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发表于 2010-5-5 13:43:56
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电力电子及电气驱动仿真 . H$ _" ~" h) U9 b3 k
: E1 ]: t9 i2 X3 s
0 } L! F7 W" D/ rCASPOC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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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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5 ~# ~6 ]8 Z* E+ v A+ M _: N- W◆运动控制与变速驱动装置" H+ ]: p u5 P4 x% I h( G s
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。
9 }9 K' C5 T! z$ M- Z/ u g% N, E& `3 X$ [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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& S3 n# g8 Y& a, I# m- `" W- r
# ^4 y4 v2 K+ f. o* \: i C
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: w& _6 s- `' q7 a- b5 u/ Y/ J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。
( P4 J1 D# R4 W) c9 P9 K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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: R% T8 s2 _2 i& F7 `3 Z$ B% Q( n8 E& D
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特色：
+ t. e) d3 i' N* m- r- \* E•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。* f4 p* V6 k& D
•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。
D9 N! i Y, I0 Y3 ?) O•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。
# H3 C4 t* [( T5 e•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。( G: J: s s5 h1 x
电机：
* G, G% y7 D: P8 P, [•永磁同步电机: u4 h( ^2 [4 H
•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）
! K* M, X% W# @# z1 f) _. l•同步电机与发电机，永磁及外励磁
' n4 u4 t, j! |2 {7 o•永磁直流电机, p+ F# {, p+ O: w0 v4 m% F- n8 o: n
•无刷直流电机
; l; L/ K3 j) h+ n•串励及复励直流电机7 q8 }( D8 F' k- x3 H, ]$ }
•开关磁阻电机
/ c, a- T- W. [& f# g% j9 _ d•同步磁阻电机! z" w' Q' S# E% Q- c! Y
•步进马达
' H% [3 |$ \; D1 K: n; x•车载发电机（直流及三相）9 m1 ^: X6 J* u! V. D" e
机械部件：
5 o+ ~9 Y- J6 A3 {8 h5 }9 _•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮7 b; P- O! c4 q; b- e% ], |( g* ^
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
; X0 s s! I3 j) ]/ ~* a o•速度、扭矩和功率传感器
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4 f0 h( N" r. z! ~9 i! \/ O; m总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。; D6 C- ?: ?1 }& C& E9 T v
$ d& j1 G8 R: D8 D% g1 x: h4 r1 W& b4 A& y7 z# E/ I5 B
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◆数据交换与FEM协同仿真% e3 t7 ?' @9 p# Q P
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。( d- C8 T1 [1 p. V% r& |7 W
" d1 @- A+ N9 r7 F' g8 M5 k+ Z# SAnsys中的开关磁阻电机
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4 @1 @$ A6 o) `5 G" \1 J/ V
) t" {6 K, N1 m1 |3 d1 g# _# G+ `' S5 \3 Z0 U0 j
SmartFem中的永磁同步电机
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" I7 R4 ^& a1 B5 O- U; c% Q' JCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。
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* T2 V8 N* H+ G3 d% d" H+ G0 |4 g% j! x5 Z9 i7 X$ T q
特色：
( s& \6 E7 K# q, P, u• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真$ E1 I, ]) J: A
• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗6 z+ K) u8 D3 }& j+ U$ 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
& U7 U% S# \1 N; I" [/ B [7 k2 W4 ^• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
/ O. E( y2 b$ f2 V; E• 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。
( C5 @5 ]5 Q) V+ M" o5 p9 a线性执行器协同仿真
$ D& u8 x7 G+ T1 U" ?# [: _) Q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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( K: T/ e) d1 K6 g- z, S
5 a1 ^) e! o/ v4 k: }) I( a6 k) g3 l( k2 L4 P* g' G4 Q4 ?1 o
' M S+ H+ q# S7 ]9 @/ u
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。
% }! R; Y) I+ t! u3 D7 ]7 H& \2 H% D8 O1 f/ J6 \$ i) g
N& o3 [. D+ t
* u% Z. G: B+ K, E◆详细、快速的半导体建模! i& F( v2 N2 c
采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。2 {: Y* {4 A: w$ \ v
- I3 L7 }# {! }* |2 L. _" s- L
IGBT逆变器损耗的快速仿真9 F- E$ ^" O" K. n
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7 Z4 l9 N% ^9 I9 h* W: |4 n
6 v1 X, G: O0 s, k
* S3 i6 X( S0 Z% W, b% s1 X1 W2 S3 n# n$ K4 d* P
半导体损耗快速预测模型. S$ z6 x5 U2 N9 V, h4 h
# W/ q, |. V1 ]& ^! S% j9 k/ Z$ N4 z8 {" W7 x6 K1 `8 o% _
/ K) j- E2 ?1 _6 g
$ ]6 N( D$ s! W5 t! D
$ f' `: x0 R1 n3 qMOSFET详细建模
y# l5 D* x/ vCaspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。6 M( I' E* t5 R; `5 \
