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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
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" Q7 w) a K2 h( ZCASPOC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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* l# Z- ^0 q2 p% l; e' u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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7 B4 E- u8 I4 b% Z s5 {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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+ V3 X [7 q& Q- K! ^6 S% Z◆运动控制与变速驱动装置
1 B1 p: {% ]) h% q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。* K. {, _5 N8 d8 F: o/ `5 ]3 n2 E' `
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。2 _ Y0 n6 |8 Y/ y( b, ~( a
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* n# q6 d( L5 r1 s9 I/ F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。
. ]2 c; O% O y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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- h( E3 @0 `& E: X3 M0 W" u 特色：
! A- J# Q0 C2 \0 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。
. p) n+ t: S3 T9 U•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。
: `" a7 I/ I4 ~7 S•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。1 a1 ^0 x! B: P9 K1 O! `+ H, m# @
•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 L4 k+ ~3 d- i W电机：
* x+ _( }6 \; r/ G8 }% R0 F•永磁同步电机
+ C S! ^9 i. x( e# T/ M( i; V3 n•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）! X- P8 j. ~, w+ H
•同步电机与发电机，永磁及外励磁8 G. S# _' B! U) K5 [+ s
•永磁直流电机$ @6 M6 r( N9 A' d3 I9 H: ^
•无刷直流电机- F5 Y; U. r6 T8 ?
•串励及复励直流电机
/ U: t, y) G" l( N6 _) [•开关磁阻电机: f5 P/ [3 a5 ^! f# I3 e
•同步磁阻电机+ ~" c: W- p- t) j5 y# T
•步进马达( m, w1 S0 _' T K# d) R/ B
•车载发电机（直流及三相）
8 R/ L2 d# g$ i9 c O机械部件：$ h1 T, @/ q$ @0 y% H
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮% J2 n( F" _3 j- N$ b- N
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
) O" D, Q( w) ~+ h, D# ~•速度、扭矩和功率传感器
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+ @. R+ i8 q! R2 i7 p总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。
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◆数据交换与FEM协同仿真
- u9 E/ P* l; u) B* m$ m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。) J, B/ x2 j7 r, y
- K0 |: U1 Z/ r; a
Ansys中的开关磁阻电机& I' W& f* Q: P+ J
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SmartFem中的永磁同步电机
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+ T6 k- s7 Q- W( A p" ~+ wCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。
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* t- V) k; f d3 W8 @5 m特色：; z2 x# \9 W; J {7 R
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
: _% I: O1 _$ V g) r9 ~• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗4 ?! t/ `" e3 ^
• 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# K( m% ~/ a• 静态参数、查找表和暂态协同仿真+ l# W; y" N& E$ H2 F! j( |" O: f9 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。
$ D0 g! I4 G, s线性执行器协同仿真
3 G6 o4 H5 H6 q. y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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! i, A2 d( z3 Q& c3 C2 ~7 d- u
$ u4 v% r% @/ a3 ^0 E2 v, i1 l$ n) d
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5 F3 q) T( i% A- o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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8 I0 \5 e- F, ^1 g/ _6 S1 q( l8 q◆详细、快速的半导体建模5 }# d* V6 N- B; ~: T
采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。) {$ a' g; e& Q8 F0 @" |* ]! B
8 y0 F) c7 S0 d) oIGBT逆变器损耗的快速仿真# ]0 _7 i3 i8 P) G* ~
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3 v' D( H' g; T$ M1 P; _' u) d2 B
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半导体损耗快速预测模型8 H9 S/ X# P+ E5 Q }
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MOSFET详细建模
( v% f7 z- O7 Z p4 `- QCaspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。5 |! d1 H4 ?% B% M( w ]: ?
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" e9 H- F! B/ ]7 E4 r, M0 n
) p) Q- p2 T) `! s6 l' t 特色：" B" p% ~2 f3 u8 v- V6 k
•MOSFET非线性电容详细模型 \4 R! P# O& B9 p5 y8 |
•IGBT拖尾电流模型
v0 Y/ Q( O% H3 U9 Z$ ]# a•二极管反向恢复模型
1 Y6 b4 d# Y+ X5 ]•以快速损耗预测模型实现快速仿真
; I$ O4 u8 L. l: X+ c- t d•与热模型耦合
9 E1 |" F# w1 I* r. G z•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
1 q9 H; a. q3 ^; Y/ R7 I Q二极管反向恢复9 t& S; V& ?: S: T8 G5 X' g
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。9 o# { L: R* d% c. z7 C# a$ s
' C9 w6 z5 O2 h1 A( H [5 k, w$ h: x: u |
5 J v7 r3 t+ _" I9 X! w( ?
4 J$ r. x5 u9 |8 x9 c0 l
: V9 ^! P2 f* [3 D+ R5 Q: H. N4 H
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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5 T( I4 Q _3 a$ S/ c' Z◆散热片建模) V0 ~5 K o6 w$ _" S( D
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 g$ \' }
带散热片和隔热层的TO2207 H0 u8 h6 l0 l i1 A6 M
4 F8 g8 D$ k5 g
0 T8 _& D7 B5 f" E
( h4 k1 M1 D3 q& n: Y; c
& ?. }* c: n' y ?
