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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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, G$ @9 W% N! _' XCASPOC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。7 E2 z6 l+ `7 h" v# ?; S/ l: E+ W
2 c, ~- F: D3 d) n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。6 C8 p6 W* `- F y: p: z
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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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* i" d& N, `; q" C+ m◆运动控制与变速驱动装置% K6 s8 |/ V& C6 ?; w
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。( V8 a* A. }( x9 @) X n9 b
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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. Q. a3 ?/ L' 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。
3 C* R2 w* `! G4 a9 I1 j, S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。. }# G, F1 T) _# Y
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5 ?+ f4 ~: v" J, a9 h0 w
特色：5 Y6 D, z$ k! v$ ?3 z; ]4 R
•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。
, R* _) o* ~/ t/ y |9 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。1 Z7 n8 E$ ?( ?7 n+ I
•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。
: w n" p# v; P" a# {+ p•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。* w% @9 N0 `$ `5 W4 `) g0 s
电机：
: b; i/ A! Q1 U# V% g0 C% u7 D8 ]•永磁同步电机# d1 Z+ L' f5 c/ z! U( r
•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）
x6 T, L) I- s. S+ ^% ^•同步电机与发电机，永磁及外励磁% H$ _9 r4 k# N0 a
•永磁直流电机
1 _( F& Y0 |* R* e•无刷直流电机
1 `, S% w) J7 n( M•串励及复励直流电机
* G' c5 ?! t9 ^: g9 ]•开关磁阻电机
3 j- A0 T# t$ Y" E, e7 ]•同步磁阻电机$ ?0 c' L+ B7 ^) X; Y8 T' c3 N
•步进马达
- {- {; D5 h% i•车载发电机（直流及三相）
2 X# p! p& u! ^6 ~. Z- u机械部件：
2 T( e/ u% {7 G3 K8 V* g( w% g•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
( ^) M d+ o3 L% F•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
" [- f" T7 t$ g* B•速度、扭矩和功率传感器) k- d& D \& K
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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
; D, @1 E! `4 Q( V% w" V$ I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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Ansys中的开关磁阻电机
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& }/ Q" ?# Z! g3 E/ N' U3 W
6 m% T; k9 d- c }! r! F/ KSmartFem中的永磁同步电机2 x1 X* x# V% B- ?: u/ C) p8 |3 L
' x; F0 o1 P! R1 M
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Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。 3 m& D' N. D4 x% v, ]8 p! i! H
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( @% ~1 j% @2 J" `特色：9 F7 l, Q8 i2 ?- D1 w. h0 H; b: f
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真* C6 p, ]) A3 i- N- u" B Q
• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
+ ^6 Z" j Z6 m& Q# p• 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
+ I b# z5 E$ K# P) y! P• 静态参数、查找表和暂态协同仿真- g. Z; `, f# H! F- A' w1 o7 S
• 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。7 e: z p, `7 u
线性执行器协同仿真
" V2 V- g7 t- f9 @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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( Y9 K4 p* k, x0 A: D
& v) |4 [1 y8 c5 ^/ K$ x$ Y6 ]9 `
: L+ c. p* I- l1 _2 w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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1 g5 c+ p" d" S; Z6 D) r◆详细、快速的半导体建模8 k) u% e/ w( x5 g0 d& a
采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。: F( ?7 [7 W; z' S: S; i: D
2 B: I/ R! r( S7 f7 X0 R8 ], L* N
IGBT逆变器损耗的快速仿真; x3 f8 W: O1 d2 y
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' }" l; B# N( Q8 ]半导体损耗快速预测模型
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+ `4 n: L3 D3 T# A' Q
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MOSFET详细建模( H9 c3 F/ L& D* _
Caspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。
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; o r p& B; ~ D- V6 J. C5 M2 h6 \$ x, v
