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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 + t' y& P+ F M. ?
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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。) w4 ]- T7 E& L( ^. C5 N# C
) W; Q( g! `/ u! S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 ]5 ~2 M1 I9 Q
+ _( ^' k/ D# k" H8 D) \* P7 WCASPOC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。+ E- j8 M5 M" v# D; [
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◆运动控制与变速驱动装置
6 Z1 E7 b: F3 p, O% ?0 w' L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。
2 V' P$ B+ s7 W- K, 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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, e# A0 ]; A9 b* G5 z- ]% u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。
/ D) C$ b4 D' E* X- P3 G% y6 L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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+ u: B. B2 \9 i8 U/ s
, X: _# J5 u6 n: { p9 g2 [' b3 k% N3 x- E" h
特色:
7 n% M6 \$ r# V, s* V ^; S, Z•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。
4 L* h f; W% e3 d8 _/ X4 @•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。 f# b9 |9 O* i7 _& X3 O; i& r7 X
•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。 ]+ S: g6 K3 V1 k5 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。
. d' ~0 Y' i1 C# C& |) S电机:* ~2 L0 v) A1 `
•永磁同步电机( g1 u% q+ _0 n
•感应电机(鼠笼式、线绕转子、单相)$ }: C. k' h* N. S
•同步电机与发电机,永磁及外励磁2 g+ `6 `$ e, A) X2 T8 \6 l0 N1 Z
•永磁直流电机
4 G4 l' o2 ?0 ?. |& A% I% e•无刷直流电机
5 ?0 P$ n- ?9 ]7 q•串励及复励直流电机
, X8 q6 {4 g0 x) @7 e4 C* ?5 \•开关磁阻电机
! T* E; F0 \& _7 g•同步磁阻电机+ R/ C: k0 G0 s
•步进马达/ w% N0 J* \8 s$ x( _& \
•车载发电机(直流及三相)( Y1 [6 k* y* e* ?: }
机械部件:
. E+ K; v' Z9 L& w _% T) z9 ~•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
R& ]+ Y3 h4 [ c: _5 t•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
% C9 g C( [ S* F$ H6 a•速度、扭矩和功率传感器
$ j& t. F) j2 X2 S0 d2 q( p' u/ u5 A5 z4 `, [9 x6 u
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& @ m& i+ @1 ^4 J
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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0 \/ d3 b& B0 h$ E; M! b8 ]Ansys中的开关磁阻电机
' i i- \& b% U/ b5 K' C
2 Y. f- [- H7 F5 X$ U
5 v4 v5 e5 W3 ^$ ` I2 V
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SmartFem中的永磁同步电机' V- R) Y; M" M9 c6 V# h- K$ f
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" _2 _6 C3 ~, ?+ x* w
+ b, P" n7 z; u7 H; ?: @3 Y7 v2 D3 l1 B6 y
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Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。 5 f+ ~' D- q! ]) C
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. A4 ?( p, i6 k3 J- V3 G' o! F* ^
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特色:3 t3 \: v% I ^0 Y. o' m5 F+ G
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
E$ @5 `: S! y8 s5 Z3 ?• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗" q- @/ C) F$ X" |3 Z' h
• 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
% X3 |! T1 d$ ~; w• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
( _3 Q- j% U% ]9 M7 r6 L$ N, S0 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。
6 u) T6 R q4 b( L线性执行器协同仿真
9 L" h. Z; d! C3 q- E; H% @- R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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y$ G, T3 e# Z& [2 w; u- L
1 X Q8 n: m# } n. K. Q: e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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+ S% a7 }* H9 b" K# }
3 H8 i+ A- J+ h' g7 @0 G9 H
" \! f, P. Z: B5 C9 @4 K2 g◆详细、快速的半导体建模2 j0 } `$ a5 I- Y: c' M1 w# B# n ^
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
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. Q1 C- \( p* F- E! e S u8 G; @4 E$ h$ B8 T
: n" R6 |2 T, \6 X( T. D
! v3 t" e6 ^ o, C& }半导体损耗快速预测模型
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6 c; f: g) x* D
, H9 ?! b3 L) X: ?9 y8 p- G
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MOSFET详细建模 ~$ R2 U5 v2 a2 }8 b* r2 k+ @
Caspoc中的MOSFET详细建模,其中显示了上升与下降波形。0 A: D' f8 y1 l( M- s. i/ j
