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发表于 2010-5-5 14:08:36
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电力电子及电气驱动仿真
& l7 h( P, v" n' w2 \& v( s8 N
1 j9 T9 Z# }) v5 ^% S, _) x: k9 o
7 Z8 _* _4 U) r# E( s6 nCASPOC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。0 I: }) X6 Y! z
8 S7 ]7 ^* f' ~0 y, p7 n9 \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。( [) x0 Y6 u' A& E
# l& ~' q& s% _+ ^4 E5 r
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。5 e9 f: p. ]0 ~/ _ X& |- Q( F
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◆运动控制与变速驱动装置
- M# S' E M3 U9 x9 `1 l1 d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。. O# u- Y: S$ W% J! i
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 z/ x9 l) D: x6 v( H6 q9 c" E
* w) P8 Z0 i) N- y0 Z! l
% k u' Z* s( D J
( g$ d$ I; M B: }
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。7 I( {- `' c" h
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。+ m) ^' L8 o1 u- Q' h
2 p5 G0 c @* _/ t# N5 m" t1 e. O9 ]+ ~/ L1 a' A' k/ Y
: s c0 L# ^/ w% W( o6 \
特色： u9 H% f6 @. X( G
•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。
4 q. P4 m$ u' 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。0 h2 K/ b3 ~& _; [7 H
•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。* f: |4 s# Z5 C) [) r& t
•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 k! }6 A) L* a% ]
电机：" R% D$ R6 G/ B. s" }; v9 M
•永磁同步电机
7 o' Z4 M/ F1 h M•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）
! f- R( U/ ^1 p3 ?8 M•同步电机与发电机，永磁及外励磁0 u6 A% ?, z3 F" I0 G
•永磁直流电机4 v# {5 @( f$ i
•无刷直流电机
4 ^1 d, K; b; m7 U•串励及复励直流电机7 \# L9 j5 \9 b; [: n$ g
•开关磁阻电机
4 U' p: \) G/ ~8 n X# D9 r•同步磁阻电机; Z }' ]: c6 x. m1 z/ r
•步进马达
1 m j: N; A4 X) b•车载发电机（直流及三相）# W$ n2 p, g! p
机械部件：% Z# t( \) w$ S2 I! ]# A6 u1 D
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮- t. [( G% `0 d
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载/ o/ n: C2 d9 }( k/ j
•速度、扭矩和功率传感器! I7 J1 W( ?! j& k6 g
! s5 M; a2 C; C
总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。
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/ X- }+ u/ w* E4 C$ P
3 V4 z# v+ b% |- y7 f }
5 I2 B7 O7 O" V/ s◆数据交换与FEM协同仿真" J/ W: E" v7 B; [
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。 g8 R7 n$ e% W# [ c3 X; S0 A2 i
5 Z) M( `$ r/ |0 q, I% V% ~" t
Ansys中的开关磁阻电机, e# ~6 t, L+ J x- ^
* ]6 m! p3 }- Y. U
% N ^+ Z' b$ b2 M+ W5 P0 w2 z" c9 i6 B
- t& d5 }, @5 [2 A" r! ^
( N0 O6 a' w6 M/ ~8 `7 X. h) tSmartFem中的永磁同步电机
; S- s% v+ B1 N$ s
* L7 y, y* P9 }. e$ A$ l
, n- O6 I6 r5 J6 A2 x0 q$ I0 X* p3 Q6 h
7 n0 G) t% F( M: _, @
/ G/ V4 a8 h, E
% O' ~ v4 V/ W0 L/ ]: Q: P9 wCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。 + b7 b* Z0 w9 }, U- b7 ^, Y
4 P& b. P. q7 A3 O4 b s
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特色：% V/ p/ m3 V8 C1 I
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
