 W' g4 M4 ?# c. r! Y' a
+ U2 B, k; }( _# Y. d2 M1 p# L, h( t6 t$ I/ x& `. Y N
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5 Q" I$ Z: z0 B1 I9 k
8 b1 k% h) B6 i2 @7 X3 {( \
风轮机模型/ P2 x9 r e/ K4 R# [1 Q
# F1 w9 [- s$ ^$ w2 X1 A
+ a( u. Q/ c& J( l3 v. y
7 Q& K( x+ u/ L3 c
+ \) Q5 J0 e" L* f5 h- c1 e! ]
双馈感应风力发电机. Y& t- C- {, X7 R1 P5 Z/ J& 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。
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9 ?9 a, {: S3 J# v8 E
1 T! {5 x4 ]. h1 u: G6 c' }( l, o( d, `* i
特色：
& C% `; W) |* L5 M( i• 负载依赖性太阳能电池模型
, i" [3 O' N6 G$ P( J# \' m' R9 p• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性4 J! r. ^+ V1 ]1 _0 X4 ]
• DFIG（双馈感应发电机）
+ N" `4 Q6 X* V1 [0 j! ?; |; V• PMSG（永磁同步发电机）; b- } c2 u, b3 Q8 M
• 行星齿轮、刚性轴8 B" `# A9 E, ]" L2 D# d4 o
• 风速特性' x5 @ B, d5 Y
• 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* U. _5 {9 n0 U0 A: ?% Z# f* h! H9 o
燃料电池
, |5 x9 c$ k5 V) w9 S# ~ }+ s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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7 i( r" |" I5 S) Q- ~- T5 P% Z, a+ G
' K4 F* q+ O/ \9 \. C: \$ }% L0 g
9 Y. J, M V. R7 k3 X- k9 g
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