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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
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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。
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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。7 J" [5 a# d# ?" M
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! }& ~9 f" p B9 c◆运动控制与变速驱动装置# j2 a: D& J% \3 T6 h' T- q: |" ~
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。- z' o8 s8 t6 ~7 n) k% V4 y
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- f; p7 c1 |" z; g" g& {
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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 h/ g7 Z0 W; Q
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:4 g/ V. z5 J0 D8 q% L( K
•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。& p. ]) x, E3 E* m' {; y& 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。
4 q$ E" v, Z% r: l- G- C' W•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 U4 h9 n0 E3 ?( [8 O/ f" ~
•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。
+ a# ?4 Q' H$ ^2 m9 W( t u电机:& C2 G, g) p& a" F
•永磁同步电机
" |) P! o- w% U•感应电机(鼠笼式、线绕转子、单相)
4 [5 v: I; j/ [7 W, ]5 b•同步电机与发电机,永磁及外励磁0 f* ?5 `' O8 K% m1 F6 Y
•永磁直流电机, a) i1 T% x0 i' {: s/ V7 K m
•无刷直流电机+ s: Q. G! [$ \- n* J7 B' d0 p) J/ b
•串励及复励直流电机
# E0 p" |% Y5 B•开关磁阻电机
3 K$ T9 _" |$ l- T2 y•同步磁阻电机% y7 t6 ^2 C% B9 _( O' |: A
•步进马达: d" K9 x5 k1 t( N2 Q: g
•车载发电机(直流及三相)
+ _1 }& H/ M Z. r8 t, o( Y机械部件:, _8 M3 @. n7 G% Z, v
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
% Y( i# {! f/ r7 {•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
3 {+ P; B8 f3 I: {2 L- A1 l" `% X% F•速度、扭矩和功率传感器/ U$ ?1 u+ t9 G/ V2 a4 W
# j$ P0 T: x3 t Y2 e' h2 H9 s总结:任何类型的电机均可简便、快速地建模。2 P" ~' N/ P9 W% [8 O
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9 N5 i' ] R# q! E5 f% L/ J! c7 }◆数据交换与FEM协同仿真
+ A& |6 U% l+ H: [. N! q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。8 W# W2 k* e) p3 F5 K. l6 d
5 d/ }) J" G5 y0 G8 r. {) L: s" kAnsys中的开关磁阻电机
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, d. c. A1 @5 y; B( _* d! M% `) B0 o2 ^: i9 D' x9 A9 Q
6 s7 g. N, l: `8 y" r- n2 H( b# p2 {7 P+ v! }" _; Q
: y3 R5 Z# c- C; u; |: f6 zSmartFem中的永磁同步电机
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Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。
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特色:
$ g! B& @7 S* @! S7 S• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
8 Y- C( p6 H9 E0 K4 F$ ?• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗! _: s I+ t1 j6 x6 i
• 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
5 [" N" {7 {& }/ {; O2 N• 静态参数、查找表和暂态协同仿真" Y( B8 b8 ^! ~) o- [# w& t1 c2 L
• 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。+ h: ~: K9 ~& g$ s, X" B3 U
线性执行器协同仿真
4 c* i, P. H& B% f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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0 N& ]$ f5 e( F1 y; i8 f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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7 l" E) K* ^4 t2 H9 U H) r# f
3 `+ Z' C2 [! c◆详细、快速的半导体建模
+ j7 e; P+ A4 v$ x8 z采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”,优化电力电子设计。9 S% z5 ]/ D) B- g- _/ H1 m
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IGBT逆变器损耗的快速仿真
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半导体损耗快速预测模型
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9 O) V7 F8 z1 |2 m0 XMOSFET详细建模 g0 g+ p5 k6 m$ _ _( W( k O
Caspoc中的MOSFET详细建模,其中显示了上升与下降波形。- m; P2 p1 U! b: L9 u
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0 q; L4 j1 ~8 j; G特色:5 a7 j4 q- z% X+ R7 r+ r6 T& u
