|
发表于 2010-5-5 14:07:05
|
显示全部楼层
电力电子及电气驱动仿真 & t& ]% ?2 g( m% X! t& y& a& l; c: p
( H X5 @5 l% L5 b* o Z: z
6 u7 Q9 [1 s ?' f! A5 X
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。
7 Z A. E" L" F& @) m # y. c+ S3 b- Z$ N) s# |7 y
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。9 |7 z8 o! f) J: z* X
( E+ f+ t" `( ^, Y B+ f% ECASPOC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; ]' r3 W0 G
0 b% r* k- m, g B2 h" G) K$ a9 ]7 N" A% w- X+ s8 @* z' P7 w
◆运动控制与变速驱动装置: {- p! _' D8 @$ Y
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。
# D3 X7 K5 D/ B& v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。
: G1 ?7 L$ i4 L+ c$ {6 Q5 _
! ~3 {1 n3 K5 N/ i8 r( p2 l2 Q' n7 A! R& X6 z# [
, I5 q+ [2 i0 X# W8 ~$ W' ^% S, Y2 y* e$ F M
* X$ H6 @ m2 t3 V9 o
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。# t% e' `! P! f( Y
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。
1 s, w* f* U/ q7 x; U9 N. s# `7 k! g1 p$ z- b2 o- b. E% R
! d8 T V- p- U3 D6 [9 R- k+ U% M+ @
特色:
9 p7 g8 G9 r5 W7 p3 w. F8 M6 {4 B% {•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。
' B) K s: j" W" N) Z3 q•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 y! z. y I5 e7 S l) W3 b
•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。( M5 [: E* ~ I" d$ w0 D; Q
•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 n2 e' U; Y% d% B电机:
( r' a) J, B M" t# g•永磁同步电机
. A) u: j+ F% n* _# U( \, p0 h3 B. C•感应电机(鼠笼式、线绕转子、单相)
& p- S3 o+ C2 _- w: K9 x•同步电机与发电机,永磁及外励磁
* C# i1 h4 ^" B•永磁直流电机
. A2 U0 w8 g' x* u9 |•无刷直流电机3 y0 S. j5 F! @' W- o, q
•串励及复励直流电机4 l2 _ V' V- Z
•开关磁阻电机
- P0 u" @7 r; x* A9 b•同步磁阻电机& W2 j9 Q& s+ L6 {% y( @
•步进马达, k& E& m6 Y7 v. V( |. e: ?
•车载发电机(直流及三相) M% c% `% b( U0 v; O0 N
机械部件:, b1 A" _3 o2 y: Q3 R0 J
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮5 p; g- O3 V% |/ V2 G! y
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
) Q! ?0 s- j2 K/ m- [2 w•速度、扭矩和功率传感器/ o; R! U1 K# D* a3 f
0 ~5 o" c5 e* m' a2 \ y
总结:任何类型的电机均可简便、快速地建模。3 H8 `: k% w* ?: [4 W! m3 s; O
7 N- C; }6 B5 c+ x
3 p! J+ D, J. ~$ w. ?
. g; t0 U5 Y( Q! v# F9 J" A
◆数据交换与FEM协同仿真
; ]+ D7 ?& A$ G* g. }+ 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。/ h5 s0 z6 T( H+ f
6 H' V( J4 Q' U+ s! ^9 F
Ansys中的开关磁阻电机
& @5 H; t9 Z4 c+ i/ O* _& c: J: N1 z/ }6 {# S5 ^! M+ E
. {6 H2 D- a9 B% ?& C
3 Y4 v8 k$ N2 _3 q% J) m. F4 G" m
; h D( u5 R: Y' z, C, L# H6 R( i
SmartFem中的永磁同步电机
# ?' ^6 r( t V0 S; ^0 X( ?. M' i) A" K/ S% p+ v
/ c& B% w) A7 L7 @% F$ N* Z) B) \$ X$ W5 P$ ?. v, q0 b0 y7 E
1 V; ^6 _3 D; a! I; \2 H0 T2 ~) v9 s
& o: _* R7 m( ]3 u1 D W
Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。
$ g/ ^6 b" o9 W8 w6 b" p1 L \) k5 j/ W" U3 W* h5 Q1 H2 B
9 S7 u4 V! r Y
3 W7 |' c! ?" ]/ W
特色:/ o+ r- I2 D" ` r" @& D% M, z. _" G
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
; v; f8 a) \! b, K! M, K$ A3 S• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
: G% s9 n% J# M7 U4 a9 d• 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 A* i0 Y J& R+ K1 I
• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
2 V N; { @# N3 [3 j" T5 @5 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。& x& e b: {6 ~" v
线性执行器协同仿真
; V8 P% C* ]0 \: e: t1 ^' }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 ~, u5 W* ~ E8 @0 X# J6 F# v9 p. W( w: e9 }- Y
/ v" D6 v) v# E. ]
/ S, w% e+ n6 ^1 a. k, ]& {- z4 i6 E# [
2 |$ B, `2 S, L! j/ W( A9 J; S
% r: i9 s: K2 L& 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。
6 t( G$ n+ q7 C
8 t5 O S9 Q! E; r
4 `$ l$ [& r' g% L) F+ _- \7 H8 E- P) ]4 I
◆详细、快速的半导体建模# y- A! C$ P; N& N. M" J
采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”,优化电力电子设计。) X) l1 I9 }9 `* t
' E% \" p1 l; [; D4 p8 k4 K5 tIGBT逆变器损耗的快速仿真
$ h# g: b) V- [! K; o! }$ j5 n4 J- y9 X
) A/ f( O! J" T8 u9 g* N6 Y! U9 V4 T
7 m3 `- q4 t* G
) `# a; W. K, ^
7 g+ y4 Q6 j5 ?& B) m半导体损耗快速预测模型' N1 a+ k! r$ f" @$ d/ }% E0 K
4 _7 P0 h1 b: z% n$ u6 b
. m+ ^" \3 Y$ l( t4 V( ?) l3 v& ^: `* |
5 F. L. Z* I; @, Q Y. S6 s, B a
+ t+ }7 o5 p7 T' E6 a# X' E. D6 m
MOSFET详细建模 ]$ ]2 A4 y& p& |$ Q$ i) x3 L
Caspoc中的MOSFET详细建模,其中显示了上升与下降波形。9 }% [) U9 u. y- X
8 p5 p+ o9 V' |' a# f& T d# O6 F) G' J+ d
( h* s+ O3 j" i1 z, _- d特色:
9 x/ U' S# C3 W/ W* l, M$ a& s% N) Q•MOSFET非线性电容详细模型7 l; X, Z" a% F
•IGBT拖尾电流模型5 _' ?& Z0 y8 I
•二极管反向恢复模型
) p6 d7 @' v2 n* h5 v4 c, U) t0 I•以快速损耗预测模型实现快速仿真
/ ?$ I4 r$ V F5 B+ t; ]5 T•与热模型耦合
0 w O, l( ~. R0 _% _. U, {8 l) p+ w•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
! Q( Q4 q5 f+ ?8 r' l3 f9 `二极管反向恢复. o1 t8 @. l0 b: F+ k1 @! v1 R
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。% M" S3 H x5 v: M8 A3 M/ A
' \' e* I- k: ^- M& c9 j
/ K% ~% [1 Q8 x5 U3 c
0 g5 i/ S& Y- ?/ a' y6 \/ Y, m: i q6 I; ~8 p' J8 i5 R
8 R$ |, V# J" k. v
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。
+ l8 z0 E) x1 K; @) g6 X ^( E
2 A/ O3 g( q2 V7 W# ?* k$ Z j2 K0 a, Y* b$ i; }: t0 q
& H0 N1 k) N8 P. H( K
◆散热片建模" U S7 @6 \( C, ^' ^& }; R
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。
; I% q$ n) g$ H2 F- X9 C带散热片和隔热层的TO220
' }9 _5 i: J9 X3 i5 o) e1 r' l: g+ R. s
7 t' @! N; R: P$ e* W$ }( u7 h1 k8 \5 W7 g& z0 |! _+ F6 u4 C/ F
- @! N r* @: q1 |
5 J: @: ^5 y& T: J6 ]/ TIGBT结温详细模型8 n& _( ~5 p7 n5 v% P# D8 v
1 v# m2 G: F3 a2 T
0 e% V8 h2 v/ O% n' ~
5 u) z) O+ D4 t8 b$ U特色:6 f& { {! F$ G v0 n1 S/ Q
•散热片模型与半导体模型直接耦合
( m% V" l4 ~* g•预定义导热材料特性9 ^5 X7 u0 k( L
•现成的散热片模型
& o$ k2 v) `5 v/ z2 l/ X& |•热模型可从Ansys直接导入Caspoc J1 ?8 T) t/ g: R
热模型
, V7 A7 D( I! P9 `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。
" |0 d1 K* }" h( v1 `1 i1 x6 m1 q% x( ^. P# B8 G' Q
5 l% S6 A( i2 \; S
+ d q& i' |1 g" \1 X0 T7 R$ P3 s1 W2 @9 x9 v
2 t# H- I% Q# M1 C! s2 @2 r
3 [) I, f( n6 H8 X
) V% B3 y2 o1 F. {5 x; z8 Z( \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。
1 `: W6 |. V: u1 m& H4 g8 p! g+ t# s( L p
2 C: T P7 \$ {7 D! `
3 p; `3 a1 p4 d; f' z
◆汽车动力管理1 d( g; P4 [0 e* T. U: `# x
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。 g; A& c5 \3 i7 j+ Z
o. ~ D! f0 i3 ]9 c- _. ?
