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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 " G b5 m. o+ C8 v/ c( T
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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。
. d& o7 W R0 c( s5 g
7 N( Z% F: Q0 ~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。( Q. P0 p0 G: \* w
1 y5 ^ |2 J4 L1 ?+ oCASPOC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。9 o; P2 b5 Q, v9 K" L( v$ S- Z* Z
w& P' d, N! `$ O3 u: m
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◆运动控制与变速驱动装置% m$ D8 \. s- R; } W6 D9 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。
3 L i5 F7 w+ z7 ?6 n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。+ g! j7 A+ H( a4 c4 w8 q" T
1 ]1 Y" u, f6 V. N% r
% @6 O+ Q+ E5 Y. u# o4 z7 g k1 g: j( a9 W& X6 z
7 O: x" k5 F* ~7 m4 a
7 r; J4 R2 P( t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。
* `5 ^1 h$ | v9 I8 u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。! \; [5 E0 `+ V; ~0 d# N
- O) h6 P! f0 T4 `- V- y, ]" l0 F
: X% ]+ `5 N: t6 x4 X
7 w& [% w( B- @! R- r3 b特色：
. O3 @9 z3 k# h& g" ^: m# M•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。
6 F& S& p1 H0 c% W0 h•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 C n/ ]. Q) } I. f- i6 e8 W" G•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。: n' Z. N9 @* r# `* h
•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。
2 Y3 g i3 n9 A5 C" V0 q6 ]+ y7 \电机：
* g. ]) p, s' b•永磁同步电机! a$ f+ }6 r& Y5 `& T/ J$ y5 F
•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）
7 ^0 G. O# M/ W, [1 r•同步电机与发电机，永磁及外励磁
5 z: C ~5 a& D! Y# L0 u•永磁直流电机
$ ?, n. \' x( i6 D4 g•无刷直流电机
- J5 ]& ^. n3 h2 U3 G% l•串励及复励直流电机+ P/ X: y) v# b, E
•开关磁阻电机2 h/ H- Y! O( w9 r! S1 x7 k% X9 @
•同步磁阻电机
9 h% v; D0 t: u* @* J" w•步进马达. w- _4 S4 u5 V5 A8 `
•车载发电机（直流及三相）: y1 ~5 [* m; y
机械部件：
& n, j9 P4 f- \5 t( Z•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
' G) U" {4 h/ K/ w/ |, E•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
# m6 F! Z" t7 W/ e•速度、扭矩和功率传感器
" Z: F. U i8 P8 }1 y9 B6 `# `" l, f) {
总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。
0 y _* ~- \. S/ ] e- L
& n) A/ A* _! O, q& h6 V$ P8 x4 \( ]5 w1 A3 ^* P% ~; j
. L4 ^& C0 {7 ?& ?1 N' D M
◆数据交换与FEM协同仿真$ X; m% v0 N: Q+ V. F. F5 X/ Y
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。4 s+ D; J2 y! ^3 ^3 U, q" [
( _4 y, f/ T$ t" e+ E2 BAnsys中的开关磁阻电机
9 |! u" O$ @0 R# d. |9 j$ j- m z8 m* C5 T2 k+ c7 u0 s
* [9 x0 I N) x& u, H8 J8 y$ q( z9 J i! g2 }
+ B3 J2 y8 f& z- H3 o6 {4 d6 S/ R& c+ N( }
SmartFem中的永磁同步电机
; r! h! O8 l; J& m% W K, o, g1 s9 M) W: l0 r( m' K
; u- o6 [# A8 d% `+ m4 n6 x
$ x! |( W' D1 U4 l( Z9 a4 |, U. J) r1 f0 X. ^0 s5 z- x
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$ H/ P6 h: D' b& J5 z; s3 h0 |Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。 * N/ `8 M# S$ q7 \% h, W
