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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 / r' v: E2 K# `
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& L* q1 F: u; i; |" V: F! sCASPOC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。; ~! M4 w! w7 S4 i1 Y8 C8 u
# H. s& Q; i3 H+ C4 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。! u! m. M. I" t6 w, O7 O. e
! ?. a; }9 ]7 g& ?8 v$ y! p- z s2 QCASPOC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。1 m* D9 H# Q" Z, `6 a& j
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◆运动控制与变速驱动装置 _# T$ b; U$ r
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。
% A ]! Z2 B. N: v* P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 Y+ R2 B( X& W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。
4 }7 I& Q/ X4 h& g9 C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。' O0 W2 D0 _, e- \( F4 F
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特色:: y/ `) Y) x* r2 i
•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。9 r! d5 U4 N3 W
•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。
: N6 J d" |6 m/ Q•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。! F8 a2 O* ?( f, R1 }% i$ |
•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。/ }) l P' ~3 v5 p
电机:
) V4 F N% f% k& }•永磁同步电机
4 u% _) O9 l' ~) P* k5 f•感应电机(鼠笼式、线绕转子、单相)3 b% ~! w7 B- f# r
•同步电机与发电机,永磁及外励磁" s( [0 ~: b' k$ D
•永磁直流电机( ]. B4 U9 `0 K
•无刷直流电机( ?# l! s; A! ]' X
•串励及复励直流电机
+ o- y: H- M* o" k2 N% h•开关磁阻电机
( z9 ~6 c3 S0 L% |# I1 K" p, x•同步磁阻电机
+ P( F' N' w2 |9 D( S8 _8 X% W•步进马达+ ~# o' g3 y% ^: b0 g r/ r
•车载发电机(直流及三相)6 Q" ~! \' B: K# K" D
机械部件:
! Y3 ^$ u6 s7 V: {•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮6 S5 @8 N8 q$ u& t- e% T) d, u: U
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
1 {. [3 R, _+ L: m+ `; l5 q•速度、扭矩和功率传感器
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) a7 d0 S* C/ m/ @1 P& _0 X总结:任何类型的电机均可简便、快速地建模。$ l. q, g8 \0 U" F
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◆数据交换与FEM协同仿真5 {1 d5 D$ B( A6 j. ~0 T
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。3 _- Z, J, p( Z# S0 X7 ~; Q
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Ansys中的开关磁阻电机
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! n( l/ Q8 V* K4 x- d3 JSmartFem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:
; F& d3 r1 o+ @ p• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
2 l7 M, F4 h w% M8 y• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
* ~& d' w* o, Q! _+ X• 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
2 P2 O) A5 A7 _$ K• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
: \- Z% o' E) H/ {6 S. 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。
8 J' x5 _5 u2 u7 t( b' @线性执行器协同仿真
+ x- _/ k2 U3 V4 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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( P9 C G4 n( @, i2 K3 j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。! f7 g; t8 `, r2 Y/ D: g
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0 W; K0 y, I; J2 a5 B0 e◆详细、快速的半导体建模; m5 B; |! L! R$ v
采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”,优化电力电子设计。2 Q1 v. x" y* p- d* p" J4 Z2 \9 U
8 c) b5 r' r( Z& [+ f1 \' ^IGBT逆变器损耗的快速仿真& z1 D$ u' P' N. |2 ?
