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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 0 d1 h- ^6 d& ?4 W1 R7 a
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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。+ Y' J8 g' n: w- d! e
1 M# d6 |4 Y/ 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。
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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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1 M' g, C) r/ H4 Q" D◆运动控制与变速驱动装置
& A, h: r. a2 a3 l! |) [& F; P) G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。& O: k; v: Q' f
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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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。
+ |% { o' t I& _& O, ~. t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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' l0 f1 `% z4 G/ n! c9 l特色:* Q4 L. s+ ]; L: z4 N) R+ o# j; O. y7 c
•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 C- X* H( Y' t- d$ L+ q% s1 _
•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。
- L( p$ K/ ?( h! B; ^- 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。
9 D! O* z, \ u# R•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。" o* D: P) \% c0 H+ x
电机:
- n4 |9 v- L$ D& [3 k. Y•永磁同步电机7 }; M+ J+ F3 i2 O! k4 @+ d& B
•感应电机(鼠笼式、线绕转子、单相)( o1 e: }. M, w: W, C1 [( }
•同步电机与发电机,永磁及外励磁& q/ s3 M& k# C& Y9 K
•永磁直流电机
) Z- S: H$ N4 {! P•无刷直流电机
! a( d+ i5 K0 V8 x7 _9 K, m•串励及复励直流电机2 p4 [/ c! b$ }9 P# X2 [
•开关磁阻电机" T* h4 ~$ u2 W& _
•同步磁阻电机
7 p( g9 R( [0 \6 K+ n7 w, N2 d•步进马达& A V6 g7 v8 w+ {! i, |
•车载发电机(直流及三相)
, ~- `/ {1 h. ?. A. U- g8 F机械部件:
3 R& Z% y# `. B2 [8 h•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮* B' F U4 i- m
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载1 n& N7 a c% O: y
•速度、扭矩和功率传感器
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+ l9 x& ^- T O总结:任何类型的电机均可简便、快速地建模。. ?; j' j1 }$ |2 A% y4 M" y
& m! X! v, C. \' X: U' I+ T* ]; @0 I8 f8 k& r' k' v
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◆数据交换与FEM协同仿真; o( h" n7 _! }8 m. s3 E2 a* a
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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Ansys中的开关磁阻电机/ b3 h7 ]( z2 `; b: M5 @1 D! }
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SmartFem中的永磁同步电机
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+ B+ x$ `* Y& o- f8 F3 y+ I# A* L. l1 C1 u- M v
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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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0 [4 p& E" h6 L# D3 X8 n特色:
1 B" `! a/ j" A6 J• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
3 @) U, _* V; _6 \9 K( x• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
$ g0 b" z$ ^0 v• 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& w. E/ L+ Y) g+ j9 k% D7 Q# ?, |
• 静态参数、查找表和暂态协同仿真7 b* T5 h* a1 o4 ~( S) F
• 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。
: s3 Q/ K2 E+ u( K线性执行器协同仿真 W y+ ]( V o8 X! Q2 [! C
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。! K. Y- S f- ]4 F
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5 q) [2 e, C6 Z5 d5 d+ x. 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。( \/ N& n) h8 D% I- }+ _
; f1 ?$ }. V% ?" X+ C
! Z) P+ J& q7 E2 H3 p$ T; q
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◆详细、快速的半导体建模1 h) N) f6 N+ |( H
采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”,优化电力电子设计。. i. X; L5 a& S" k5 n8 w
& `8 W# u8 e: Q! JIGBT逆变器损耗的快速仿真
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$ Z- Y# j( H, I& k; V0 V- _* r, j/ Z& X( Q& c( Q$ z: p
4 M( Q; m+ ~& i0 W. Z3 w
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半导体损耗快速预测模型5 H% ^5 p% e6 w& _0 B
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! v" I9 b; e7 n# g4 s) {
# n* A' ~7 H( H7 X; _8 Z# P B; m! B5 `( m, q
5 [& b- N. _& X# [MOSFET详细建模
