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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 ( R* @( b; i1 S* V% f( u1 u2 F
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. t: P( D8 p: A( GCASPOC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。8 v+ l/ P9 d! Q, j2 m
5 x, X- x" D: @' v4 _7 K! Q# J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 A* N1 j3 D8 i◆运动控制与变速驱动装置
" Y. O+ D U6 E1 X: _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。
2 W$ E6 d1 x6 }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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0 Q; V% S8 e/ n+ B0 `) E" w# I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。
0 J& N# C( O3 s5 F3 v" 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。( Z' w7 L( V: X
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0 }: t% O8 D. R% E7 j0 q特色:3 W! Q4 C5 D$ Z/ r0 l
•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。# C/ N: C+ B8 z) h5 T
•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。6 ?0 s Y( l) Y) q I+ a
•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。
) C) D( y. x% e! 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。, ?- P" B. F( c" |& N' S7 g6 f
电机:" u* D' O2 p( U" A3 b
•永磁同步电机 R; w) Y$ H: y' M$ h
•感应电机(鼠笼式、线绕转子、单相)" X! d, [8 R/ T3 M( Q
•同步电机与发电机,永磁及外励磁
5 f; k# [& r H' y2 y2 |' `•永磁直流电机+ {! b) o5 a4 r0 _& Z1 [
•无刷直流电机
; I6 x/ k: {+ |8 A•串励及复励直流电机, X* Q/ K( {$ A# _9 Q$ F4 P
•开关磁阻电机' ~$ `1 S8 g' K/ M* l3 V: U% h
•同步磁阻电机
. }( A% [& t3 C5 o! |6 K) X2 {# }•步进马达 W. A/ a( f% f1 z- |
•车载发电机(直流及三相)
u9 }/ U) ~9 H' Q( e2 |机械部件:3 U7 S0 m" n$ u a Z, W% s
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮% J4 S1 e) c- `4 s4 L. t
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
7 u% P" a# ^- A, I' w6 H•速度、扭矩和功率传感器
& H( B5 ^0 ~# h j
( I' [5 Z; s- T! w+ h8 }3 j总结:任何类型的电机均可简便、快速地建模。/ z; c, b" v) t2 H2 s
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. h% t/ u) J% X% }◆数据交换与FEM协同仿真
+ N! J2 g$ K5 I' S# o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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2 E% y' v9 y* _. Z3 jAnsys中的开关磁阻电机* t% s. g8 a( B1 b9 L
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( t f& f+ K0 n( h. A( c/ x" A. {( o9 {
t) S) F _3 ?, N% d/ {! H* L* }SmartFem中的永磁同步电机
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8 f! T0 ^ m; }* oCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。 6 }( L" W& S7 A1 I# }6 ]7 a
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5 h0 e U3 U% d* r3 ~* i! Y特色:
* f9 t9 [# `. e& { G• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
$ K% T" A& Q2 _' X: V• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
0 E5 H. b! [1 P6 H# b• 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, e$ m2 Z9 j, q8 _• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
3 p* c5 |2 Y8 G7 `: \1 g% x6 V• 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。
! @/ h4 F3 C+ C4 @线性执行器协同仿真3 C& z2 b/ S: 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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5 b, [. D% @9 i% U* I) E/ h" D+ q0 g' l! C( j- |
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. j/ v; d% }; w% K# x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。# E4 V3 b4 b2 |
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" E! U& h% g. }+ Z' M0 I
5 ^. K: Q E! \( D: T◆详细、快速的半导体建模
' m5 N" O# {4 J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* c' R$ z1 k y: Y7 @
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7 G& W5 K+ ~: ~- \ o1 o- O$ C半导体损耗快速预测模型
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( ~& k/ |. U4 J. P) Y# P; `5 YMOSFET详细建模! x' M# y# \! X1 L4 W% @
Caspoc中的MOSFET详细建模,其中显示了上升与下降波形。
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( G+ L2 f7 i0 J1 d, R( W d. J9 C4 F" h4 Q2 p+ w5 n; o
