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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 * t; W* ^/ U4 l$ I# i- ?. g
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( L G* Q4 M* ?- [" @, JCASPOC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。5 V% J! B0 o* C( K, T# n
& s$ V! d1 c4 s2 ?. O& @) K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。
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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。8 C- `: R) I& \- t: ]: b y# l. y
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5 Z2 u/ n$ X; I. @◆运动控制与变速驱动装置
- v( S* u4 s, S: B, p! {1 E. w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。
7 Y3 d) E) E$ E7 `( ]5 q, p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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/ f2 {/ ~9 U5 x" X6 r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: X/ ~ ~' `! m6 m& U% D
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。8 ^* V1 F+ q: ~" T
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4 ` t. L+ c3 n8 ?5 Q' Q特色：
+ j3 x; c6 j/ @: G |•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。
Z, } @" \: D/ \, j0 [- U# 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。' ^" D" o$ q2 B, p( ~# f
•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。
0 o& C2 o2 J( A4 l0 T7 V5 g* W. `•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。
5 x( k, \8 F1 l* ]电机：+ f2 J& K' U- D3 H
•永磁同步电机
! |2 D# n- b0 A0 e•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）
6 N( E! l1 j3 a+ K. \7 u5 A•同步电机与发电机，永磁及外励磁7 V( P |, d( }9 E, o' X, c/ @/ Z4 ^
•永磁直流电机
. u% [ j: j3 u, H1 f•无刷直流电机
8 w3 j6 G( a3 j5 ^' P•串励及复励直流电机. C# k( b$ V9 T2 p9 m
•开关磁阻电机9 j" R5 G1 A- O) h
•同步磁阻电机, \: q# }# r+ D8 S7 }, a$ _/ u
•步进马达8 t, `# i5 y- P
•车载发电机（直流及三相）
4 i4 o( t+ `# W, D( O/ V$ S8 ?3 ?7 T机械部件：
$ G6 t: R' O7 m9 w% Q9 P& K•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮) v6 ?4 Q* n9 E; L
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
1 G7 u, c. f. G8 H- V* R•速度、扭矩和功率传感器; R2 D: d/ o! l9 ^/ d
, |8 n# A$ E' S9 [1 w" H: y; N总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。, i0 S) z$ |" ^0 Y, q
1 l8 k: I* t' m+ B9 S. x4 {* N; D' \) ?4 w8 {" ?
* G8 z( n* ^) I8 {7 ?1 m$ C
◆数据交换与FEM协同仿真' J* G- M7 Z0 }- w! 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。) T8 z" W8 I7 D; z4 y
4 e) d9 w; m( V6 E! o; U
Ansys中的开关磁阻电机
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1 A1 b2 Z, O5 o6 m" U5 Q/ z9 b
; l8 I# O) A& y( ~# a9 u4 V5 |' L$ F/ h
SmartFem中的永磁同步电机+ ~6 h- N% e9 [" i
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4 W, v* e' s5 d0 {- I/ J: ^Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。 ' m4 X) E1 p0 F
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特色：
& T- b6 V& d3 v2 i- M- I• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
+ s! l3 q5 z2 E$ T( i• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
' z9 u7 [8 E6 \( _+ ~4 r# ~/ V• 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3 a9 U2 s% e- A) u8 {- |
• 静态参数、查找表和暂态协同仿真+ A: w% d- z5 M8 |" R. ^
• 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。
) X5 v% G, ^ p线性执行器协同仿真
$ r4 X' T) D1 N+ p 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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7 M5 T1 Y+ G1 Q. R% P4 k* x+ o8 p* U9 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。
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: P/ h K/ G% a- t2 x E3 p! H
0 y: H9 X7 m# T( t+ v& o◆详细、快速的半导体建模
8 s# W2 [+ S) b! m采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。
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IGBT逆变器损耗的快速仿真: } p3 m; ~8 G) [# K+ j
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半导体损耗快速预测模型, q6 ?/ y7 p. Q( ~
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5 a' l# `0 ]( F9 K$ cMOSFET详细建模
