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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
, K( o* Y9 h: s8 @; w0 l# h0 x; h* h; o
+ c+ X3 w6 W9 E
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。
. U" G% _: V# Z: F
; B: g2 W" e! x! L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。5 a( @( }8 o, s* z4 ~% o6 |5 u
. w; K* b: ] I6 r! P9 o) o
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。8 @% n! E8 [8 i. _8 y1 X. D5 T
' a" \& ^ {0 o' G: h, e
; Z& r0 M2 \* H5 A, D: \# V3 x$ G/ ~◆运动控制与变速驱动装置
- m3 q" p" i& j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。
0 I' { @' E& D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。! R) j& e# h& J1 D. G+ O5 d6 d8 H
, H7 h$ s" X2 U* Z) o) p$ C1 S! b
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, J& g4 q1 q+ Y2 e' {" [9 \6 z- o; e
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。) n" ^3 \4 w! e/ G! L% u! ?6 t5 j
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。
6 q# I$ f) ~0 I" U- N% ]; L; X/ e5 r8 R# k" }
9 C8 W1 w, y4 r. z
, N. F! I! U6 Q1 d+ r3 }特色：5 w: f* F( k/ `) s/ H
•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。
2 q2 x' \. X- k1 b•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。% }, k( A* D' U1 B3 r# x
•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。) r$ e+ T& Y8 U7 n! B
•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。' E+ l2 ~+ w, |
电机：/ C" f0 C" k6 i9 N2 c: W+ p
•永磁同步电机8 M3 ]" z; z& p2 e7 E% z4 s
•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）3 G1 v4 k4 K U5 R' F* p0 d
•同步电机与发电机，永磁及外励磁* u+ X1 f5 D; z# K2 C. e1 `$ u
•永磁直流电机3 s6 C# O: t, u* Q. ^8 g( a! \
•无刷直流电机/ v+ q4 q+ f1 [0 v
•串励及复励直流电机
' n, i6 f6 R5 }1 [* j1 R•开关磁阻电机
& a4 u6 Y* T4 o% J•同步磁阻电机
& K$ f! o( @6 s- C% e6 u! L1 i•步进马达2 [8 ^& o1 i/ G/ F
•车载发电机（直流及三相）
1 R+ i% J2 W% t) Y U# K机械部件：
8 x- J# ?+ O& H- z3 Z3 Z•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
& q% D" ^5 N! ~ q•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
2 B0 s) B( o3 _% F) K•速度、扭矩和功率传感器1 H/ y; d, L# Z9 P; X
8 i. |+ x/ k, L7 ~" n. Y
总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。# @% D$ |( P: c- ^5 X, Q* m
4 H; j, @; k4 w) D9 [
2 G& L6 e- V. j7 g& d' B$ |
- c1 N1 F' o& H2 p/ `" r◆数据交换与FEM协同仿真# Z; C( G( A" K2 u1 H0 J5 D
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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9 ?% _& t& {7 X8 }5 n. B" c! ?Ansys中的开关磁阻电机: e e; ]" `% k
* j4 I7 C% e4 i) d) V4 E# c
5 r7 z/ W4 ^9 H; }
1 ^ c, L! t% ^4 }3 J/ k' O" b, h
" b6 ]. n- i( D7 D. X! }3 p% LSmartFem中的永磁同步电机! H" a/ a% V8 m. b" o, s) W
. A. b2 V6 @0 R
& H3 @( p8 H+ g. t% X
$ ?+ k; T8 P* C& N
; T! z0 G+ x2 {- o" a8 O* |, v$ y$ x/ |4 U. d; w( N# D7 B/ z
9 ]0 S1 u* Z2 L+ y5 l. [
Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。 & ~7 t, A% B. G! m4 X! B
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6 i& M( R% ]- a& Z
