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发表于 2010-5-5 11:45:15
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电力电子及电气驱动仿真 % `% c4 |4 \- `4 S t0 W8 C
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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。
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' V+ v2 T+ {; T% o; ?3 S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。
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◆运动控制与变速驱动装置
0 |6 C" h3 T- W" V1 U8 P# q' i. r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。
& o2 i( D4 [% U/ 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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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。# K& B' x/ m' [) z
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。" l; Y4 B9 ?- U7 E1 e7 [
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特色:9 v( E/ N% U$ j8 {2 K- p* 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。3 o% S" {+ `5 A8 N* V; l3 |0 [
•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。
/ j7 l+ L- c3 V9 j4 N" o0 W7 M•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。
' y* e! i* m7 V+ T! h0 a•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。+ j; i# S: O* O. g$ }
电机:
: K% H, H# a0 \0 A) |5 L•永磁同步电机
4 j+ P6 Z( r! [; X, ]* p* Y•感应电机(鼠笼式、线绕转子、单相)
- @$ [) l4 ^3 F4 ~•同步电机与发电机,永磁及外励磁
5 T+ [8 j, _) ?2 n( l•永磁直流电机3 _* G1 T7 S. M/ M; t* o
•无刷直流电机
1 h- |+ G4 O, ^2 }& I/ Q3 K. Y# S•串励及复励直流电机% a9 B- _4 i9 G$ j
•开关磁阻电机! y6 I& u% H, r0 \( @0 w
•同步磁阻电机
- ^# D% H/ F+ W•步进马达4 M \3 B2 B* s6 I" J$ b9 r. i
•车载发电机(直流及三相)2 R {; G8 b Y6 |
机械部件:7 I; ?. x9 i |: W( L
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
$ J6 O- s! e7 Z1 _! ^) M k3 X•恒扭矩、恒功率与常规机械负载9 @7 s3 O# \( Y" m
•速度、扭矩和功率传感器1 q: Q% K0 b" u# d# M2 N t
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总结:任何类型的电机均可简便、快速地建模。+ A9 i' V, ~ W: i) b" l
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◆数据交换与FEM协同仿真
7 L# x8 f4 E" v( c; p$ v7 W/ Y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。3 J o* t- f' v+ C* ]
) e t$ x+ Z# O- C8 EAnsys中的开关磁阻电机
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1 M# B# X/ U2 O4 v% E `5 A: i1 }; F7 L4 x: a
2 Y) y0 [3 B0 rSmartFem中的永磁同步电机
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Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。 . }- n. L1 c. |/ R. d9 y6 ~
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特色:4 N5 T1 v/ r* I9 ]+ }1 t
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
) ~: H9 l; t$ s. c+ O" R) [• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
* t5 f: v) K3 P# d0 |% `3 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( n- Z3 ^+ |, j' D! Y' b
• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
$ ^+ W- J6 I7 a u" @• 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。
6 g' h8 p. H+ S' V& I: S: H! F% | \4 h线性执行器协同仿真. ~; r* R2 T3 J2 p8 I
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。# s4 B! R0 L3 C) @
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1 S/ K5 P% r( O% y' ?" T0 g
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。. v% K1 x$ o' {3 H) H
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7 i% d# X9 I" f* j! T$ F" K( a4 R: a3 V7 N# Q2 Q
◆详细、快速的半导体建模
* M" B" K+ _( z U采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”,优化电力电子设计。8 F6 b0 B7 \. o" H2 H+ i
7 n* g: V7 w' G; P: B* F. L% _' sIGBT逆变器损耗的快速仿真
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# l9 Z! Y2 l9 q) H半导体损耗快速预测模型' t0 W' [8 M% a, b0 E
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MOSFET详细建模
) ?$ X7 t8 W7 xCaspoc中的MOSFET详细建模,其中显示了上升与下降波形。4 N+ p" H4 B; \6 J8 w4 t% H9 _
