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发表于 2010-5-5 11:32:28
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电力电子及电气驱动仿真 % g# R* }# Z5 B9 m' n
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6 \: u2 ]# y' G+ 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。7 f+ r! [2 ?. }
. |2 f& r2 f+ b. G! V8 F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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: K! e. e$ ~8 q- E( m6 G* R: \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。
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◆运动控制与变速驱动装置5 ?4 f: \, Q E0 v6 b' |: J9 Y1 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。5 ` w& ~$ y8 A& i$ \
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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7 c! M) ^3 B; V' a# V3 u6 i, ~" l Q
& }- Q( i& D3 A$ q8 L9 G( C; K
0 I0 b+ E5 L/ q, R- L5 l
7 }! _; ~6 m5 R4 M2 l9 }/ 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。
, T7 a/ B; Q& I+ y' Z: x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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" m. _4 G' I8 w4 C. [5 O
6 M5 d* _* q# P/ b8 L/ c3 S J$ w. |$ i
特色：- ?! ]& `- |8 ~- l4 U6 D" B
•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。
# y% l8 D# {. V, x$ i•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。# V+ s- Z+ x/ h, k* ?
•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。6 ^ L k8 a: W- r) W& U3 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。 U+ j. d' a- p. B% g: C+ G
电机：8 j! \6 \( @) g. |: d$ \- \% J) i
•永磁同步电机0 u' Q9 I& }* h, f# u7 M w9 n# g' ]
•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）* i X( G3 F( j F6 K6 m: t
•同步电机与发电机，永磁及外励磁
; x4 j% i5 i7 @. Z3 C•永磁直流电机' l* j) u$ e4 \+ h8 r
•无刷直流电机
# U# P0 a- U, E) W9 n3 A! A+ r7 i•串励及复励直流电机1 |0 z" }$ [, v
•开关磁阻电机8 m) U2 s3 C+ F u2 j
•同步磁阻电机0 M, l6 g. z' X) s/ N4 a
•步进马达
& ]; _6 [, t! C* t% `•车载发电机（直流及三相）
% F3 X3 B ]" S+ D: B机械部件：4 X, M: k [1 ?+ C
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮- N2 T7 A. [( f7 _4 q
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载& h5 r- _, U) z
•速度、扭矩和功率传感器
8 r% n$ R4 M! S X5 B) a, ^3 K) e7 C& u1 B
总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。
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4 H" i6 I/ d5 w9 @1 `$ B2 V" I 9 |* n0 o' g( M% T v' s" I
/ {, G5 j/ ]' }" g" E◆数据交换与FEM协同仿真6 A3 E1 {3 G% 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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) Q7 L4 E1 `6 XAnsys中的开关磁阻电机
1 A# M7 F0 a* f( T6 ^9 W$ m) X. X# r% L& D; e. M/ h
8 b/ P3 z3 g- K4 }* O
8 n4 d" a# R# S6 Y. C% H: W% e* V! k- _
, G2 i: ?5 x M9 b, Y% a; O
SmartFem中的永磁同步电机; \* v3 \* v# s; r h1 i
- J; K1 [! {9 d0 ~
% S& S0 o# q" u; z; Z2 @% o4 x0 y
0 |- [2 R, ^2 {" l9 {) ?+ e. ~
1 C4 R4 r4 X4 t5 C8 h
8 _ |9 l X& y, `8 \Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。
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: J; s4 @9 R1 Y9 B- e4 ?/ ~% p, o0 |; X. R2 J' N- L
特色：) a, {- l* ?9 x+ P A
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
, e0 E$ I6 A+ `* d8 L) N9 g5 V• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
& {8 Y- M; j3 ^2 }• 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 E$ _# h) `* C5 g* a& p
• 静态参数、查找表和暂态协同仿真" |% M6 Y2 D+ O4 n
• 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。
: u5 s5 T) A9 n+ G8 d( F. c线性执行器协同仿真
7 B l, Y7 s/ x6 m; V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。' M& K/ U; \; a" X5 }1 Q r
& N8 q: [1 g4 `, x/ A8 B
1 M! q/ l+ D( [. ^ M
+ E8 I" ~6 z8 x6 L" V. [& Z( q; U5 p7 E$ O, _; V: G H5 h# {( [7 j
/ G9 q( j8 w, X+ c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 M/ Q; Y6 ] @0 t
- R! Z6 U1 W, Q6 z9 k' P' _
9 j0 l5 E) [& Q {+ V: p5 `+ `* N# M0 q: x
◆详细、快速的半导体建模
1 D6 y& j+ W, [! l7 q0 @采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。
3 ~4 H% Q" x. j0 ]; K% Z0 a
% u# B5 `+ b5 V+ L; H7 BIGBT逆变器损耗的快速仿真
# N% V' Z: n; A% i4 n / Y, ]1 g( A/ k+ A0 b
' N$ D2 Y% W: q( @! B( e0 E4 ?