汽车动力管理(含负载突降)) i6 [9 w* o3 i* s
z5 B+ ^6 Q! v( y9 n! U9 [* z7 Z! S n
: a9 w. ^$ O7 d$ u% _; v! Q4 `( u- s: ] @! @% Q$ S% l
# r3 P' @3 D9 q3 e, Q
IGBT火花塞点火控制7 I7 i9 ]2 X! ~1 K
4 x d, l& m% k9 S, z8 o1 y7 B
) f9 T9 Q) Z! p& I- G) \. M, `: z d' J9 L4 ^9 E
; W' x0 E: e) @4 b+ w7 g4 [6 h1 V) K特色:* D+ T8 m! N$ C' f5 y# R
•发电机详细模型,包括六脉冲整流器和控制器
7 f9 n: ^6 N( r4 ~0 }4 [9 ]•蓄电池荷电状态(SOC)及充放电阻抗模型。
1 |% }' D0 @" L6 j! n$ k; R- @•高压火花塞模型
7 m! V6 g1 o( p# B•双向直流电源的限流与电流效率模型
9 `1 w z" L U; T4 I; j& R9 g•动力管理传动循环# G; {8 J7 `7 {% C( M9 i6 L. J. Z
双向直流变换器4 \' z. I; a0 s: T8 F( s% D4 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。
. _; Z" U% T2 ]) }5 E, g* w2 Y
+ q( R' ?( \3 h2 }5 N/ R/ h/ m# ^' n! _0 @' T* a
8 r3 e& a1 I9 }7 N1 r) \
. D' |! A. k; M% W" B" Y0 d3 d
0 D( E- }9 S* z4 m- ~' k2 ]总结:简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。& b" H5 U7 Y" |& _, M( S( T
" i M) _% Z' \* ^# F
/ I8 _9 f' O; w/ |. ?3 ~$ K4 F$ L( q% Y. c1 `. @$ c
◆绿色可再生能源
0 Z; M. p: J0 k* @* K* s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。
8 n8 c8 C( B1 q6 t- W. n" Q
+ W* x7 Q8 i1 L- _带逆变器的太阳能以及电网供电线路 p- _" O2 P# C( o( P7 F/ y
( A- d0 T' @% ^ [. B+ M [
5 x7 ~! @$ N0 S/ E) M' b
) m& v! U) ^- b( J9 l" r$ T- o
* t5 o7 z0 G0 m, T" [: n9 I$ ^5 ^# G% r
风轮机模型
' `5 k& k$ j1 E5 A* m& m! P- z4 x+ g( T- p/ g2 [7 u
, j) r0 {& M! J3 \; G
' Z, Z4 l2 }1 i0 {* t
; d3 z9 M! G- C- d3 W: Y双馈感应风力发电机* ]( C y% I ] G7 R0 |% w
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。
' W) r. l! y9 i& `2 }6 m- e
: F5 t% Y/ h7 O5 U7 Q* e; o; L }! l% ~8 ~4 \# V3 L
& j8 i0 h. E6 [% a' H 特色:0 M, l% q1 c/ e/ @
• 负载依赖性太阳能电池模型
6 |! \. S6 V1 z9 a3 _7 {! w- ]• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
" h0 T2 r$ T( D: J• DFIG(双馈感应发电机)
6 n2 h% ]3 @" _: [+ c4 J" X• PMSG(永磁同步发电机)* H3 M% a$ T6 Z6 v1 G$ ?# e
• 行星齿轮、刚性轴
) w# T! @- R9 }( P0 H& Y* Z• 风速特性* {' C8 P/ J5 `: E0 a# {: k
• 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
) l( T$ }/ e- F" t燃料电池7 E. t, o/ E3 ?& h8 }# O T
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。" H5 ?( i- y) Z( V5 R! q% p/ p
) a4 M9 v$ r7 {8 p; R: s! D' b
# W: Q) ~3 F8 X* `- G* \" B9 m
9 r1 h9 m4 e+ y% f" z( j
( W; ~; o; w; C, |
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。 |
|