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: f* h$ w5 Y/ d$ l半导体损耗快速预测模型
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MOSFET详细建模7 K& `3 ~1 Q8 r6 G; S+ t
Caspoc中的MOSFET详细建模,其中显示了上升与下降波形。( t: I1 |, I8 J* y
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( U2 [/ m' h( b特色:# q# G7 J- e. l8 u3 K3 _
•MOSFET非线性电容详细模型
0 r2 W+ O9 j O& {8 a•IGBT拖尾电流模型$ W& N+ b* Q5 Z0 p6 W* V. x' ^
•二极管反向恢复模型
9 W* ]) \+ g. E. F' ^# k•以快速损耗预测模型实现快速仿真% C" [$ b$ w3 r, f2 b( n
•与热模型耦合+ T2 N( w6 D. T6 F. c
•包含电路中的导线寄生电感和母线电容; _" H' b! M& V% P2 c
二极管反向恢复$ g& `" Q6 V6 U x
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。5 s) U% M$ c! H3 C, O# u
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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。, n( y6 G5 m2 Z9 @* J% a) v+ p
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◆散热片建模% {5 ]& v1 M2 m0 k9 p# j; V& D
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。
6 V: h* s) d' Q, V4 b4 R带散热片和隔热层的TO220! U& V0 c7 t3 f. b p# W
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* Q& q/ Q' B* k. E4 B7 } C$ s* I& z* q, U1 H2 Q) w9 e
$ i; N$ A5 ~! _* M4 A" P: J% MIGBT结温详细模型
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特色:
. r6 ^) c/ {5 u7 S•散热片模型与半导体模型直接耦合
$ p1 u' ]6 W2 W4 I& D. x( D6 Z•预定义导热材料特性
8 [9 |2 [" g2 W, o- Y5 `: d) v& Z•现成的散热片模型
) L3 R7 O+ t4 U$ }! @* T•热模型可从Ansys直接导入Caspoc) ~) y; s' `; H
热模型
2 ]" ~5 Y' T# s L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。* k; U, s; Z; j- U; g" O7 n- @
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P4 C$ A3 r# S' w! G6 z9 o8 H8 E# B) ^1 F9 T6 Z
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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。* C5 |: H/ v* L' ?* H
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, |9 Z7 Y6 g i I7 b! E7 K◆汽车动力管理7 o G/ T* i9 w. s, I1 I+ s+ j
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。$ g4 L) v) R8 B5 c% A
) z" n/ h) H: @7 ^汽车动力管理(含负载突降). w* S. L) }$ r8 b' L6 T0 A
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9 d$ Y/ f( s$ m# hIGBT火花塞点火控制
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$ z% [8 Y8 e9 E# s# H特色:3 {) c* p4 q! g& h
•发电机详细模型,包括六脉冲整流器和控制器' c/ s' t: P5 o$ q4 ^# X
•蓄电池荷电状态(SOC)及充放电阻抗模型。: n: |* n- w8 R) X- o2 Q
•高压火花塞模型3 C- `; o' u9 i7 D- f
•双向直流电源的限流与电流效率模型, V4 j, s! G3 ` I0 P8 A
•动力管理传动循环
! f3 ^! \, q6 R$ a双向直流变换器
: q9 R: F$ H6 W+ [8 r) i# 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。0 ?& O" Q/ J% G
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8 e$ s% k# L- Y" O( V) D8 {3 q3 B4 B+ o' t; Q! M! K% h
总结:简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。" f0 {. \: T6 z
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◆绿色可再生能源6 R& N0 o' {6 k2 x; ?/ n& L% }% Q
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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1 n6 n1 O0 W8 E& o( z+ Y带逆变器的太阳能以及电网供电线路9 M T$ J. x( Y; a+ p. Q, L
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$ S$ V6 T" H; o( J3 B7 a4 Y6 [4 E" D' \9 i7 P' ?, p
& X+ u. Z! j) e( P风轮机模型
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双馈感应风力发电机
& a! ?* G) a- \7 l) }) d7 }+ u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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( B. V5 v1 Y5 \ 特色:* Y+ g4 L$ a' D) h6 R! o8 X8 r7 K
• 负载依赖性太阳能电池模型
1 [0 @4 b; Z6 j6 X: U• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
/ b* l# h) K9 G3 v1 R2 q• DFIG(双馈感应发电机)
4 m+ S% T& Z7 t* d2 ^% e% ~• PMSG(永磁同步发电机) x4 e! v1 L: X
• 行星齿轮、刚性轴$ l# e5 m( `$ \8 [
• 风速特性$ s7 e7 U( P* b$ L3 s* X& ~+ W
• 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
& j3 Y$ K5 H0 o' @/ h. W燃料电池
/ o9 }$ v* z% g* B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, ^$ w& ?3 V5 L2 r
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! d# m% L. c5 B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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