' N4 G# A) E) T7 A- r% ~• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗2 F6 f# g9 z5 |& u$ G4 k5 m
• 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1 P) ^- p8 s( x8 x( p
• 静态参数、查找表和暂态协同仿真8 O, J$ s& x3 x0 A2 C
• 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 y7 I# M% n8 ^" T9 t线性执行器协同仿真! |% |8 h" z$ o E) V
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。0 ^% l7 K, Z) E# S3 `- {
1 u* f2 s' z# t, t* S0 @( H9 N9 E" H. C. m& J5 D/ ~8 L
T3 Q4 M$ t2 W/ V
0 S; l) X! `2 A( o) T0 ~- ~2 i( N3 c7 ^: I P0 S& R: d; c1 p& a
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。 Q( q/ n5 _+ w- U4 O' k$ c
6 \! M; X5 g% Y' l8 u
5 _3 a9 n! Z' E& z
5 r- l; a% ^5 f% w3 I ?◆详细、快速的半导体建模! [( w; C5 r* Z. u* i8 d" k
采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。
( v# [3 T% s D' C+ p1 z; W; x( L5 O
IGBT逆变器损耗的快速仿真/ r- b; Y- _8 h/ f; j' t# h2 B
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# e9 l, d4 V! i' ]0 X$ \6 b& w7 }. f7 o9 r# e5 c
5 m% I7 j6 X$ x0 \
I4 J& T( _) h3 o" Q9 j半导体损耗快速预测模型' Z: m1 h a4 ~" h
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) F" Y: y0 ?- Y- A
4 y' B2 Y( f/ d' q/ T( h o
" W/ S* B& W7 E& b
3 N4 x" o, D- \. IMOSFET详细建模7 N" W- l H0 Y: E+ i
Caspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。
0 }% n, J" t5 H% n5 L; `
+ ^% h7 i& y) c4 n3 c: I9 G2 K. H) ^9 I0 K
; q1 P7 n ^2 b
特色：) b( J/ h! }" V
•MOSFET非线性电容详细模型; N$ r7 ?! n" W
•IGBT拖尾电流模型1 Q6 ?$ y( A4 ^5 d
•二极管反向恢复模型" A! @' u! J* A2 Q& b N Y3 w9 h
•以快速损耗预测模型实现快速仿真
! u& N! u; {7 j. w8 A q8 k6 A•与热模型耦合
) I; f) x% T+ A9 b4 I3 n+ O•包含电路中的导线寄生电感和母线电容, {3 _8 N, G) l5 s& U
二极管反向恢复
1 o, f K) e% s9 \* A- d4 \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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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。- q. x0 G9 H/ y$ X) o2 h( [
: A" c! [) t) j: N4 }& V
% q6 S8 a3 f- r4 T+ D$ R; s' z0 ?$ R2 j( v9 }6 T
◆散热片建模# G2 b( R2 g+ S
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。* [1 r7 e: P' J% X; Y
带散热片和隔热层的TO220
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% K1 Y3 {' i. i9 z" e
; O8 ^4 V4 Q; E& v1 J2 N
2 }. h6 t) m. n) S5 u
% F( `7 ?" f) V) @+ s1 V3 s5 L6 ?0 F5 f- }+ M
IGBT结温详细模型
: D' s8 W- q8 f4 V* L
- b, S4 |( ?- W. Q
0 s+ B& \" ^0 S# }; Z
9 i8 A) h8 z# r! I; l9 B( i特色：; z% e* b/ `3 D2 [2 v- m& D
•散热片模型与半导体模型直接耦合
5 x6 c$ r& J8 b; A P; Q•预定义导热材料特性
$ C1 ], L3 \6 \8 ~•现成的散热片模型6 a6 J4 }8 V+ z2 d3 {* \5 f
•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
|% [ t* m3 P$ G* `热模型
- o0 D* e- A/ r% u, e9 y" p2 a! _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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# w1 \6 T* E9 P0 w) |
, H- r; A. L b0 C; ?6 x2 T+ r+ \, j( A
6 G. ~* ?. Z- H9 x
; B* \" k& f8 f/ J. l( H7 M
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) s: R* m! u3 m5 g$ r3 k& R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。( r2 p6 C9 L! F, q
