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发表于 2010-5-5 14:07:05
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电力电子及电气驱动仿真 ; V6 f3 C, Q; d: E9 r
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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。. n4 v9 H6 l% v8 U5 \# U
( s+ f" u9 H4 q# V+ Q" `
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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- l( K [( S; D: GCASPOC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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◆运动控制与变速驱动装置
U0 T0 b9 W7 R8 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。
5 [% n! Z2 ] h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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e0 \2 `2 C" Z/ v- Y. }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。) O9 z7 B! n0 \$ a$ n. N; K6 k
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:
5 C! O' \: _5 l- U•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。5 J& B Q7 d7 D4 f* i5 h f8 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。
6 O J) q" j, f+ ~. A4 U0 _3 o# p•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 g$ j+ L0 w- S6 O•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。. R8 _" }- m0 v& N
电机:
( Q4 y' G) w# x! o•永磁同步电机
& P, Y" i( j' Q•感应电机(鼠笼式、线绕转子、单相)
7 e5 d" u% N0 j) j5 v" \6 q# H•同步电机与发电机,永磁及外励磁
" v- Q, h2 b' O•永磁直流电机' T& \/ Y" i' J5 E) u
•无刷直流电机5 w8 S/ Z$ [3 |( T' r C5 b
•串励及复励直流电机3 m7 _; m. X( a
•开关磁阻电机; \/ q. I3 w9 @1 z4 |" \
•同步磁阻电机
( V% N l6 [9 }0 h•步进马达* X d) B' a5 X5 N) v
•车载发电机(直流及三相): o# R& V/ O, q: _& }) y
机械部件: w, U+ b* L, ^
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
z4 R C. n& A•恒扭矩、恒功率与常规机械负载# P$ p5 E* }& _1 O$ E
•速度、扭矩和功率传感器
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. J U! Q' X R: t5 ~9 R/ |总结:任何类型的电机均可简便、快速地建模。+ l1 H* C0 u6 q: A+ X3 E0 X$ y
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0 s, U/ ]0 r+ I1 z% m* g& X4 x* n$ D3 j8 Z# X. y
◆数据交换与FEM协同仿真
4 d. M8 _4 ]; v6 E# Z: o( _3 ~& C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。
6 D' \9 l1 M" f/ v- l% V& i: U
- R d; M, A: [0 S% R. [. lAnsys中的开关磁阻电机- W1 k- B- F( ]2 l
. H: K6 G0 J2 u0 x, s7 K+ O
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) X: M9 I' p4 P9 r4 q' N. C6 l# c* X% M9 u7 i
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SmartFem中的永磁同步电机
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( j% t5 w; A p; h$ p4 b' i3 R4 @6 H* b: G
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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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" y$ R7 `) P8 H V1 [& _, { I9 o2 C9 q* H
& L6 |2 b9 O& o特色:
/ d- Q0 E3 E: D1 { y6 P; f: R• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
+ n3 @1 ~, \' J- O• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗% Q. F( ~6 ]8 q: A) F0 w; F
• 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4 a4 A) R6 C, K$ y4 r# E
• 静态参数、查找表和暂态协同仿真3 J; ? Y6 \' g7 r6 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。
3 F" J0 {' j% N5 E4 v线性执行器协同仿真
" U5 j8 E' D' i4 [, K' p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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, e4 v1 n" z2 y& s6 u5 A" |" L. B# ?$ K" \" F" A1 M9 u
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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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◆详细、快速的半导体建模7 T8 T5 M( F% t3 z3 k! a
采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”,优化电力电子设计。
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0 K) x/ P- H' h4 o/ iIGBT逆变器损耗的快速仿真
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5 M; k) ?' X2 u# w6 @: N2 ^
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0 Q6 O. B3 w |8 o半导体损耗快速预测模型. U% b3 Z, E; l! w' Z# o
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5 h) L3 B. i. v" p+ Z e0 J2 |( r9 P; [! G! H' f( G. r" }: W
- \* R( Z3 M! M5 TMOSFET详细建模7 i$ j9 N! V% f, H6 k
Caspoc中的MOSFET详细建模,其中显示了上升与下降波形。; b0 V n, j$ R$ a2 k. R P
% h. |7 d* k; }
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) G% C" |) ^: x$ F! @特色:
6 b3 f" V, R3 y8 b0 e•MOSFET非线性电容详细模型
3 X9 n+ i8 l9 f3 L' o3 w3 _. A•IGBT拖尾电流模型
1 K" L5 D9 ?; p9 s5 m( R# {4 N3 n•二极管反向恢复模型4 C2 Q& Y' Y# b+ H1 V0 n# b# M
•以快速损耗预测模型实现快速仿真" k8 F/ Q) B9 K
•与热模型耦合$ Y* v6 s l* k& o" n1 ]
•包含电路中的导线寄生电感和母线电容7 I8 i. Y" B& K' Q; M
二极管反向恢复
; U: H+ n, w( |3 ~; _5 f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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5 A; D3 P" i0 X: m% M, Z- g$ k' d$ b8 J% j: L% z; J" C8 r
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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。* d' w" f6 P9 g- h) @# l2 `- G
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2 h4 y7 `+ @5 A# Z. r/ m9 _% B, n◆散热片建模
: b/ ?7 J2 T0 d! t7 N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。' p0 e# \) I- s$ w0 }
带散热片和隔热层的TO220) K9 m$ f! h. R
+ r' K9 n" }8 M; d( U% Q# ]4 U& X/ l7 p" M5 ?