' r9 Q$ g1 l3 ~6 RCaspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。
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: P. v6 y9 o+ k/ [. e* c特色：
9 p/ {+ a, I/ Q( X- q•MOSFET非线性电容详细模型
* j, w7 {7 w. D; G/ \9 W' b6 Z•IGBT拖尾电流模型2 A; x& j2 D4 @' e& [+ }* O" C
•二极管反向恢复模型
. a: N' f# \1 P+ T9 u6 O# E•以快速损耗预测模型实现快速仿真
7 Y% M$ f! c7 F A* ~: R, U9 R•与热模型耦合* |- {& D& S- q$ f& b1 L- _
•包含电路中的导线寄生电感和母线电容) a1 ?: i+ h5 _7 f, V1 A! `
二极管反向恢复
- z7 S4 U+ i+ c$ q9 s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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2 y) v" x( w. M1 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。
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◆散热片建模
3 j* v, s! G5 _; F& e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。
6 p9 v- Y. o2 z0 U带散热片和隔热层的TO220) ~% T& j A# _1 b
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) g2 K: }) A# i: f" x+ |2 }* q% |4 ]: L7 x
" Y/ |" g- b$ J5 yIGBT结温详细模型0 x; _! o) m5 l5 I$ M
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; ?+ p; z2 s& ~& R+ [8 c特色：+ r/ F6 v$ M2 ]: R
•散热片模型与半导体模型直接耦合
* E' ~) V: g/ \0 F! J•预定义导热材料特性
1 \% _* a4 {+ F/ \/ E0 a•现成的散热片模型' L8 B" w' ], c! _ ~
•热模型可从Ansys直接导入Caspoc% r' c g2 N& D3 s' ^) e, \
热模型
M3 `0 I7 u, B3 V2 N2 P/ |% Z0 }( u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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2 [3 @. Q, @4 l) f7 A" ]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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7 g/ i, N: M/ j- R◆汽车动力管理
7 l3 a- x" n8 \6 n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。$ O/ @/ J( \* o3 S9 S8 A3 ]. U. L
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汽车动力管理（含负载突降）
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IGBT火花塞点火控制+ K+ M; S; w6 x2 a0 x1 b8 n
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- \2 r# u7 W4 V( F7 i% t6 V1 K9 Z5 W |6 k
特色：: w$ j/ n6 v- f' }
•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器# N, {+ Y+ ^# z* b; f: Z
•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
) N6 K" W% @* A, [/ O9 A$ |( M2 P•高压火花塞模型' u" ?( K+ E2 O6 a4 y8 x
•双向直流电源的限流与电流效率模型
; v" }7 P' b& N2 g/ I' u•动力管理传动循环
: e V' }. `% W7 w- _双向直流变换器
4 p u6 c' |# J( C1 C+ H" g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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8 b' J, C! o" L1 s' }& y总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
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1 `6 H9 w' B3 t$ t) A, p6 X0 G- O* y+ |) y$ x- p; D! m# J
◆绿色可再生能源- Z4 N8 B" F: [1 }! s3 B
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。& o+ ]* b7 \9 S1 ?" S# y3 G4 T
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带逆变器的太阳能以及电网供电线路4 @, l) b4 }( x Q3 b* }7 I0 O
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0 s& M( J0 p( j5 h8 O7 A4 q9 P3 G* {4 Q7 B/ E: ~8 m: ?
风轮机模型# ?1 g! C1 b: K. O3 F
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双馈感应风力发电机
) n# ^( z0 [3 J4 E# 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。8 h# m- G- H& N% A7 N1 F
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! ], T( ^: A, ?5 \+ c3 r1 ^ 特色：, Y% z) q6 T) _. F3 z9 Y
• 负载依赖性太阳能电池模型4 O/ x6 T- j+ Q* t$ N* c0 P
• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性1 H* G0 r4 E; O6 g5 x& ^
• DFIG（双馈感应发电机）2 j8 I9 s$ V! c# p3 w2 r8 T( q, w2 D
• PMSG（永磁同步发电机）1 { l X+ O8 g* Y; H2 r1 t! r- p {
• 行星齿轮、刚性轴( y! {2 ^$ v8 }/ l
• 风速特性- r% C9 H- v) M8 X _1 b
• 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1 B3 V/ X- r2 K5 l9 C C/ }
燃料电池
7 O7 U* W! o. p5 ?6 H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。* O% q& o' {/ F8 V, B
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+ k g0 d0 f/ P7 s7 J1 j* o
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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