! B, q4 K+ E& ^; P/ Q/ b |! V1 v特色：
# ~5 @* c( L5 X8 G! N( U• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真. i8 y j( a' Y0 E s
• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗+ O& h8 b6 f2 w! E- \2 d( K
• 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* _" o5 I1 h5 l" N: e( g. l4 C( c
• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
- S- i# Z f/ f& q$ j1 ?( V7 X4 b• 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 V5 p8 l# G3 O# Q" [ \
线性执行器协同仿真4 e. E) m# L) ^8 C) B# B% T
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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. w; b+ O& J1 {5 T" m' m k; }" k& d( z0 B4 K4 g9 G
) Z( |! t- l/ {5 i' F1 e6 L: I2 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。
3 q2 {% z# c; Z1 }) `, m% H* A" d' u6 q* y; h# O! E+ |& N
' Q! q2 G' }1 A6 O
, U& q7 o' o' Y; V4 J◆详细、快速的半导体建模
$ T" W: S- q- F- w1 g采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。& i+ G% j, b1 P' L4 ]
9 r, X3 [! {3 }
IGBT逆变器损耗的快速仿真) r9 `" d- V6 ]0 Y
2 S7 m: g* O2 L) J2 r& n/ Q) z8 V* x0 n/ \( }' T2 e) R
0 X0 C6 P5 e! J7 o9 g% E/ u
5 G" N1 A/ e; W3 j7 M, q1 k# v( k4 o+ W
半导体损耗快速预测模型
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* L4 X0 e+ I! } s/ T* s
4 |/ D9 L' T1 W" A# r% a# n
% o; O {: P# M: j; O) }
+ Q/ Q1 M. d( H1 G8 D0 p- i- j3 l* A3 M
+ e5 q: D5 Q/ b% U8 \. i+ t5 fMOSFET详细建模6 K/ [& b+ G* Y% [+ V6 P
Caspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。0 q! P. h1 b4 t8 X/ {7 n- d
% N+ v! j* U; h0 f! E) D5 X; K/ e. V( S3 E; p: i
& e, z1 c2 h, Z特色：
+ d$ }( g# K$ ]! V+ k•MOSFET非线性电容详细模型
, @( I# I1 H3 A% Z# a6 p# t•IGBT拖尾电流模型5 m [* o& A/ Q8 e6 q9 K1 ]* X( M% n
•二极管反向恢复模型
6 n- v% ~0 C$ r7 |$ u9 R1 r•以快速损耗预测模型实现快速仿真
8 n6 G6 m) H" \% D: U; {, y$ U& D•与热模型耦合& ~- L5 w+ j8 j1 J8 X/ ^
•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
. S5 O" R' v/ W4 A4 [* A' \" s- k1 Q: r二极管反向恢复
" N# l; E( P# m& R! j; O5 F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。. M% b) a t: p3 S
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* O9 p! V( Y3 n2 C* G, U
4 T! T M( F1 l* q5 Q ~( I' M H# d: _- v
' V7 A3 l9 q y$ ] J$ U0 M) }1 O0 F: a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。. h: A4 C/ O. q; Y7 B& H; @% y
; E( d G( Z% q/ P7 d b# u M* X+ B: H
d3 s. x: L- W& l: U3 j' @7 d! R
◆散热片建模6 J: {# N: k8 W- w7 }4 A9 }* B
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。) ?+ g% u# [# u0 o! D* K
带散热片和隔热层的TO220
2 P! i7 Q5 E+ [( P1 t
2 i+ R( P+ g; ^8 o, R4 n9 @( q- c" p( K/ V4 z) @/ l! n8 P
3 {5 C! d3 O# d6 y$ d
( E+ x4 \. B( O6 C% n
3 Y, ~) z* u- B( s/ H6 g) E+ `IGBT结温详细模型" r1 m7 A+ \1 ?% ]/ o m
4 @* a" l- e* v! N0 d
$ _+ S8 G& G+ ?2 N h$ H( H+ g9 z
# j# M. j3 H1 E# n. s# Y* _特色：
m% B- @. W! a2 I, M& Q, Z•散热片模型与半导体模型直接耦合
8 j/ X3 H) d. B) q2 p•预定义导热材料特性
. ?( ]% u+ ~! p•现成的散热片模型
3 c3 @5 q8 S9 G" S•热模型可从Ansys直接导入Caspoc% C0 v: n, r3 |/ r7 ?& E1 s% x
热模型
