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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 3 w2 r0 ^$ u: K" Y2 i6 }! s8 h
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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。& Y- [( A& L4 I, {0 C5 H6 Z! k
! E5 I/ k" T( X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。$ K. c7 U( `+ `( [
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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。, \+ f% z$ p' z/ T; e8 h, N% N5 M
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! x; t8 ~1 d* u7 d$ p3 v◆运动控制与变速驱动装置
j' |9 t* {$ H' ~/ l1 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。9 `" j/ |4 m, l0 ~$ ^; 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。
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% b% }/ D% D3 `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。
$ k1 n( d& @7 z. X2 Z2 J3 H8 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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特色:
* {2 Y$ n& q1 K& _' d& y•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。
* H: e+ k Z+ y: k+ p- l•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。
) q- w7 I' ?' E/ o! ~" T2 b5 L•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。
0 r, T! O1 |( C9 x 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。
2 C9 k% H5 h- C! k1 L% V电机:
6 v* G9 F+ p' [6 K3 {•永磁同步电机
_" {- D7 a i& J! j•感应电机(鼠笼式、线绕转子、单相)6 }& M7 O3 j7 J7 z: ?! N
•同步电机与发电机,永磁及外励磁
. i, [6 p/ `$ {•永磁直流电机4 f g" h5 {" }( |. g7 `/ |& I
•无刷直流电机
2 S9 ?/ O5 l' j' I7 E, Z; L8 U•串励及复励直流电机, J- P$ q1 N6 [+ l/ M$ O! n
•开关磁阻电机- s: o1 z" p- C$ H8 k2 T: ~. S
•同步磁阻电机; o/ k4 d. s) B3 Z; G/ x
•步进马达+ Q7 a% Y- {7 ^( q
•车载发电机(直流及三相)
1 k3 x' q! x8 G1 C5 x机械部件:; Y( j: H; j& w
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
& ^8 b( w% E9 R# r•恒扭矩、恒功率与常规机械负载5 D) Q0 q% i T0 {6 F6 d7 Y1 ]
•速度、扭矩和功率传感器9 P/ `" P( i: C7 `- Y: S5 e% c
7 z( y7 w4 f/ c- K总结:任何类型的电机均可简便、快速地建模。
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◆数据交换与FEM协同仿真* r% |! s- N1 l
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。) w0 V3 q+ `3 T+ c, `
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Ansys中的开关磁阻电机
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, ^% k+ h# d. g8 Q6 O3 \6 w/ ^$ D" V$ l: e! f7 Q a
* k8 ~3 O8 L- c g/ ^0 t" F/ }' [, \% }- K' S
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SmartFem中的永磁同步电机5 m3 q5 v2 d5 t5 r) ^7 W
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8 l5 m% X" N- |& k$ M4 QCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。
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, U1 k. J2 D ~$ k2 |1 ^6 v, g# C4 j9 L4 o m n
. \" [! c3 J+ q7 C8 w特色:
b N( S$ E+ P! I3 G O& g• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
! y [" ^& [0 f: p( ~8 F• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗7 m* s: g% D G( s
• 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& F/ F$ j) _( j$ M- q* B
• 静态参数、查找表和暂态协同仿真, `8 p8 o; d% r/ W& [! V/ r9 R
• 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 P( Y* p9 ~, C* S! k3 ~' e
线性执行器协同仿真! _4 O: Z6 v. r& X
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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1 d; o N- h, @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。" j. R% W( |& y; \' g- J
8 p4 }( y% N) B& V& e
6 x3 p+ T# x1 G2 a5 e9 l) y
: f: T/ c" ?- z9 Y- g" L◆详细、快速的半导体建模9 B& A+ z8 E0 Y8 V) D- O# g6 k
采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”,优化电力电子设计。' O9 u' k- J7 K- b4 i0 t
' L! l M* q+ _/ ^' |+ ?+ K( `IGBT逆变器损耗的快速仿真
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& a+ V) I; h0 {
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1 P1 m/ @$ _0 o! Y; C. N) K d1 h6 l) y) S, r; q
半导体损耗快速预测模型
. I; p9 b) [6 m* @. E" K5 N# `( ^. N* d4 R y: J9 Q& ~
9 r! L( Z9 C6 g& M2 I
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4 g: K8 E; H! X4 X$ V; v. i& a- E8 k3 B' W$ `% v) p
MOSFET详细建模# o4 e( l {, s. p
