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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
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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。* h4 C8 ~+ `4 N
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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。0 ?3 I" S- S* 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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* ?* g+ ]5 h8 @1 k8 U2 h! X8 Z◆运动控制与变速驱动装置
' ]# i) \ Q3 E9 ?) I; j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。
7 b, r4 C) [! ~; K0 a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。3 N+ l5 b9 S) u# y) f) s8 R
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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。3 r& t/ g" g# C6 G0 j3 L$ 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。
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特色:
3 O. e2 t: n9 k) ^0 T* l( |% O$ L' n•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 `' y. q* y* j8 D3 ~- e$ V- T•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。/ O% q# C) f$ u0 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。! p @: J' V- W, D; e {9 }9 h
•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。
; N; |) A8 D( g5 H) t1 N电机:
+ t: o$ R0 [% N/ q•永磁同步电机( g1 O) x+ v9 T6 {- v% A
•感应电机(鼠笼式、线绕转子、单相)- Z+ b; b4 h; t& [' A
•同步电机与发电机,永磁及外励磁
( m( u) _% T9 ^; [/ i2 V! v•永磁直流电机
% c! a7 u- s6 | l•无刷直流电机+ n& b q0 O' G) I5 ]+ z
•串励及复励直流电机$ B+ ]& {6 }1 n# E) e$ r8 d
•开关磁阻电机! P+ Z9 N0 j, {; j+ j( J. |
•同步磁阻电机$ X! q' A3 Q5 V3 M
•步进马达
) ], B+ z7 R2 z, U2 ?•车载发电机(直流及三相)
4 k" S5 p+ ^* Q1 X机械部件:
" ?; |- l; c/ ]•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
( s2 M' ?8 q/ e; [•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
1 ]2 c# u: w- l: v( h4 `3 W# R. q•速度、扭矩和功率传感器0 N$ v5 O3 s& u8 c, b4 }# l; d
% o& B: O$ a' p4 y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
! _ A& t" r% n4 R% L8 B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。$ Y4 C; @- B+ d) T! [
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Ansys中的开关磁阻电机4 i( q/ |/ O1 Z* b$ Q6 ?0 L$ r, Y
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! X! p7 i, g4 R4 h" s7 |' ]% cSmartFem中的永磁同步电机
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: e8 x8 a+ [2 X# c) e& @Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。 . l" c: w0 j) C" J6 ~
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) r a; U9 F1 ~0 S: j* o特色:' P1 P; o f* B' B, T5 h
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真8 B" Z( O t6 ~) W" \
• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗 e4 m' K& b+ n$ A; x8 r
• 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( Q# x+ Q8 B2 U2 ]3 P) h
• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
9 e+ b: h7 b, 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。
5 i$ I" ^6 u; J线性执行器协同仿真2 M2 P5 Z' u$ J: n$ G7 `( G! J, d5 }
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。+ ]' A4 |7 Z( L7 z8 K
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+ y8 ?5 Z4 f/ y: I( g) S. r( Q! [
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。% Y" t2 x& i& Q; X1 z0 v5 a
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+ c( N5 n- o5 [1 N. N
+ `; H; n, P, w# N! i+ P' G
◆详细、快速的半导体建模3 V s! G% h# o; j4 s
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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IGBT逆变器损耗的快速仿真6 ?$ k# s/ n0 Z6 `
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s; B" x1 X. a1 G5 V' b/ P* o, v$ u4 u. R8 q3 G! l
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半导体损耗快速预测模型! x" u3 M, s; ^' U
, G0 ]. T7 c5 x2 v9 r H: Q
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9 i3 D* \ G! Y9 vMOSFET详细建模
" _; C; S' H, j6 }Caspoc中的MOSFET详细建模,其中显示了上升与下降波形。
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. ^% ]2 E0 B( O" \) K4 i7 C# J: Y8 l7 I2 y. G