- s7 _( O. u, f& `8 A9 x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。. t# c$ n+ o* i5 ~% S; v. i- v
3 h+ w$ o( M- @9 b
$ _5 G B1 s, W# @
- U5 j1 y, x( O# d) A( s6 O0 }
# D2 @# P r2 k' u% T, z' F' ^; }' c; _. b
. ?% M9 y5 X1 N) v9 B9 h
* x* }% w4 B) |& a% v& Y a
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。- T( Q" N3 \5 X( G3 V
! ]: `* ^2 o$ G8 L+ f3 }, s. U0 R3 ~" |* q5 A3 b* ^; M* @
6 m2 M% s6 Q0 J( _" r) O" P
◆汽车动力管理
4 X( m- R5 ^6 h( P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。4 W+ ]) u7 i, l5 Z0 ^- M/ R8 g
6 W( U( k% h; F2 x" Q) ^+ h; X( h; ^2 h: D
汽车动力管理（含负载突降）+ i8 W0 _' _- X: I& p( x5 p7 v
- N3 V9 Z: k: f. w
7 F, Z- D( i4 ] j3 t+ u+ @7 [! H
) O& q, P; d" f; c# a' U$ n7 y( p
8 p/ d* E. |2 _4 O) T# I# l7 `
9 z2 L2 x9 m: ?/ `3 }3 QIGBT火花塞点火控制
6 p4 ~7 [# T) S M% e% s- M/ f! h- g
( L$ [9 n$ T7 @4 c: i w) ?
y6 X5 G+ N* P b" Z* T( T# }/ Z7 X
* `) U4 ?4 k- \% o特色：
6 u& K& Y% F6 v- s$ Y. S•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器6 T/ W# M. o8 q& v# c
•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。! E3 q, W1 J2 H, ^$ r+ u
•高压火花塞模型# N) v i; S3 h2 @5 K9 \
•双向直流电源的限流与电流效率模型
. g f! F) a+ @( j# b•动力管理传动循环 u" c/ K9 o( ^" w- O
双向直流变换器
( E( p$ J. ]3 Z+ E) c) d Y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 M2 Y6 w. W+ [1 Y6 q! s$ C4 z
x: E% r( u8 _- a; R6 e
" |! F. z; t. W: z2 p% [5 }! }6 W+ C
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5 f$ l6 y+ g5 b4 p/ q! H总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。. N1 U- U5 m* v. N
1 k w- u6 ^! f4 H1 m0 ]9 o ?8 z+ h, @6 U- U+ K+ u$ W
! u5 d1 t0 k4 s1 E◆绿色可再生能源
4 j$ c1 H$ ~: W3 g3 f: ?8 f6 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。
2 h6 d) U5 [" f1 S3 K' G9 }; z7 E f% o0 t$ }& i0 A
带逆变器的太阳能以及电网供电线路4 e% |/ u+ d6 O* G
/ v3 N9 K5 y3 ]
" W+ P7 f% v8 x# P9 P! ` ^
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3 D7 e7 D" \5 K" {7 M# o6 @5 h/ L0 K* h! U* A; [4 G
风轮机模型
9 q! R4 ]+ t& R, X
2 ^. r) R/ J/ t- n
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5 U. u/ I; E' u1 b" _+ M. u双馈感应风力发电机
) i' L+ v) R; I$ M8 y+ X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。
# _! ^/ X0 F! s! g" x' P* D! K+ W% ^( p8 e
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特色：, x1 l( A/ _& U6 f& J
• 负载依赖性太阳能电池模型
8 ]! @# y8 M* f; U' q4 x• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性3 j2 `4 }" Z- k4 o H h) x
• DFIG（双馈感应发电机）
: U0 e9 l3 @) g7 X• PMSG（永磁同步发电机）
5 _% f% {: I, Y! Z( b• 行星齿轮、刚性轴: n; u8 k4 |$ N: a J4 z3 {% Q$ J
• 风速特性$ N( y+ r/ W) e' u1 u# \/ f: o* 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
0 V8 c3 h) `5 l: f: W3 M ~/ k1 w燃料电池
2 j& L9 b, T# u2 ?/ l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。) m& {3 p5 p i) r# v6 a9 F2 d
0 N" r3 A! X3 s3 t7 s9 y/ n: e
# N3 _. m. }+ S) b$ \8 l, ~
7 b9 `' f" T! [5 Y" L' E) ^- |. e% T h3 C, ]
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