4 e( Z) T9 d3 b$ }Caspoc中的MOSFET详细建模,其中显示了上升与下降波形。
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6 \ F; i& Z% q3 t! W- `2 r' K1 h# t- ]* R
4 Z" ^: z9 t/ e9 N# e5 D
特色:
9 W' p0 k0 ?# x; u% Z; F•MOSFET非线性电容详细模型
% [* O/ A5 _! r" N0 [8 ^$ x: B$ {•IGBT拖尾电流模型$ l' A4 O; D% q) h; E
•二极管反向恢复模型# k/ n* M' e$ s. O2 e
•以快速损耗预测模型实现快速仿真" u* A6 A0 `# P3 q& Q
•与热模型耦合
. f6 Y" T% {, \9 B0 x2 M•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
8 h- g, q( I0 ?% Q' Q# K# J二极管反向恢复% c- {1 _8 F, P# c2 ]
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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8 m1 O& V( s$ D1 Q! J8 v: o) L1 Y3 V7 X& o6 B
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。7 o0 P! _* `, F! b1 g/ S
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2 l6 M& Z/ |* c7 o$ P
! y& q5 e0 G3 j6 j8 e◆散热片建模+ C" h* w& z2 \
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。
* j j! P$ }. N- e' O2 e2 v带散热片和隔热层的TO220
4 k, l6 B- g* y3 u+ s8 b2 {3 r6 }+ q! n& H2 U+ K% ?6 M$ _
% r4 F' P' s1 t6 Y; L3 e! d" O! Y3 N
' ]8 q4 A! {2 \ u8 O3 o% {. g# {4 l, ]
1 K9 J, O9 Y$ S7 {* z2 d" DIGBT结温详细模型
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. m. `! T3 u: J/ F) }, ?+ F2 [0 K
: u' l1 U8 z9 x( H; ]特色:
6 B. a' j8 ]( N% c1 u! K•散热片模型与半导体模型直接耦合
3 L6 Q. `9 m, r/ H•预定义导热材料特性% g$ D6 V. b4 {% C N, |7 l
•现成的散热片模型# x: \" n$ T0 ?: Y, B) t
•热模型可从Ansys直接导入Caspoc4 f7 `! t$ r, H6 h" o h
热模型. f5 \ G- P0 V- {5 v$ o
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。# g1 \: }# Q2 V5 F2 c& b
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) N+ S. ~) L+ I4 M& ]* h
! `/ U8 i# A/ y6 ^) c& t" P7 `
6 f3 R5 I9 f; {" T- ?
$ Q% X6 k/ j9 i% Q3 w: T
+ W+ X8 {$ ^( z! D
& p! o# j# w; I$ q# }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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1 S9 f5 _, \' c) R# N- A2 Z! E; e* k/ K/ |$ O% h" J
- H" h2 t7 X! H& d! ?& \! v2 o# U◆汽车动力管理& |( u2 F" M4 `9 F3 Q. J3 d
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。9 I5 W( |) K Y& |) [
. r$ x/ e" P% W% f( m* H6 n3 u: ?汽车动力管理(含负载突降)) u0 l# {. h4 A2 k2 M
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IGBT火花塞点火控制
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特色:9 m8 F# g6 ^$ j7 n5 U& }0 |
•发电机详细模型,包括六脉冲整流器和控制器
6 y+ u4 q" O [/ m& f2 M5 V•蓄电池荷电状态(SOC)及充放电阻抗模型。
" @, w# g2 b* E( O4 w% ]•高压火花塞模型) z* S& ^$ F3 X' ^
•双向直流电源的限流与电流效率模型* ?+ ?) @* u+ v! h L. b( z, g
•动力管理传动循环' {2 t3 ~( b( q$ d. H, j: t
双向直流变换器
2 W! b* U& q5 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。
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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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: m/ ]& B6 w' b% T. x' x, }+ q' s# d9 M; b
◆绿色可再生能源
- F9 D' y: x/ l3 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。& T% S- i% v: ^
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带逆变器的太阳能以及电网供电线路( U7 n/ u% r4 x6 _+ E7 D: Y. J
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) U8 l4 B3 |5 a0 m$ B2 v/ A( w q. n2 a: H. c, W% c) p1 \. S$ Q. n
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) ~6 n0 f7 l- g+ Q* V9 m
风轮机模型
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双馈感应风力发电机
' c4 s$ A. M9 S7 r& n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。; u J- q% Y! T* h
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* b7 p. B& Q. j: s) V 特色:
( a' F2 K! v' Z. b• 负载依赖性太阳能电池模型
1 Z- b5 X/ u8 _3 S$ p, G• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性$ q! H) X2 u9 \
• DFIG(双馈感应发电机)
( |+ n; v, {/ c5 F, J. W6 D3 f• PMSG(永磁同步发电机)$ a/ O: s& q& Z) T
• 行星齿轮、刚性轴
3 ~4 I; w- D$ m" r• 风速特性- B; t9 N. A 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
) P- R! s, ]0 D燃料电池
1 M2 t6 d- `- y! s/ C9 L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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! \% X2 m% P0 y1 ^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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