% `7 S7 N7 P$ Z# p8 `特色:
' }/ O) B1 t$ u0 U: t$ e' f•MOSFET非线性电容详细模型" q7 P( ^4 a5 O1 ^4 A& B
•IGBT拖尾电流模型
6 P% J- G! t0 A" F5 K: r3 A4 m; i•二极管反向恢复模型. \$ ~5 S/ g6 Y W! D* c
•以快速损耗预测模型实现快速仿真* f6 I2 O# i {4 } i; o/ s
•与热模型耦合, E9 q- q1 B( G8 T- M* j3 }
•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
5 a2 C7 u) X* [- R+ ?) ?6 C二极管反向恢复% }0 ^! G3 w* E' e9 I L# I
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。# w/ q2 y5 B E; J7 K! n
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1 I9 U+ a! h! d7 N% ~5 B. d4 `& m
; x+ E9 }6 L' q d7 y, u: {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$ ]/ X9 }, x; S
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 r/ L- E& c% I. G/ z a8 ^- P带散热片和隔热层的TO220
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* s% I, Y, ^" n/ h6 v' J6 @% ]2 @3 G- B# c
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+ [- h3 N% Q3 i! n8 rIGBT结温详细模型
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) H+ F. N2 j2 [1 Q
6 p! ?/ s; } _! e! L* I特色:
8 T# E( @! U2 d" s) q/ P•散热片模型与半导体模型直接耦合4 ?: k4 m3 }5 Y8 h
•预定义导热材料特性
6 g$ Y8 T j; R# h, x•现成的散热片模型- s/ k: V# N+ j3 a. f: @
•热模型可从Ansys直接导入Caspoc( u) F8 b( ^0 E# E
热模型% E d: u- ]! y
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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0 h! j( D0 l2 }3 V G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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" T8 `% {8 ?1 e5 [2 f6 k◆汽车动力管理* E) N8 {# `7 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。
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a2 k& ^1 Q+ \汽车动力管理(含负载突降)8 j$ E" P1 {2 R; z
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- d# E' L7 G" h5 j6 _0 Z
, q; L, S/ M" H6 |0 M7 g* uIGBT火花塞点火控制
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; C6 O( a0 u: V! ]# z
特色:1 B2 M+ A) j$ w4 |
•发电机详细模型,包括六脉冲整流器和控制器
5 N6 s" W/ f0 d8 d b8 d•蓄电池荷电状态(SOC)及充放电阻抗模型。
$ M# v$ o; C" Y9 |/ X•高压火花塞模型
& J/ |* b9 p' u) Y- Q# x- k7 G/ A•双向直流电源的限流与电流效率模型
7 Q4 m4 E4 |1 E# B+ ^•动力管理传动循环+ ~/ A2 l1 L" k7 @4 v
双向直流变换器) V5 }2 v% \ P! d2 u& N1 a0 s. p
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 z* G1 R* Z. u: s1 [. t, J/ X3 _
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/ P- P2 G) U0 Q" s% C6 t, [$ ^7 N; J2 ], ]
% G) {% X E+ t% g0 |- G9 i总结:简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。$ O- _$ }/ `; Z4 \0 K7 k
" C- ^" y. G9 f* ^
9 s q( N4 [" {1 ^* ?: u' Q) M
, L7 \5 S( f+ s9 g+ @! |8 }◆绿色可再生能源8 ~6 ] w( t6 }7 { y
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。2 q5 t5 T' `( _ w D% n3 T% t
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带逆变器的太阳能以及电网供电线路! ^; h' D5 M+ w. z) B- q
5 R8 x: Z- j0 D$ F/ L# T) N
; Z# l* c9 f8 J. ]9 X
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0 J8 u0 N1 p& L# ]5 r6 D
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风轮机模型
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; U& f% r/ B& P. a双馈感应风力发电机
) L# |% X$ @0 C$ r: O+ }$ H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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! i4 b, b' e/ D* m$ ~) d- J2 K
: ^" Y: K: B" N) x0 E/ K 特色:! ~ E) u( U2 q( ^- u P
• 负载依赖性太阳能电池模型
+ t9 k( \# u! L& i" c4 ]• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性: T: l9 O. v1 Q/ k4 L9 m
• DFIG(双馈感应发电机)
; |2 K2 z6 h) g2 l' A; x) C: n- z• PMSG(永磁同步发电机)0 O/ v0 g" u6 q; D. i
• 行星齿轮、刚性轴
% k+ T* m3 q) s) o( D% u1 i• 风速特性
3 m3 ~1 D( \. u" r2 p, 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
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. A. Y: K5 |% k: n% L4 o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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- N* H1 t. s% ^+ g, s h! s9 t; W; d: p0 L# Z1 }
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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