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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
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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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1 M& \5 ]) T& r. l# F. g4 r* n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。3 x [6 C5 `$ Y" q; p% J5 k
& h/ v' ^/ I! g/ Y( VCASPOC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。# B4 t+ U. S' I; y; r1 Y, F& t
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8 w# j( O3 m/ t! \! R◆运动控制与变速驱动装置
8 c" }2 h+ s0 U9 [& p% u) {' B1 E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。
& t5 y9 m6 z. l* I+ U T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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5 k: a. ^; [/ m4 S2 x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。
8 }/ g' K# U" P7 K* D4 O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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/ n9 n ` i$ S. Y0 y; N7 ~1 O. E8 g3 X) _1 |" E+ A4 N0 T
特色:
! {5 S$ s' L! H" C$ l5 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。
# n" r: Z/ K& k& c9 f: A•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。
; Z* Q0 f. R# t7 [5 P1 ^: c$ \•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。
7 q% d1 @) J6 L: o•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。
( q' ~$ ]; J9 n电机:
3 A; J$ ?, U' M•永磁同步电机" p$ `( V% b, _; g0 N- f2 J
•感应电机(鼠笼式、线绕转子、单相)0 e9 z: L$ k' e2 e: d8 r
•同步电机与发电机,永磁及外励磁
6 ^# s/ r# Y; z+ J* R& h•永磁直流电机
- P) I1 R. a% r) N# F& `9 J•无刷直流电机* k; I7 l) ?. X! Q
•串励及复励直流电机) H1 f- r5 \% c! [' h
•开关磁阻电机
8 Y$ s. S% G4 ~: E1 t+ p6 w•同步磁阻电机
9 y& d! Q9 i+ D. M* @% J% X•步进马达
5 H8 s# Q$ n" d. P8 j' [+ q$ S, `0 y•车载发电机(直流及三相)
$ M, z# x! e- @& `3 ~3 C6 k S机械部件:8 A$ H7 `5 B% H/ a, J, J
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮 x7 u! j2 X. q( S3 J
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载" c: c) U1 o0 \7 i7 [
•速度、扭矩和功率传感器
, b. ]" l- `$ T
; { e/ P& S6 \/ ~7 w: I总结:任何类型的电机均可简便、快速地建模。- c. L. d$ r4 f7 P3 k
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◆数据交换与FEM协同仿真
! M, D! [' c6 p/ T1 A8 N9 C$ g' Z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。$ U9 ?9 ?) R/ u7 E) R- N R
$ `" |4 D" M& r3 V1 A( eAnsys中的开关磁阻电机
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+ g: F1 {4 v8 W, m0 R5 A
$ P3 o) D( { S
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8 F! }4 ^/ t3 o1 kSmartFem中的永磁同步电机+ _5 S; G" v) d$ x
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1 _0 P4 }, w- M5 y3 s6 pCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。
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特色:
5 t1 s! S5 L! }# k4 h7 |* I. I• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
" q6 B# q- K/ E: v• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗: ?* v; x6 x. J! U
• 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: O ~8 e" s3 y
• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
; b( D0 ]& I* k+ ?• 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。
1 }" M. G' x# z1 l8 A线性执行器协同仿真$ T: r$ B% Y3 v1 b' e
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。3 I) V' n5 T% N4 P Q' n
! L3 q' u' D+ Y: C
; b, g; u. d2 g2 r
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J( u" u9 p4 ]+ \' G# x5 L: ?% m2 V/ R& e) o, m* I2 R
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。; _/ ~. W9 ~9 J! \% @) @
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◆详细、快速的半导体建模! M* c$ g0 I# k* e( g. [, N
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
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6 s0 ~6 t, g- ^* b/ i& a8 @& }! G- z s& t! U
$ T4 S# w: @) Z" U5 A
半导体损耗快速预测模型1 L/ k5 {/ U9 ^4 k0 F* r7 E4 l; |
; `" W3 X2 S# p1 o3 P+ q5 Q% w- d% L2 O2 T& b0 X, M. x7 T
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MOSFET详细建模+ h) j# n. R) Q. A0 m
Caspoc中的MOSFET详细建模,其中显示了上升与下降波形。
5 R$ ?/ j9 ], P% l3 @# Y, A+ {0 ]
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3 k1 U$ P# w! U% @$ u1 M5 d) r( w8 ]
特色:
9 T4 R5 d" [. E8 k# w. o) I- P( v•MOSFET非线性电容详细模型
; W8 X7 W2 Z2 q2 Z7 u3 O•IGBT拖尾电流模型! ~4 K/ q' g" V4 _; e& C" S
•二极管反向恢复模型
( ?& u8 C! Y) U•以快速损耗预测模型实现快速仿真
* d2 U5 i2 I- {3 E•与热模型耦合
2 E1 v+ [" L2 i1 S•包含电路中的导线寄生电感和母线电容' F/ @5 r1 {$ M3 V& \
二极管反向恢复7 J: P8 W% D! ]. r- B! q4 p( T$ 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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, m6 [9 [" A* i) T' p
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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。8 C0 k# Z9 S! ]. r* m
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◆散热片建模
/ Y9 M0 {% M* N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。
2 J X- f( {) J带散热片和隔热层的TO220
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! Y/ Y6 n+ D3 b& }" b
; ~$ Q9 |& y& b6 x: m6 Z9 `& T! t5 w1 s2 v9 [
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IGBT结温详细模型
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5 v% m$ ~7 H7 d8 |6 {; T4 l% k8 H, {
特色:: }, A, s2 e( ~8 B6 q
•散热片模型与半导体模型直接耦合, w' X$ D/ B; L* g( `* w9 a. g
•预定义导热材料特性1 [ ?9 e% S1 {* W6 v
•现成的散热片模型
4 _/ P/ ^" }) b2 T+ Q5 F5 d•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
& e' H3 L$ k1 M2 ]热模型
; i& n y( w+ z2 E3 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。: U1 `2 F" e8 @, `
& o3 C2 y; m* U. J0 M1 ?