! _# v8 V2 ]3 I
0 V" A) s Z' i! ?
* X& R1 a" @$ L, i◆汽车动力管理
1 u6 f' x( |/ ?; D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。# t; _; G& Z+ Y
5 t+ }+ d2 ?8 \. d" @+ o
汽车动力管理（含负载突降）
! H3 l% Q" U0 i& x0 C4 d2 f$ e/ u6 V1 \% |8 {+ d/ X
" a3 ]9 X% O5 w5 i: M
3 _% O* w( o L9 k) p, q# @
5 _( N" {! j8 d+ D8 |6 c" r% N0 J' G, m
$ o+ Z# n+ C- _' h1 o; s/ Z
IGBT火花塞点火控制
$ d# u9 m. Z" ^ i( B' t8 Z3 X; X% X0 V
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特色：
* b0 y4 D& I7 V% J9 ]4 f•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器
0 J/ z$ w( X; a& s: M2 l•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。/ u, z( C4 q" V9 R" ]7 ^, M9 N
•高压火花塞模型
9 o9 {1 o8 Y' D- p6 Y/ _/ `•双向直流电源的限流与电流效率模型6 N5 N$ N& c# ]9 }+ }7 m
•动力管理传动循环1 p. n; z4 ]6 V t3 ~; u1 ~! M0 O
双向直流变换器) y* s" E- o% `& x1 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。
# D+ w# t: [( i+ R8 C2 N9 X' |- U, C4 u
! z' l* g5 Q8 {! Z8 u9 w, f& h
- J# ?2 m$ p+ b, ?0 {9 _" K
' K- N- }. B5 P$ c, n/ T( h
9 D' a" _0 P9 W3 _总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
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9 o9 o" G2 T' p1 m2 q& P9 H( Y# p4 u
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9 u4 S3 j8 j6 T b) d B4 K0 w◆绿色可再生能源& A$ f. |: U8 H7 J$ U+ z% P# @
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。
( [% r& L( T. W, h% O- f, w7 w
. `! ]! H) D! f2 K/ a带逆变器的太阳能以及电网供电线路
2 d" B/ Q6 a# K- o0 U
8 I# V7 ?: ?- S5 A4 x5 V$ p# w' W" t
" ^ {. g1 U) V: s8 X) P) j0 B$ P8 w, t( J' M
A' @# J+ _2 v& _2 w风轮机模型0 s1 i' l- V8 S8 w# ^
* p3 P+ A5 ]; i/ |: `* A6 t; m F/ J* u3 w
" N) p+ u$ z( J h* N3 ]) [- X: j: {/ C- E- l2 Q, `1 p
双馈感应风力发电机$ Z+ D$ q- k F, p* V
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。& J) R( w% h' D+ L& l; o# P
$ x9 y& B) u E" U/ p$ C3 d: r1 p) ^# c6 x: x9 F' E2 S
( K8 j; K4 P- U 特色：
7 Z# M& Z, `3 ~) c0 m( _# s' i• 负载依赖性太阳能电池模型
) }8 d" V8 `, H0 K' Y7 ]• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
; N- Z! F }9 T; n( {• DFIG（双馈感应发电机）/ v$ q! ^9 s$ Z y' v5 _- ^
• PMSG（永磁同步发电机）
$ D& |7 o' Y8 v* l& [! U" J, |+ b• 行星齿轮、刚性轴
/ J) v3 t4 _+ _% z* c• 风速特性
1 O. `: h) r+ C6 p• 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
* I+ }5 _$ A/ D+ J燃料电池
6 E0 {8 Q i. T+ A8 H- B) [. C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。# l2 c$ B. H! ^7 g% S7 `8 |3 |
, U5 f+ X& d' k8 T" N1 g6 z' ^; m
8 d, s* w9 P- P1 h) t
2 N0 u- X M# C. u
* S0 Q* x5 p/ R6 d+ z& x2 N0 g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 2010-5-7 13:24:28