& x& a! ^7 D& g$ f; I2 y& G
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特色:
0 w; F# R6 @1 n5 i•MOSFET非线性电容详细模型, w+ q' e; Y- S+ F5 D# P( E' G" u# P2 O" W
•IGBT拖尾电流模型" P) s: N+ r2 i% |4 x3 D
•二极管反向恢复模型6 L" l4 c. A5 M. s) L( m
•以快速损耗预测模型实现快速仿真
0 c$ @2 x1 W& }, N# ?$ e% Z•与热模型耦合
. Z8 _1 c0 I* g R9 Q3 f, J•包含电路中的导线寄生电感和母线电容7 B1 [ x, P2 E
二极管反向恢复
8 n) d& y4 P4 w8 b# |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。1 z+ n+ R5 b3 {! U) z
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7 M& e8 {# c8 ?, q- s! h* t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。! L9 g; e# ^6 U0 u, s3 v
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- J: I9 w' E8 v. j: J◆散热片建模4 I C& u: I5 X" l8 D; K3 [
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。) C. I1 I [! j/ c; S& a4 z
带散热片和隔热层的TO220
3 [& I/ p$ l0 @% x; V5 E% H( i" y+ L+ b2 ]$ l + n$ `% }6 w' g" b7 n! r
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2 {" N% D; v3 Q1 t% Z# N& lIGBT结温详细模型
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+ ?' c: l# X6 L B. U' e0 r! C1 j N
特色:+ Z( k& m! m! P% J( j
•散热片模型与半导体模型直接耦合' `+ |8 g* Q( i( m
•预定义导热材料特性
$ ^3 x. m) A5 n" ]* Q•现成的散热片模型
7 ?, F: X1 f$ X5 E/ \6 h9 t+ K•热模型可从Ansys直接导入Caspoc* O; [4 P) a& ?2 t3 a4 J
热模型4 u# s2 T2 D0 Z" C+ X. e
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。; n5 _4 a' U6 p M& d8 m2 `
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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 h: h; X; j5 d z+ S c6 Q" y
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◆汽车动力管理# _) U4 F: O4 {+ m( \5 Z" s. v
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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汽车动力管理(含负载突降)
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: P8 a. J7 W& c: w6 B) `5 A7 h. Q4 `
4 z- E4 x* D& k) v( p% x
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9 o3 t9 `; l! gIGBT火花塞点火控制
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3 P1 |: B6 m5 ~% F- k" K, j; C
- x) E' ^3 e8 v- R/ g特色:. V* m& x$ {7 }% R; j
•发电机详细模型,包括六脉冲整流器和控制器6 @1 j3 p& F+ h/ h+ E/ V
•蓄电池荷电状态(SOC)及充放电阻抗模型。
2 }6 a1 ^! K& G) S( g p•高压火花塞模型
9 o+ f0 e0 z- ^8 D$ g( r•双向直流电源的限流与电流效率模型' z/ c. I; D- [% [* l- L
•动力管理传动循环
6 D- Z8 q5 K1 h, E& Z) s- Z双向直流变换器; l. o3 x7 @$ |! H* D+ p8 L# |
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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! O% ]6 M x; a+ @2 A; v1 j- b总结:简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
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◆绿色可再生能源6 r% Y; \7 M3 B. |% S$ n) W8 v! 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。
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, T! h2 g y, ]$ j' k带逆变器的太阳能以及电网供电线路, _6 J0 E7 z2 _& Q/ y* @+ E u, d
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风轮机模型
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双馈感应风力发电机; ~ B. g5 ?1 K' {- m% }' ~
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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4 Z6 J- _# N# @; q: z% Q 特色: G4 g/ D! L6 V6 R
• 负载依赖性太阳能电池模型' O( S9 y; i( ?2 w
• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性6 `* g# T+ r7 W( c
• DFIG(双馈感应发电机)
' j/ \# a) D: n4 K" E% ]• PMSG(永磁同步发电机)+ W3 L# ^7 B- A7 V' R
• 行星齿轮、刚性轴
% [6 {6 L& z8 Y# ?9 ]; W) j: w• 风速特性
& n% N8 ?& ^- y8 S7 {' N• 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 E0 M6 Y6 P6 H& s8 S# L
燃料电池: W( f, [( r2 e. x
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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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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