' \0 C$ M9 A" y- Q1 X: h% z
0 ~' @2 a/ B9 a" k& g3 n. p
; c- D6 N3 M& {$ k特色:# U) k" v5 b1 z; h; h! r
•MOSFET非线性电容详细模型
6 h2 @7 ? ~4 \# w5 p" q7 n4 S+ |: o•IGBT拖尾电流模型* Q3 j. X/ T$ x; i1 B5 v
•二极管反向恢复模型- g; ?7 k0 m8 J4 Z
•以快速损耗预测模型实现快速仿真
: n. l. l# g/ v2 ] Q* w•与热模型耦合
4 z1 T$ E7 K7 ^* M% B7 {•包含电路中的导线寄生电感和母线电容% P( ~* Z( |; q3 b1 D" R
二极管反向恢复
: p, }! X7 P4 R- y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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% \6 S# {: a7 W# b. D; a2 J) D; N; V( S1 h& x
" a5 Y- h" f8 V1 D, x! {6 Z6 f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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3 [3 H: O7 E" N- b1 [/ W5 N2 f( Y+ p$ Z" f. s- Z
◆散热片建模9 V H7 t6 P/ }- P& H2 O( c, 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 v& F$ Q6 {
带散热片和隔热层的TO2206 C- Y# H8 \, a2 }4 Z1 W
+ y( V% t/ [ t4 d" ~1 v# y7 u0 N* [7 S' [/ ^- t: T' Z3 g" k
9 a' X4 `2 Y( V
2 g6 ^$ H E2 i- n1 b
3 \+ N; N+ G, ^% c( N' G+ i0 Q& H. i
IGBT结温详细模型' `3 V% X M i5 I% R
! E; h0 {& }6 k: x+ O% T, q
8 ~* S' ^$ m8 y% _% s
# P3 Q' v( l2 v+ D" b: K! C" U特色: o+ x( N+ g- p
•散热片模型与半导体模型直接耦合
* X1 L: l0 M- L9 T0 ~/ A+ ?4 @•预定义导热材料特性; U( ^9 s( ?9 |- d$ X+ }
•现成的散热片模型
5 L" E8 C3 ~! R•热模型可从Ansys直接导入Caspoc( \ |8 f: Z8 \7 G9 u8 T: M
热模型
! _0 ~7 t- M8 C, X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。2 M& P1 k4 S) f/ U% Q* Z8 F
9 [9 e! |' r' w& }- W/ O
5 C* g" R$ k( A2 T+ }4 u+ [4 z |3 e1 E5 h) d! F9 G; X' v! ?7 L% b
' l% b9 G( }+ v: W7 {0 ]% J6 i9 p8 i- t" W$ H! x, r7 a, B0 j6 @# J+ q0 e
W1 e+ X0 n3 H
5 P9 W6 p; }' d& ?; @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。
8 v$ M# v5 e6 I. V5 K5 G$ Z( Z) y6 O' A+ x
# u3 t, e& Y6 c. L# \, V, ~2 n7 J5 y( f- Y, b
◆汽车动力管理
+ C- X1 B* Z: s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。
$ M+ f' I4 t9 y8 Q G
; b. o V7 G- W8 l: I8 ?. P汽车动力管理(含负载突降)# D2 s9 p h3 Z5 x6 s' N
1 c, Z2 w, T/ c2 f
6 R* f0 o0 P. m: w# e
4 n- s5 A; v' J+ K
1 [( C/ _+ O- m D! f8 }
8 f7 m; E/ H+ I. _5 lIGBT火花塞点火控制
% d$ g. d# L7 B* b! e N
: B$ o% l: Y O) o$ D C
3 f9 z8 c+ i) Q/ L1 h4 s' m
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& \. J7 \' |& t1 ?1 a特色:
" G2 i6 T: ?& }9 j+ | ~•发电机详细模型,包括六脉冲整流器和控制器3 j, \3 i2 [- y7 V1 k8 M
•蓄电池荷电状态(SOC)及充放电阻抗模型。6 [4 \; |8 t3 n+ x4 J
•高压火花塞模型
! `' \. m5 u, j. }" Z; M" [( ]2 C•双向直流电源的限流与电流效率模型
6 [$ P& b6 D4 ?" q/ t( G•动力管理传动循环
0 |$ ?: @8 e% N8 J& b8 [ t+ h双向直流变换器
6 Z) t4 U) W6 r; Q# G5 c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。" p S% M! @5 @& Y3 b; \
" k% L6 }4 o/ h! p( H. K9 w. v
3 f2 Q+ O) d5 ?
- h* y+ q* e! N5 t3 r3 {
! B. V1 W2 M$ g% e
: G" b; L! T2 f% T1 G总结:简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。1 \7 e" T1 v0 C
, L2 X6 J3 O7 P
; @" G M$ ]1 L0 B( p4 o
) [5 a' Q* [9 R: z! ?◆绿色可再生能源
% b, J8 S; B# c& X. i* D8 w( f1 E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。6 f, @' c6 u- \& F5 \* u$ O9 {
& [( C1 g* j0 {带逆变器的太阳能以及电网供电线路1 h% q7 K8 K; s3 I# s$ ?6 O
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; J( e$ F! N ~9 v$ O: ^" C7 B A/ X; [7 X3 f. }
5 a4 M- k3 o7 g/ ]% E8 L, s7 v4 b
风轮机模型
' I, M- K% q6 a% m1 L/ M8 C/ a. v0 [: g, ^7 Z D. r
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6 }& h) f8 z) Z! h/ |/ R双馈感应风力发电机
( U% Y/ @; p4 K7 O" y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。: p# T% ~& ^! J, M$ I! Y; @
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2 B. n! J9 M8 |) \9 m! q/ U/ i' v/ I3 L: U7 L
特色:) \/ N% V& v& q8 W
• 负载依赖性太阳能电池模型
7 h- I7 B: v* M3 r• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性* @7 P: z; S" [
• DFIG(双馈感应发电机)2 A6 ]$ v/ L1 p: [5 i, ~( F% k
• PMSG(永磁同步发电机)$ r! I5 a# A# D# O
• 行星齿轮、刚性轴
; U4 @; Y# z5 Z, f8 R0 k. Y+ t• 风速特性
8 r7 N+ Q7 Q/ `0 B" w! r; y5 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
! q& E) N; ~ A燃料电池- ^; V& N/ Q9 M2 X8 _
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。# E$ }0 s$ K8 g3 c- z* W2 l3 Q
2 S! G5 m$ f7 }0 a+ b2 r( O9 I& E
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% r$ R3 R* N8 N. v$ d, ?6 ]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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