1 V* U) o2 K/ M5 |8 X# k2 D" u
5 e: H, M& h" d6 d; Z5 E; Z) x: ~2 d1 N- M; V
半导体损耗快速预测模型
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& i; N7 [% K5 o5 H+ ~& I6 k8 N0 n/ m. P U- A" r, `6 b6 t. y( T8 p
/ e% h: `4 x" | p+ B/ G z4 P7 }! U8 W2 v/ W9 i. k$ Z
/ H$ M# \3 i; k3 t7 i9 Z% \6 R
MOSFET详细建模
# I( s' i) _9 l* wCaspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。, S3 W0 m. U. e" L4 F5 \& m! q
3 K O( v6 Z- c$ `
( H! C7 s3 s& {5 y
4 p7 Y/ s7 D& x) F S0 v9 y% s 特色：
7 \) G* x8 Z3 ?& N+ l' h* T•MOSFET非线性电容详细模型6 g+ m/ ]0 [' a. T) ?, m
•IGBT拖尾电流模型
, u' h' ]+ S4 W* y0 e) F$ f* ^•二极管反向恢复模型
R. W3 X; j2 O5 @•以快速损耗预测模型实现快速仿真
9 r( \8 \5 H. ^4 x•与热模型耦合- s8 R8 v/ c# F- m7 }# q: O* U' f
•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
% u" i' w1 f- {1 O二极管反向恢复, ^; J& U7 W, x% l
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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# ]( [! @5 U x; x9 b- h; Y0 w3 I7 V7 Z0 j4 S+ h4 a
: B* g1 ] D, \; K! o
+ {& O0 W, v: I2 i k& Y$ i |6 g
6 F2 _3 G& d7 q3 p+ f. j
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。# |: H5 K E; I7 Q6 \/ T2 r4 `
) f1 j* z+ _! M; l
5 |2 n# N2 v9 a2 E) J n* P+ x+ h& H% G
◆散热片建模
, y8 @, {7 k8 A1 t1 I g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。! t4 _ E' O3 F9 j" F" ^5 E
带散热片和隔热层的TO220
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: J, c& F8 A/ k" N
e/ s r6 [( J& i% V* t2 k8 ^
+ P* [9 M" p5 ^ C5 z
9 T; {5 h# z# s5 {$ d; ?
IGBT结温详细模型
* B( \2 f, ?* L) ^' l# W' a; V' C1 L _! A9 D
9 c, [1 m6 x- L' Y4 r l
7 g& X B( f8 e% ~# T' _0 i3 A9 m( b8 k
特色：0 F- X0 c0 J4 ?