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3 ?- s' V% F5 F3 F+ I2 R# s' G$ N, b8 G; Y) m. P: x D
特色：" ~1 S8 g$ Q. A
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
0 n% k0 P% i' Z/ U• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
9 P; c! g. {" U& e5 `9 y5 j• 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
; Y, ^3 t- f+ H$ d' \• 静态参数、查找表和暂态协同仿真. | j. H+ T( d' B4 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。4 w R/ O* P4 j) R* k* M9 T2 y
线性执行器协同仿真5 w" X1 e- H' k0 S8 Z: Y* Z3 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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$ j9 O$ v" q7 |2 V
+ z- |$ m$ F5 m( S- R5 k! z2 A+ X. M. S' u |) c
8 T I" r# N0 c. h6 I; N8 Q
; o0 K. F* a) x1 I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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3 K$ r: V; ~5 N- ^
6 J* G w. j8 }/ B ~ R6 p$ m; j: s1 a( w& M3 T
◆详细、快速的半导体建模
2 H4 z7 {) D/ `5 p3 ?采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。
# z* [( N2 g5 l. m; B
2 X% m* R8 t _$ B7 qIGBT逆变器损耗的快速仿真
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c3 M% b. h. z9 _' o- t" c
" H! f# y8 V. t# f% ~" J; {4 T
: R( h: d1 x! j) s# t2 w+ E' B1 F" V# V! P. f& A" s
半导体损耗快速预测模型
" J& \$ M1 U+ G7 g" @/ q, l9 C- _4 @
; e1 e7 x& }1 ]- f' k
* r- S' J* p' o, e
" h+ k6 R% D6 i% S5 t
5 y8 i' A" e- O. `5 r2 w
MOSFET详细建模
# L. f1 j3 H; s: K% B9 NCaspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。2 M* S, M3 k- g
: T2 \' s( ?) G5 t, ^
* T* t7 O4 Y1 M# [1 z7 o2 h" K) Q5 p! u
特色：5 b5 A! |/ h# C
•MOSFET非线性电容详细模型" v6 }8 W. H# S, P
•IGBT拖尾电流模型
5 }; u' p- n3 |% _•二极管反向恢复模型* V' V' Q. ]7 t, F% X! f* i9 o
•以快速损耗预测模型实现快速仿真
9 ^5 _& b' r$ G' i1 V•与热模型耦合) A. T" U* B8 X6 g3 r
•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
5 m$ G, V6 A! T# R1 z6 O+ M! b二极管反向恢复* p5 ^/ F: f; d2 `! M
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。
1 V# G" C: t; f0 s. f- i6 q2 g4 N9 B. c4 T+ s
. k# I: L& n1 w! u/ J* u2 ]6 }
7 C- V9 m6 c ?
% t7 X! M5 F8 g/ z# S) Q/ w8 n4 G6 `! `( L, i; b% [. x3 R
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。+ D8 Y6 _$ e/ ]6 s- @ A% D. [
7 S2 t- X7 `& L" |1 ?" `8 {
. e d" ]+ {/ A7 r
. E* ]8 k6 n, U2 q# e' e◆散热片建模
* a6 } \ H2 \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。
8 @4 E0 [" `7 W- S: U/ a2 ^( S4 p带散热片和隔热层的TO220
! W3 J% g3 y% }, B; X4 a) y) C: r1 S# b. D$ i1 M
- |- t8 f7 `: E* Z+ \
1 i8 b" l0 F8 h: i6 y. |3 n& w/ a/ h
) i2 P( \6 w1 U0 \IGBT结温详细模型
+ e5 n4 L/ p1 \. j: B2 B P. Y/ K, k7 n* |% V) @
/ `( v, c, [" \8 _" D7 F% |
) ^1 J5 N; ]' U0 t4 U特色：7 V1 z5 k1 Z* f1 W" B+ H; @9 E/ F' u
•散热片模型与半导体模型直接耦合- ~" o. R+ R/ [
•预定义导热材料特性
8 t) w. M) M7 l9 b•现成的散热片模型2 @- Q9 f2 w% I( U7 {
•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