y4 s8 c) e# V( X: Y q3 Q% R
6 J1 d% E8 T; a8 p- W5 q% N& u( N6 [2 u8 C
% M3 P0 C( `4 b; J/ F/ p
& f8 p0 S7 V% U8 U% ~/ Z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 z2 R+ Q
( P/ d% C% P9 r: o1 o0 y, n9 M$ `- Q$ s
0 J3 @4 N8 C- z◆汽车动力管理0 R+ C9 _: z1 |0 r
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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" o' V# I" W1 }" _2 a汽车动力管理(含负载突降)7 b6 I+ g1 u. Q6 |7 v) ]. C
) F& A/ s6 [+ v7 G: D( p& B3 ?' J) X6 p- R# p2 E. s. Y/ V# o
( ^5 [" L4 H8 |- I4 H9 a2 g2 f& k/ E
( K, M9 D5 r% m0 X- k$ D* n& w' t7 b8 a( P% _# b5 h. z
IGBT火花塞点火控制
4 d4 Y! Q F0 i. q( w q4 ~2 w6 W* J
5 X0 m# H" X, d& j
* t8 S% \0 J: G1 |* D
" P5 I+ u3 i( B7 u/ H$ q, z z! q5 g. Y- [
特色:
8 I4 O# U& d* V# z& p•发电机详细模型,包括六脉冲整流器和控制器
- s) C; A6 t8 I•蓄电池荷电状态(SOC)及充放电阻抗模型。0 G/ W! D# D9 _, c% x9 {
•高压火花塞模型
- u4 F8 D% Q( G, v•双向直流电源的限流与电流效率模型
: G1 ?' s5 N. t" T: {6 B•动力管理传动循环
. x. l& V1 `1 g. ?0 i1 W2 f% n双向直流变换器5 ^. t$ [6 _7 h
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。* p) X3 j" |! V. i. ^% _6 s
) \8 M: C( G1 P5 {% Y
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' W& m8 J9 Z. t8 R. K+ J# ?6 M* P8 K- |9 Z
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总结:简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
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" D8 l0 K: c& ^" F! S2 n! g, E◆绿色可再生能源
" {7 l3 K, I: e3 Z) H6 m8 p2 `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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带逆变器的太阳能以及电网供电线路5 |+ Q2 t x8 a$ ^& [9 |9 b
' R( j: x1 K) S) k# S0 @- P+ w6 u# |( N3 a
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2 v* G( q, X) e( k* t风轮机模型
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双馈感应风力发电机! i8 P: W/ @, k5 Q n6 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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特色:3 m) q% J5 g' ]: S
• 负载依赖性太阳能电池模型
( r8 q2 q) H* _7 ^( R• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性- L- H8 r3 u/ s5 E
• DFIG(双馈感应发电机)
8 L$ d3 p9 R, y& B8 c• PMSG(永磁同步发电机)4 t/ }* W5 H { v8 Y) X
• 行星齿轮、刚性轴
2 d4 U: y9 R! X% Z4 i7 X: Y8 f1 `( v• 风速特性
& F4 d1 J; u8 ], q, B. A$ e* C• 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6 c2 T: \. n' V* x3 m
燃料电池
6 i V2 l y2 E+ |' T; _# K1 g$ ^0 Q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。% I% y! d4 H$ |" j& M* n* ]
! v1 ~6 A* S* m1 Z0 v( J
' c& i. Z* j- C9 c6 H/ l4 Z
/ f& \, l8 x# c* @2 ~/ L Q3 T8 \; b9 M5 u" }! j5 \
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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