, ~. ]# f1 d# C4 p5 \/ t* ~
特色：# G4 W; @0 V) b2 P7 f0 ~) B
•MOSFET非线性电容详细模型5 z8 p! _! R* M
•IGBT拖尾电流模型
1 S* j2 k$ m8 q ~% g" e/ z9 F•二极管反向恢复模型
4 R# ~. ]% v% R' r, o1 a+ G/ J•以快速损耗预测模型实现快速仿真5 f. n& I* @6 n3 |
•与热模型耦合
0 R7 U+ g0 P8 Z! _•包含电路中的导线寄生电感和母线电容/ a- k$ [$ c6 B0 L* d- T% ?
二极管反向恢复5 v+ u, s+ o7 g- ]" o$ c( @
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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& I1 S+ U W/ N6 v. \% N
# O$ S( ? k7 z* N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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◆散热片建模
8 W1 ~2 T' N! K2 S9 r) _: l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。
5 K0 s- ?0 y9 H D1 E6 ?4 P带散热片和隔热层的TO220- S1 a8 p% s$ n$ c" N# p+ `
: A O S5 Z0 U& v8 l9 v
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* t1 t& e! ]9 C8 E; o& S
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: l3 {5 j0 T; j3 W! ~IGBT结温详细模型. h* F1 m5 Z) T# P$ i. b: _4 a# Z$ i
/ R8 e$ t% M- y: v: o
' C+ f) r! b$ D! ^8 T/ Y8 u% @
( v0 I! a5 E' D2 ]% Y1 d特色：
2 m7 j2 Q6 K* }•散热片模型与半导体模型直接耦合2 j: `' }2 m+ W# j" w
•预定义导热材料特性
! ]# a8 g8 M* J- d' K4 E& ?•现成的散热片模型
- [7 j i. x1 K% ]& }•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
% P# s5 L# J3 z( X& a0 {热模型
: y/ P6 H6 m# }0 R# C- }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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! I9 V9 ^+ `" Q G; `1 l* @! N& [/ z! ~8 Z! x6 G% [% t* e
* K; s1 E, P0 L0 ~' O: E* V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。" O) J' Z) B6 Q3 \" N8 @9 i
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) s* C6 h' X4 @" l+ L& _
◆汽车动力管理
& R4 g4 y: |, Y7 Y+ B. E& ?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。 h- Z& Z1 ^: U6 [! R+ ~
3 a1 d, ?6 X# w3 s- x3 z' g汽车动力管理（含负载突降）; {, C2 T8 `0 c% G9 w
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9 _5 J3 t1 f$ ?2 I
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IGBT火花塞点火控制
5 M: L) I3 b( w5 F' B% j4 b2 o1 V# ]6 \, X7 g
]* ], e5 s2 |& O1 p7 Z
0 ?+ q4 q/ B/ Q2 r7 J8 x4 n" y3 ?/ p m/ s; W5 @5 v
特色：$ ~ \0 q, \+ k% _) F7 E
•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器% u! D5 Y' W3 ^. F% S: |. q, K
•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
6 B0 {- y/ X- y" B•高压火花塞模型! I* R W- ~5 \
•双向直流电源的限流与电流效率模型
! V( x7 L" V1 M9 n# P. |•动力管理传动循环, j6 \3 V* s8 d F1 k
双向直流变换器6 S. b0 {# A5 r8 Y& {0 N
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。6 F3 v' W- L$ W: H, l2 i9 C
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总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
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1 L+ p# d m7 b
1 C$ J' \) I1 A8 ~* w" _6 r◆绿色可再生能源
g+ d. T, f* y* B4 X7 F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。5 H$ t& }& R* Y7 o+ `
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带逆变器的太阳能以及电网供电线路9 I0 v. r% Y( @1 q, e& h
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' ^: y/ l" G/ G. l+ I; Y7 N
9 j! u! X% Y/ Z0 e- H6 P( s) B$ ?6 F5 E7 L1 T
风轮机模型
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, N5 z+ l+ X( N6 ?( T
3 V# ?" c7 ^! `' x0 _' m! K# ~* q8 G, K' ]0 r# S
双馈感应风力发电机
: P( L. k5 a9 k" `" g( m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：6 a U+ S, F1 c
• 负载依赖性太阳能电池模型3 _8 ~: Z* Y9 K4 m6 n
• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
: a9 A! C- z; W" h• DFIG（双馈感应发电机）# f7 h( S/ O+ ?6 |
• PMSG（永磁同步发电机）) u: F$ Q; ]% o/ A9 u X y; R% x6 q! U
• 行星齿轮、刚性轴
1 q6 N! Q" ~7 b1 s• 风速特性% N& d. i! D1 i: A/ n2 m
• 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7 ^- n. [( U1 g7 w' o+ l+ d; F/ d7 y
燃料电池
9 x O/ Z+ B8 P) u" C0 O8 L/ 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。
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5 H, l5 m# E* F- X
4 ^! C A( z p0 @" D+ o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