特色:2 m! H1 L& v+ t. b- H
•MOSFET非线性电容详细模型) g# _! W( g- Q. l
•IGBT拖尾电流模型' j; G0 R( r# U4 H
•二极管反向恢复模型
6 z1 m! Q: d/ y$ t3 K: O•以快速损耗预测模型实现快速仿真& B$ A7 x$ h x; n9 [$ ]
•与热模型耦合0 m; G! p% o5 _7 Q5 }" N7 x
•包含电路中的导线寄生电感和母线电容* l- O+ J% f! X! L
二极管反向恢复8 A8 \/ O' @0 M0 U6 u
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。. n6 ~ Y: x5 D3 `' x
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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。
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$ g2 m* n! x* n◆散热片建模6 _6 ~+ R* F, o4 U
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 u; Y, {9 @" D/ J2 |
带散热片和隔热层的TO220" `% x( V) O3 `3 g
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+ t) p; T9 z3 I) Z7 P! }
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IGBT结温详细模型
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$ E# N6 d: {1 u
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特色:
7 S( J8 q3 f; c1 W$ `9 U- s* h•散热片模型与半导体模型直接耦合) }2 u$ e$ R- |3 g* \
•预定义导热材料特性
/ n8 S9 j N$ [8 ] G1 V•现成的散热片模型3 M+ q1 ? p/ s: p) _) r5 b
•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
$ E8 }* @) p& b" Q" e; s热模型
/ c- m3 P r* G2 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。. I" X a8 }2 P! d8 O& J2 @
/ X* k0 [+ c# Q7 ~+ Z0 c0 e
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0 J& t# m4 p9 o+ n8 w
2 N, C6 E8 b. M1 T1 e- P5 _# 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。
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◆汽车动力管理
9 I' a2 n% H7 s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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V7 J5 s& X7 Y' Y X! j0 C+ y$ C汽车动力管理(含负载突降)
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2 b1 h7 t) j. P* o6 J' B3 IIGBT火花塞点火控制
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8 G9 Q7 x+ `+ J8 @8 c# K2 u3 i
B7 F4 z8 L& `- J, s2 Q4 s特色:* k9 d' P% ?* v
•发电机详细模型,包括六脉冲整流器和控制器* Z+ D$ J ]4 R) h4 k0 a+ p
•蓄电池荷电状态(SOC)及充放电阻抗模型。8 Z. r! o) V0 ~' X- u3 I+ V+ H
•高压火花塞模型
2 y4 {5 L$ u% V( f! a•双向直流电源的限流与电流效率模型, ]& p7 z, Z* z6 p K
•动力管理传动循环
; {8 }. K# o$ ?8 K% H双向直流变换器
) y- `0 C5 E- G2 ]' [: t2 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。9 f( c. x! a0 r: w* F
5 B5 h+ V' ]4 ^) Z$ S0 N( \, I( d( K+ v" V; ? x( a
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. N7 j6 K1 Y/ l" ]" H# M/ O* Z总结:简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
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1 Z* g3 V" _; {: U! T3 ~9 b- |( T9 U Y! g0 N* T2 c+ ]: y* Y
+ ]6 h) o+ L$ I C' u$ o7 s/ B9 |◆绿色可再生能源+ z5 G9 N/ }. q0 U: t
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。" n/ Q, ~3 V Q8 x+ G f/ s4 S
) |: h2 K- q: z6 j% J% |2 O6 N; b带逆变器的太阳能以及电网供电线路
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9 T1 s# { ~& j; i W0 X3 i
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$ d& z/ t$ n4 v风轮机模型
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9 S" t3 ?' A$ Z5 B4 x双馈感应风力发电机 u2 o9 Y$ [ ]* N
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:
! G& ^/ d) N4 Y! s! ?• 负载依赖性太阳能电池模型
( D) ]9 i% o% A2 i4 x8 v• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性6 P$ Q0 c& }! I8 m% p" `' B
• DFIG(双馈感应发电机)* g. K8 k `" m! s$ p
• PMSG(永磁同步发电机)7 R/ b& u4 m, \. `
• 行星齿轮、刚性轴
9 c, l. ~$ w9 z7 d' h( P" s• 风速特性
# V6 e( l- c$ b1 G7 z5 t• 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
9 h6 b+ q1 {: V' B2 j/ M4 Q6 \燃料电池
7 I* C& ]% G! V( ~& w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。: M6 }8 F( H7 }6 }* Q9 u) i: o/ g
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1 P6 G% e' t" m, |% l- g7 K; v! _- ?: x4 R; z2 v
5 s P G& I* ~1 V3 {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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