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0 @" C1 C+ Y* L2 h q+ g Q# @6 F+ J% g* W) q+ j
IGBT结温详细模型, z/ F1 B3 n1 D8 X3 W
; p0 r/ T4 d! j2 x& |& G, Y4 W1 G, X7 p- |9 Z, Q# k
- q; n w3 q& h0 M# r* P
特色:; W, S/ s V! S! {$ O, e
•散热片模型与半导体模型直接耦合+ Z) ?" @0 U; j2 o4 r
•预定义导热材料特性
" n; C; n* M3 d6 n' b( u6 a/ S•现成的散热片模型( p3 Y/ ?" o% N- y4 S" L+ A8 t
•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
8 Z! u! r1 X4 w, W% }; w7 V( Z; W热模型4 _6 Z8 ]0 ]: x- @) o& m
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。1 H7 O, u3 _% h) C- _
$ B0 s( }, d# y4 C
6 j* K& f2 G" O" ?" w: e7 ?
/ C2 [" `+ m9 S k( N5 L+ p% `# p
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4 H) n4 w/ V3 c$ g# F
1 S, Z" F4 s8 P" I0 X7 ~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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& q5 X. c8 Q5 x/ o4 K9 O
+ j. K- v' |+ {% b. I0 I
◆汽车动力管理( T6 A) G1 W' m5 P5 J, q4 S% J& U
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。
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汽车动力管理(含负载突降)
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% d2 w2 B. Z# Q* f2 SIGBT火花塞点火控制
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9 }. @9 A$ D1 `8 `- ~$ Q' B) i# i) k6 V
2 @" s$ ]0 R T, x6 O9 U7 ~, B
特色:
7 A3 }2 }! ]3 w•发电机详细模型,包括六脉冲整流器和控制器& s# K1 j+ A5 q# _
•蓄电池荷电状态(SOC)及充放电阻抗模型。
% }* m* W$ n$ u7 Y•高压火花塞模型1 f/ P1 L& [' o: r* r i
•双向直流电源的限流与电流效率模型
+ T8 e( S3 l- e# |+ s•动力管理传动循环
+ b, N4 d7 P6 r- k9 ~# |# C5 ^# A双向直流变换器 ~: C H, p2 x* u& z- B
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。/ ~ _% w9 a& J
2 L# o t* ?* U1 U8 ~. V- k& S* Y0 _2 v5 |1 F; \
# s1 F+ M- X; t+ S; k5 d8 a* [2 W, ]* U Z2 t% B( h3 n
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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 k: a# s0 [* E, ]! f4 N# B6 o2 X2 E2 p: `8 J* i8 C3 u/ o
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◆绿色可再生能源% I* A j5 v9 t* X7 v; 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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带逆变器的太阳能以及电网供电线路
+ I+ |& j; z& N, o9 \3 M& v- H. e; ~( u/ y# V
5 t8 u! d7 i" l8 s' Z1 D
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风轮机模型" e1 _, k4 s7 V: [8 F& v
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9 f- z% { s+ j$ N1 Y
" Z& j7 Z; r; i: y双馈感应风力发电机
9 P/ Z/ c+ [6 j& ^. n1 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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" t5 b, N. k: n- p% A+ L. f3 @ 特色:
( ^9 m" J4 f% [# L% w* M# w• 负载依赖性太阳能电池模型( I/ v& N8 }& F# `& N+ e
• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
( Z2 ~; b# Y- d3 A% {) ~5 j• DFIG(双馈感应发电机) _3 q" _- f2 g. a* r
• PMSG(永磁同步发电机)
: |8 B& o" [( p8 W" `: `/ _- L/ M+ i" M• 行星齿轮、刚性轴+ G/ v" O/ M( ~' O) F0 ^
• 风速特性1 E, l0 c, B3 z6 L4 a* C, N
• 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
" n9 X! A: a2 J燃料电池
4 n5 `. E2 a7 ]8 j/ P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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4 d/ |( U( l* A' j5 h
$ f: X- R9 w/ ^/ n1 v& J5 a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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