Caspoc中的MOSFET详细建模,其中显示了上升与下降波形。
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. m8 o- ^6 w7 d* A2 m1 o. f1 z2 T8 U3 o2 G1 v
特色:9 _* c; o6 k/ N- g+ K
•MOSFET非线性电容详细模型, U' |' K- Z6 P: f- V8 {
•IGBT拖尾电流模型
; p$ N( W) K5 z" S•二极管反向恢复模型
& K L; I+ m: x( B" X4 j5 K•以快速损耗预测模型实现快速仿真
! ?2 S: a3 `0 o+ t5 p8 _9 e•与热模型耦合$ U0 E/ ^8 C- D: u5 \4 q; \" l
•包含电路中的导线寄生电感和母线电容9 }& E1 V" P; R+ N0 i/ j5 `2 t/ ~- x6 c
二极管反向恢复 u: r2 G+ P1 G+ | n9 h8 q
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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3 M. y, B. G6 E* {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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9 c+ } @3 i) i! j5 f1 a4 W
◆散热片建模
7 I# ` U. D# `' I- }& i, N 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。( O6 L+ W0 q r9 {+ Y
带散热片和隔热层的TO220% t( X) I% f3 k& I3 r6 F
5 Q( |6 b" J/ E3 |! X0 G! y" ]) K# z: l. r2 j' C5 k
2 B4 H6 R. q: u( e" c" Q% o
! s; ?7 F: M- w7 _7 Q/ u' k; S. Q9 o9 h7 o
IGBT结温详细模型" e" U2 Z) j5 ?: o
$ T5 y+ p: C' o* m* v+ a: I7 p# I9 q6 q- L
# w" e0 f' k- h5 P' {" f
特色:
8 i! ~" o; s3 ]# f0 Q4 D+ h•散热片模型与半导体模型直接耦合, b! k# w8 p$ S: F( l8 m$ y3 j9 {
•预定义导热材料特性2 j+ u) V, ]0 I9 i/ ^, O
•现成的散热片模型; v3 q; [2 Q9 D% O4 D$ Y: n' Q
•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
! i" L8 h5 }7 [+ b5 Y8 _9 `+ [热模型
, M# [! N$ h6 V2 i* z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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3 ?$ p6 R6 C5 K+ l |: B1 `7 w# D( 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。" w2 J, G( O4 [7 B! f" L" u
* M( Q+ J o( Z; f0 W7 X; }" ?" {7 \+ c- X4 e
5 C. K3 |5 ?# k- w◆汽车动力管理/ {. v. w- I, v9 E) Y
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。1 N8 W1 z- E2 B8 n3 a9 E
( C7 f/ v8 _% v$ z( s8 H& [
汽车动力管理(含负载突降)
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3 d4 D- ]3 P9 ~6 V6 w' ]. L9 @* W4 _$ e7 F# J' D* d
, Q% T/ L" v1 F5 J* {/ @; a
; D/ ^( `$ M4 Y6 |1 o1 S+ ]- g" P% l4 P' T# z$ `$ T! k/ U. Q$ a" M
IGBT火花塞点火控制
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; v6 l2 u$ }: V) w
6 J8 D4 Y7 M& s! q! O# o" |7 J2 v0 @- R
特色:- K- n1 Q( v) |1 @6 z0 o, d
•发电机详细模型,包括六脉冲整流器和控制器* {! a( K8 E# { e0 }9 m
•蓄电池荷电状态(SOC)及充放电阻抗模型。
9 o: C% W- [) u( m•高压火花塞模型! l$ O% I/ O$ w' }; L. q% c
•双向直流电源的限流与电流效率模型
; j& K' _8 R M% t5 Z: K. }•动力管理传动循环0 n, t$ w+ V& n% U# s8 C
双向直流变换器
; o% Z- C: m9 S. i, w7 ^5 O* V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。
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, @0 s( R8 [% X; v0 s总结:简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。 a( M F9 p5 b/ z- V* D5 _
5 Z# w3 Y& c6 p; s2 t/ A7 x/ {) b1 M2 F: L7 L: Z; G, j* Y: [9 H) @
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◆绿色可再生能源
* s# X" X0 w/ G# W$ U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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9 L( o4 W& @3 R% V7 k; S) P带逆变器的太阳能以及电网供电线路0 C% @. H" ]' e! m1 [! h7 v4 z. X
, N+ p+ a d5 H8 G1 s6 x& Q
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: r( }9 m9 a! y3 u0 j+ L5 C9 z* m2 ]+ `8 _7 V/ t
风轮机模型1 M8 x9 G( [9 @; o
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3 z$ _" Y$ N$ c6 y" i R1 O+ i/ F0 L* ]( s- x
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双馈感应风力发电机
q% c2 D+ C$ z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:- }2 M5 ~: i) H) u+ {
• 负载依赖性太阳能电池模型
3 h$ |8 r7 x8 m• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
% r% `( C7 Z; X0 `1 X5 J# \/ S• DFIG(双馈感应发电机)
7 u! X2 D4 l# C4 ~• PMSG(永磁同步发电机)
8 b7 X/ s* [& {7 `; F• 行星齿轮、刚性轴7 l$ z" |! P+ t; b U k. D
• 风速特性
2 a% C5 ^4 q6 ^0 b( B• 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
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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。. ?& w z1 q. K4 A2 D" l5 A! Y
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+ J4 b+ E, a- m0 ~; n1 |( K* \' C, _. ?8 k
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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