( X+ u8 k% Y+ b8 N& G) O" `# N, w, w热模型% i4 U6 i L$ g3 v) U) m
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。
+ R7 W. |$ h0 j3 e6 |& Q) N/ @, b" E) I, s U& }2 j/ U% U0 c
* Y. C+ D: J( Z* R# x& V
7 L' L" q6 d) }4 y9 P" i3 S, i6 Q9 y s }+ p3 _
: h+ o3 A/ p) ?9 H) d
% u2 O { y+ x. k6 Q% X0 }) s: Y& N0 w' H5 n2 ], e
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。" @4 j( F* p! I1 ?9 _
+ |5 Y2 k( q1 M
. K! Q/ ^5 J' p# \/ R( x$ o
5 Y, b# M1 R1 X; ^0 a+ ^& j◆汽车动力管理
* s0 ]" ?; n! V# V* c- m* V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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汽车动力管理（含负载突降）
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7 V" d! |8 b5 M3 [+ C- Q2 F- k/ h) P0 W5 x% z$ c
% u: l j/ i4 v, ]2 ^ S9 f: _. b- |. r
0 Y9 P7 X* r/ p/ P
IGBT火花塞点火控制% {/ ?6 N) t. ]1 R1 q+ a
) ]* }; b' ~% F4 K( c2 J6 A3 l
0 f c1 \7 v& v. N9 x: q5 }) K% j1 u" H
) k: ^# Y/ V5 B3 q+ N S3 u
特色：3 j2 ]( f) M3 C# f3 ~0 M
•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器3 a9 K0 `% s. J- N; ~7 w: D% J9 m; w! g
•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
# x7 X0 P8 b# u8 H' g, H4 P' C•高压火花塞模型
" n: m, A9 ~! ?•双向直流电源的限流与电流效率模型
2 x+ ]+ D' r% V: g- M8 R: ^' w•动力管理传动循环
3 B( s1 n+ p- g$ p: C双向直流变换器* W8 D' e2 Z+ Z
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。+ V/ f. ]2 o# Y, z: f
2 R! _9 Z9 q0 @( o- A/ h: r) r- z% u5 l( {# n& x& g
* O: h1 F" ?6 w8 T5 p2 {5 Z+ i! u2 {8 k9 w! m
& n6 m K: b9 ]总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。4 K1 H1 d/ f+ i* M9 G g
! R0 ^ T# P5 s$ F
- U! F( |$ Y/ m( y5 M3 ^+ V2 p7 K P! o9 `2 u4 g- }) i
◆绿色可再生能源" m- a+ a6 K" J& f/ w7 b5 M
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。3 @8 P9 w) V( q1 E
- s( u6 D! Y5 o$ w带逆变器的太阳能以及电网供电线路3 |! V: M4 c3 j0 S4 f. L; K
* H9 a$ h; u9 O3 K' f2 z" V
/ i7 Z$ v0 ]/ v) _( E/ p; z9 O4 r, {8 W( I- b A7 U9 E4 V7 `
: }& ^" _; K; Z+ B
5 e( K7 C) T. r9 l风轮机模型
0 M: J) s" D) ?1 v: C) `
" ^" m+ B' l$ V! r& G6 v: o$ n
w! z4 D; i9 f' V
1 s1 ]0 c+ v$ [2 U3 b7 U. i; X
. c% x5 J& H. L; p双馈感应风力发电机
5 |; J. I5 x6 ?- {* l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。
4 V' K. E# ?# F0 O6 B& v
6 S' V+ V* V* }
) W: `. O, f. T6 g- O
1 H# n. L/ u9 }/ q# Y6 Z 特色：
5 m' [ {# P' g4 P3 R: [8 I• 负载依赖性太阳能电池模型: W, N/ r7 \2 }
• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性. X# e# |; e" D% Q
• DFIG（双馈感应发电机）! A4 Z5 u) `$ y
• PMSG（永磁同步发电机）
1 s! E! w Z* _" L3 R) w' }" c• 行星齿轮、刚性轴
, ^1 e( \& K! X! d) Z• 风速特性* }+ a5 i. Z8 t; k
• 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
. R2 j1 |, s" h) H1 [燃料电池$ Q% m }' E4 z# k3 ~
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。
: j, \! Z2 N4 g/ z+ [ }! }) D% H9 s3 \+ a& K
- s0 C8 c% |7 O
* v, @. ~! g! U0 Z9 P' y6 p! o5 S2 W! p$ p- m; s6 `8 E
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