•MOSFET非线性电容详细模型
* J; c1 C, ~! E5 d' m2 n•IGBT拖尾电流模型% ^: Z$ A* y4 ?3 _9 r$ m
•二极管反向恢复模型
7 M# \$ Q( E* |: y•以快速损耗预测模型实现快速仿真; a, k4 h; f% a6 ?
•与热模型耦合
1 e$ ^4 l1 `/ a7 e•包含电路中的导线寄生电感和母线电容- z$ I; W* S' s: z, ^* }3 d
二极管反向恢复
Q( m/ }; B2 e: X# y& n7 q7 ]. u) \5 b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。# {% |, N1 q+ X+ r E1 U' c5 B
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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。7 p" l: C) Z( i4 e; L
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◆散热片建模
+ Z' q9 X5 f3 Y8 J8 x4 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。
~) \. s) W' G: o3 J带散热片和隔热层的TO220
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- _* t+ A3 Z* W9 F' j7 |0 ^IGBT结温详细模型# |: G: Q6 @. ?
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特色:
9 O) d# F& W* f$ m8 Z! z" ~6 d•散热片模型与半导体模型直接耦合
' { y z1 \( g* j•预定义导热材料特性
1 ~" F' ?" K. c+ r9 _9 |•现成的散热片模型9 Z! ~/ w5 y! p2 |
•热模型可从Ansys直接导入Caspoc9 j3 T/ H6 p9 W* j
热模型
; c: ?6 z) d# C; @$ S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。& W( w# Q! e0 W4 D5 O! l8 x
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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& |) t$ {% @0 v5 d# m
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。+ F% |- J. ]/ b7 i% _) @
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汽车动力管理(含负载突降)4 |; N1 X5 _2 o
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1 W5 [* k: T' u( u; dIGBT火花塞点火控制
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3 I9 o& B. c, Y; C+ J+ {8 m8 n7 G! ~* v
/ P) ~# Z, s9 N. C a) n! r特色:( _6 L7 I/ p, b4 @1 w% B t
•发电机详细模型,包括六脉冲整流器和控制器: f6 `, g) m+ P, Y. @$ D
•蓄电池荷电状态(SOC)及充放电阻抗模型。! z/ C+ L& ^1 L1 f) I0 U
•高压火花塞模型
3 w" U4 Z; o! I( a! C•双向直流电源的限流与电流效率模型
- W1 F5 d* Q% U6 y•动力管理传动循环
# q0 ]1 \9 u- N' U" `双向直流变换器/ u4 d B. R K6 R% y' X5 F; y8 e5 N) O
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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, ?% l9 q d' t% P/ D* J% V总结:简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。+ M& k, \+ q7 d" W. ^
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6 g, R( Z2 ]3 U/ x) O( x' y% M. ^5 |5 [# t0 ^0 g
◆绿色可再生能源
+ G8 D) N7 |9 a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。: t E) p; `2 Q! ]+ Z
* h6 d8 e @$ N带逆变器的太阳能以及电网供电线路
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风轮机模型' p, R' _6 f; P* S
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O7 B7 I# E# }+ N6 @/ P! n3 k9 d) M
4 x! j# E/ E( v双馈感应风力发电机
7 p( T% C( @: |$ ^2 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。. I2 h$ Z9 o) W
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特色:
/ E+ i" k$ n# N! F• 负载依赖性太阳能电池模型: C/ U5 h9 \: h; a. j/ ^+ N
• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
( `4 V* d: c4 k# m7 U/ e• DFIG(双馈感应发电机)
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7 ^% |5 |4 ]& F6 i( h• 行星齿轮、刚性轴1 H2 \! n8 `- K% d' S# Y( @3 v8 U2 {
• 风速特性: j% n* I6 w5 h0 V* i. a
• 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
# R4 ~" o# P' }& W, A! S) F2 U" G燃料电池
$ [! c" n- S3 I# c; H/ P9 F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。$ d: T/ X. L! ^
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; z* _3 X/ R' l2 V7 ~. d# P- H
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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