: T0 m( q, [+ Z
- z0 k! @3 S6 @9 b& r+ T: x6 g
E! m+ q# b$ r, ~* m% }# Y( a特色：
% b2 r3 Q2 S' M3 u2 ` {•MOSFET非线性电容详细模型
/ m" `, b2 \/ f•IGBT拖尾电流模型: s: ^. t6 i( ]& M s
•二极管反向恢复模型
+ ~# O: o4 p. c2 {; i: }) Z' [•以快速损耗预测模型实现快速仿真
7 G$ {$ m9 X' u! p3 }/ n C, |•与热模型耦合
! p! R7 C+ O, L' x•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
" O8 t/ }: c: T% N; x! b% q( p1 W* L二极管反向恢复' {5 I' k$ W2 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。, ?: r7 u4 \' P1 L& z
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* K( J$ W; v2 J/ l- y
1 R" s# i/ k Z4 L& K b2 Q# r; M" I" y
% e7 X/ [$ q4 T2 }: Q! {
2 B$ J; z' O8 U7 @# Z3 M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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7 X4 L ?2 y9 l/ C
% y. W. R+ R+ G( O. h7 q- R2 k \) T◆散热片建模# u% |* e" E0 }3 H2 X' ~: f
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。
, d, j H# c, p1 j带散热片和隔热层的TO220
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- b/ B3 O! Y- D; Q8 s6 U% P, G6 [8 c5 |& v
7 }, k7 \% q4 B3 g8 w6 v5 x+ c# j+ @& R& n+ }7 o. R
* K3 \+ h8 e1 ]3 h9 [& l% h; q1 Q
IGBT结温详细模型
6 m- q7 n, r- N, m' ?+ @% E/ p$ b# I- Q! ]! h4 ^, q
% a+ F. Z2 u$ n7 Y% B
: |9 {* o1 |3 e0 L" K( a. v
特色：, ~' y7 h( ?5 H- D1 `( a
•散热片模型与半导体模型直接耦合4 B5 `9 ?( X, w1 ]* N. X
•预定义导热材料特性
. N5 h5 N8 o2 V5 O% ^; g' F' C" Z•现成的散热片模型
; h5 I. g' {& B•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
& b* m& I# \1 E! F( k, w热模型4 L) l. _+ I* R
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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- N" @; Y" U' T/ Z2 |# _# B1 x$ B: D2 o r7 [# Q
1 [) M9 w& R' d1 _# K9 G+ n$ M) b
5 M1 d& ^) \% p; R: _9 n! u/ e
1 {- `% F p' I, q# L d' r1 c) E6 J d [
' n9 i+ T5 T8 _ L+ v* G2 C
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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0 ]$ R: j( I4 {- Y) e4 `
9 v( E6 C# U: {) m
* o* e1 G7 _: n6 b◆汽车动力管理7 S% C4 i% i+ c* G/ Y$ Q
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。# {" z! P y/ s! M) l: @9 O
0 G/ R! o5 }; |* z( H9 m
汽车动力管理（含负载突降）# K& [4 U* ?3 S E
- ?8 R6 e. Z5 Y$ W6 }
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( D4 x1 M$ ?) [% \2 e8 K; ]8 J5 S
* j9 P; M* I3 b% M1 t6 u7 k$ Z4 M) x% T' o, p
IGBT火花塞点火控制" j! v$ d; R9 h5 n; m* S
( ? a9 O, i. ]$ e2 K2 F9 U
9 s! M5 j% g4 X* g5 Z" {* g; X- P" L! B
3 S$ b; z. u( N. ~4 x& }8 X' o" U
特色：3 M+ | k: \5 w4 L: ~9 H1 F
•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器& Z$ |$ F: y8 N& n! T, }# i
•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
4 m* y5 h0 k+ R•高压火花塞模型
9 e# {4 u# p) s8 e' x6 o+ m) O- P0 B•双向直流电源的限流与电流效率模型& g K! p" { H0 K
•动力管理传动循环
! a8 C" b1 B, L$ M; m, V/ ?双向直流变换器
4 G5 h; @% b/ B+ 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。
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# Q8 m5 a# W) ^/ Z. D0 A) u* Z* w+ m2 Q+ ]9 M6 M- y* S! R2 g
总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
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# z" c, ~ m* `' B: Z0 B* O& [$ a5 h9 Z" u
◆绿色可再生能源- u& K8 A2 ^5 j/ }
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。: m+ P, u |. a3 `$ i! j) `- u
% E! |: \* A9 K* H) l% p带逆变器的太阳能以及电网供电线路
! [: }8 a! M% j- M0 ]" Q, D$ n- E" r0 y( u& B4 g1 N5 _. f4 B
3 C: j2 C1 h; i
7 a( R4 _/ o& O( A% a" L1 s- |& T9 O
, s! k: a6 u% B1 Q+ A' `! k- ]风轮机模型
4 X# } T6 l7 T- t4 ^# c+ g1 h) n ], Q/ J% Z: l, I' |0 q
2 a4 s. K4 O9 N" Q6 J, W+ f
2 c, }8 \/ {* @& N
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双馈感应风力发电机- h( y* U9 [4 |0 A7 s- U4 E
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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特色：" g2 u* R5 S0 J! F6 A
• 负载依赖性太阳能电池模型. P! r! \9 {6 x4 u9 ~: z
• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
8 F; a+ i" {& a8 Y+ t• DFIG（双馈感应发电机）+ }/ Y4 l. e! Q' I0 k# z8 V" ^
• PMSG（永磁同步发电机）
8 @: b& t8 W/ Q• 行星齿轮、刚性轴
; d0 @) D& I$ \2 {" A- G• 风速特性
: v# y+ J1 n+ G1 D5 m• 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3 D/ w5 I& x/ f4 Q) @4 M# ?" p
燃料电池
, n( }) K5 s( X! F+ `5 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。) Z/ w0 @1 C2 v* v: h7 Y7 F: B
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3 V+ H( I/ q% K
! p' r9 |# {( v. O% {* J+ Z) J+ A2 d1 W$ R8 H$ Z; C4 k
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 2010-5-5 18:06:16