•散热片模型与半导体模型直接耦合
2 `+ U C( [5 x9 I/ c, a•预定义导热材料特性
7 I$ \! }5 `- S2 O3 O9 c•现成的散热片模型
4 G, n; v' g1 Y7 v•热模型可从Ansys直接导入Caspoc$ Z4 T0 C0 G. a
热模型
* Y- I7 I4 R2 m7 H7 g9 M" g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。* n. r- e6 R6 W( Z
$ m9 \$ O% O ~; b+ x2 ?' P
2 d+ i' q5 o& k9 B3 n% n- o7 o# ~+ E/ _4 B/ G8 v; Y3 h
7 s }% Q+ ]* }3 [( C! Z
. z x, Y1 o5 ~4 J" u) O. s6 I6 Y4 M+ F- V, ~/ N. C0 G" K! L
2 B7 x4 C$ i. \9 ~" g+ _. [2 ]. {
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。
7 H, L; H4 G9 f
2 G; G) V- A+ n: }, t3 y6 K% ?4 o
5 T# U- n I7 r2 m. F f) S T( S$ F: m" J4 f
◆汽车动力管理2 {$ l9 Y; x5 D5 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。
7 a9 a/ T' W7 R6 }6 ~ `
: x0 K7 u9 R( K汽车动力管理（含负载突降）" U: ~1 P: z! X; y3 O$ _
I: J4 E) a( w
% V, F* J" a0 p, N! Q* ]2 | ^
0 \4 |8 X1 |5 q& R/ w! W6 x$ g+ g4 _4 W( Z
6 l! e: h. w0 ]9 D: [. Z9 q% L
IGBT火花塞点火控制& W% j- p( n' ^
6 D, I- A b; Z5 c8 E
! g$ w8 b5 q* R: i. L
* s M1 b5 O8 r. i# ~
7 a' E; o# J$ k" E& \特色：
$ g% v3 n6 [7 y/ P% u•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器
6 O' C2 x" l7 L9 q* O•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
) y( q, Y* C& h9 w2 Y, A" t# V•高压火花塞模型
7 n1 A, O" M9 t$ ~) F& J•双向直流电源的限流与电流效率模型
( V& m9 Z: x: O9 ^•动力管理传动循环6 }' C% W7 e. f2 E; o2 A1 E
双向直流变换器! ^* G% v* g8 A2 p( F! C; 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。
8 {0 ]4 Z9 R& q& P $ K' f& T0 p5 }+ Q* W/ l) T
6 B0 m5 f' y5 }" s7 C% z0 S1 p$ e$ z& K4 H/ A* H
~3 H" I# t, {6 @' a
: p1 s! C5 s% J a/ g. j总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
1 U3 ]6 a( @0 T9 T) D
7 ^# a+ T$ e- K$ e8 o$ d# d& w
# D0 q9 u' P& _' c! X6 E6 B" g- O- w8 t2 \3 d7 T* _5 @# p
◆绿色可再生能源
/ K( n% |; Q9 s; F0 r, H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。' w7 Q% q; p* Y( i# \
; E) I2 z; w0 E! q带逆变器的太阳能以及电网供电线路' J L3 t0 F5 K( r8 [) s
* Z, N" {6 [7 T( w6 {6 B* R# t p: M) y. \/ J6 b6 \
& h3 K" r, I7 }+ ^3 r
' e$ b$ h; b2 C6 i7 s9 A, u5 }. r# |4 z, X% \4 J' @3 k( C
风轮机模型
# K$ T' Y1 A( J: G3 _
" w) @: \5 s% ]/ I% d. |! D
" j3 s. t' t+ _. B" t
/ P! k2 X+ W' t: c0 i# F( c# e; x0 A" L8 ~5 V
双馈感应风力发电机
* D" Y" F m, |! p5 e! c& M% B# o# w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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. R- A& i2 ?2 L+ v, c
! F1 O: ^: v7 X- l) s 特色：
d0 I$ n, a1 D x- J. d• 负载依赖性太阳能电池模型4 C; x/ N4 b" j
• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
$ B6 L7 [1 A4 ^# ^• DFIG（双馈感应发电机）
4 i9 m* z9 o* E% ^" f: R• PMSG（永磁同步发电机）+ {; j2 [. H+ B6 O7 e' a
• 行星齿轮、刚性轴/ k0 n3 N3 O, h5 B
• 风速特性- h' w8 h& j, {; d( b1 W$ 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
4 U u& D7 M0 f6 X. p; P* g燃料电池7 J/ m; R0 ` a# c( P; H: ~1 @
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。% e: _0 K! S# o! M
' O8 i r" [1 F+ ]# x
9 C9 l. ?8 w! ?% l% R0 T9 N& B7 C3 T: e4 c1 M
; Q9 n0 j- }5 u' v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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