9 A' J' \, w2 o# y/ o' _' e0 @IGBT结温详细模型; j: E# c% r9 \& P: \
3 t" d( Z& }7 n9 l
3 n) X; X3 l" z* r
' p. r+ Y* x! V
特色：
3 K6 _8 g: h1 H6 a•散热片模型与半导体模型直接耦合
& Z4 u$ `: |4 s5 U7 O•预定义导热材料特性- x E( E# T% B3 P" g3 [+ C
•现成的散热片模型
& ?; w, E$ m% u; _2 O. o•热模型可从Ansys直接导入Caspoc* `& X/ d, e4 B, W, E5 b
热模型
7 g& Y/ O7 M. D& E0 O* l: r3 I! }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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1 K- @1 C! f) O
9 t1 N% _( w; P2 e% r% K
" `. @- X% V4 q1 u" x- `1 R n# I9 c0 P) H0 y9 b
. C! e) o: A9 |4 s3 J4 Y
6 p1 d& y( I7 ~1 r: ?, `$ c1 v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。2 q; _+ P. @$ S1 _9 J. M
, s3 C! H$ l$ m- e z: x- Q' i
' B& m* `% I8 _' c6 X a5 a+ P S, A7 J/ ]& j0 y
◆汽车动力管理
; T4 A0 H5 l# `) Z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。 F" K' }2 l/ n
' W* F, _) ^! d# b( u汽车动力管理（含负载突降）5 Y$ s" H+ `2 B; B
; e/ y! f. |3 G3 x' W9 m
5 A4 B8 b: N; W) ]% }4 `
' P0 h' |0 z9 }; K+ W+ q$ t% p
7 Y4 c6 r7 u* J4 P1 ] # J! u! o5 Q1 `7 y. s. m
IGBT火花塞点火控制
+ q& E. C9 |5 d9 M |- O" K9 i. i/ a( o, c' f* v, _
+ A: W+ k5 T( A4 e/ W+ Z
( W9 t9 I/ K* M( B/ P/ |) H; Q3 G, Q
特色：
) y% J9 p; H l+ e0 S( f•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器
( u/ w/ n' b3 P& k, @1 \•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
8 ]7 `+ h: Y: ~6 E•高压火花塞模型
: m, B& [ L- f' j7 U0 b6 s•双向直流电源的限流与电流效率模型
7 m j v# ]( y2 I•动力管理传动循环
# A6 t4 s! s' u: c* O5 k: D双向直流变换器8 a7 e9 I) o& ?& m5 Z% j
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。2 A' r6 X1 |: m2 S1 v# _6 y
x+ z) ?2 r8 W% k6 }
5 W2 i# H( I2 @1 L8 p+ ?& `
5 D; V0 N& _) d1 l& S# @" {$ g* p) ~% }( c$ R
( ^! q+ h+ r. t6 z5 Q
总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
1 x. ^" I+ @, A. d" k M. ^1 n- z3 o. z5 \7 W
1 b/ k) `& x& ~" r5 ^: f- m' h6 t! v# i ^ }. B
◆绿色可再生能源! S1 t% \8 O& N& r1 f( k- 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。
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7 B6 y1 K0 b4 r0 V L! w( n带逆变器的太阳能以及电网供电线路 b2 ?; y2 d) t; z3 C) x; E
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, I! d' @8 U. k7 |. ^
5 A, d! o- g" z2 N风轮机模型5 L' R% T" |# J/ w! X5 L2 f+ k5 c! ^
) n" K. A- H& t
W% E7 k! ?" C0 a U9 s) E7 g5 h! ?6 W' `# ?5 i6 X! j) g
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双馈感应风力发电机
7 M( n$ t; N: y! M! 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。6 e b1 m8 `- x9 H$ O( D: K
O0 A' v' w3 t3 H* L6 e8 U H6 R
! A, N: S5 R. ]' A- Y
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特色：
- n9 z: `' [ f9 C• 负载依赖性太阳能电池模型
+ b6 f, D( }+ `) i' O5 ?• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
. v7 d! u. O" Y• DFIG（双馈感应发电机）+ X, s2 F( Z+ \5 G% T5 ~" i0 U8 a
• PMSG（永磁同步发电机）
0 ~7 K, r& t& t# `' `8 C• 行星齿轮、刚性轴& ^' j& x6 v* W
• 风速特性
( u) Z" _. T8 [& H8 S+ `2 H• 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 d! S2 s; ]1 `
燃料电池
% Y Z1 h* |: j' G7 o8 l3 c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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! f3 y( y% [$ p& |- k: ~
* m4 g |* d6 v1 `/ `4 o' f4 _* E% s' |" a; H' `" X
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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