|
|
发表于 2010-5-5 11:32:28
|
显示全部楼层
电力电子及电气驱动仿真
( Q8 f v2 o) t2 b3 g
' ? w, w: r) T% [ 8 N; J2 a; |# C E q7 {
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。$ f+ [# w. p* |
# B. j3 Y# y5 ?( C+ s3 [2 W C8 r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。" H4 g. m! [7 K* I8 A
* V* m# s0 R8 ]7 ?$ I# l) _
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。
$ I% f1 L3 y1 j# E r. u - M( z: g3 x l6 _
" ^3 ]( i" q3 O! M4 ?. f◆运动控制与变速驱动装置/ J+ G, ~6 f1 G; t3 Y' U6 N4 d6 ?
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, U# \% c7 B, _
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。
/ f0 O+ [! X/ t5 Z " O. s8 B% W; Z+ C
( }$ G8 f! M7 i: u
% n! C, \; p' d' l, I; H1 a/ j1 M4 g
- [( [, R0 C( e1 ^
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 P7 N8 B3 P I5 f) `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。: r A' I4 t6 L1 y
4 T& y5 d8 D. K3 C4 K3 c# `/ L+ i- Q1 l1 Z4 H
- s. X: y; w5 o! D0 A/ w; b1 w 特色：& P/ H- V9 d( @7 w. b, q8 v
•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。' r+ s% B" Y4 H% b9 x t/ e6 c0 j1 N
•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。
9 U U# n" Q" s! M•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。
' A1 ?9 M1 a! t0 h% A8 A•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。
+ {; y7 a% ]8 a电机：
% A5 Q+ _7 J$ O•永磁同步电机7 P3 Y' |3 N$ S
•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）
! A( ~" P' q( G' j8 j( M•同步电机与发电机，永磁及外励磁( E# ~5 Q5 C7 O" A, D# {
•永磁直流电机( u# E$ D1 O2 U! V0 x e' i( y
•无刷直流电机
2 K7 { S/ Q/ X3 v* G8 r$ N•串励及复励直流电机5 M3 e% _/ K+ @
•开关磁阻电机- k& u# v- N" P2 o8 x: d
•同步磁阻电机
) } z9 u1 o' m2 `# }•步进马达
- a9 B: ]0 z6 Z$ X. A+ x k4 X# M•车载发电机（直流及三相）* I( r. B! q( Q+ h# ~. E
机械部件：" r. i" R, @. T9 t
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮+ d7 U9 }9 F6 q( ?" {7 c) L
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载! `$ `7 Q) U0 J H
•速度、扭矩和功率传感器
+ t# u, ?0 b# g* f! n# \0 F- E8 f+ L' _1 f7 q
总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。
2 p+ D; o! ?8 Y) p! f+ u2 B: q/ D' X0 p" g: y2 L6 r7 B) o
. F( w" l5 ^! g& f/ U1 B$ h+ ^: w- a3 `7 p7 y: B# H
◆数据交换与FEM协同仿真% E$ I* w9 d3 b 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。3 @$ E9 }3 k; r3 E3 ?$ Q
! y4 r% i3 \$ @Ansys中的开关磁阻电机 i6 u$ q. B( K6 C2 H5 d$ h
7 F5 v2 |% B: S+ s
# S: K" d2 N1 m! }; C9 Z# g: D8 ?$ A; n" y6 q& H" b j
# F x0 [0 i4 R& X: C9 m. i
$ I$ v8 r, q1 A: @( \# A! ~! MSmartFem中的永磁同步电机
* g+ b# [! @: u
9 K2 T( b% u" h, W: N1 O
8 t- k* w- ~3 ]4 v* `5 @6 j+ T5 t' L2 M4 `- c. x# {
, ^. d% k3 a7 k5 ~2 `, L- F* z
5 X8 Z- i3 c/ L; D! D 5 O+ f, G$ k% {8 Z5 |1 r% q
Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。 4 [5 a8 O0 R4 w/ _( p( u
. Q. i- s& l+ r. }' o
/ k0 U5 l8 _. Y
; w5 W6 U% ?& O1 J2 R5 I8 k特色：' O, r0 N9 E% X8 }- D1 L
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
* F) j, |! {0 S p V! ~% t' I9 J• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
5 W y) G% G8 M5 b- j# g• 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
: L9 R9 t& X+ ]. `9 L& u# t( {/ ?• 静态参数、查找表和暂态协同仿真- k! {' w* G* d& a H8 J$ j
• 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。
9 R1 Q" J6 I. u8 { H! P+ f9 \线性执行器协同仿真9 [0 `3 T4 D$ a/ R' y, A! _5 P9 I0 I4 A+ t
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。6 L2 p: V3 u, z
) p0 f7 z% f$ L9 p5 q R# q6 n7 q2 v
! w& c, p1 y6 Z/ \1 |2 y& N( C) Q
. m( e# U/ M0 I1 V
' r/ N8 B. C. y6 e; i8 o# D
) l. ~1 Y' t' T. w* t, E6 R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。
3 z/ Y; N8 r) b# [0 J- ~( i* B* I5 g$ E C
/ r8 j) r5 M3 M: u# y
8 M3 F6 g8 p; b' ]9 E+ m
◆详细、快速的半导体建模
* Q- {2 O$ @# s- u4 v% h+ R5 K- p, z# t采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。' O# T" P% F F/ d
7 W1 m$ ]( c$ W3 JIGBT逆变器损耗的快速仿真$ M1 m. K$ v2 V
$ y. L& k$ r$ l" O4 }
- B7 X l: W7 o/ t
% G# ~/ H; o% p; N4 K- X* W6 J" z- X0 C& D
8 s' H' i( p' E5 u% E半导体损耗快速预测模型; H6 N0 ]: X8 ]4 O3 _; G/ w
; ~% J7 Y5 a6 C) [( m
1 Q6 G* W3 ^/ ?" l! i2 Z
7 m9 }) a6 c0 u4 h* s
; l& e; V' f8 i& [* J9 m! ^ B& B9 k
MOSFET详细建模8 `: C+ A1 {! I# |
Caspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。
6 }" e6 ?& o" X, m6 V, c8 _% q6 s# j% ]9 ~+ T" H B5 v
5 K% L1 F9 D" L& h) N* P j8 Q2 z- G% H, B! e) O( J# I/ S& ^9 o
特色：# D4 z- V4 w, y5 F# R; f& s* Z
•MOSFET非线性电容详细模型5 {( }$ a+ a& K% J9 Y3 m
•IGBT拖尾电流模型+ q) k2 |6 c; \3 @" k
•二极管反向恢复模型
: r. \- h- F( P% t, ?# Z4 a6 {•以快速损耗预测模型实现快速仿真: ]% X7 n! {4 |2 }8 B1 D' y8 t
•与热模型耦合
0 K, c2 \: c4 D) T f( r•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
6 d/ G: E4 V9 P- f2 I$ |二极管反向恢复
8 b- V( ]+ V2 _% D! G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。
! n; ?! U1 I m$ J; P7 ]- @
( b/ n# @0 o1 u! Z$ E3 x& v7 ^9 h. J1 d' j$ l: k5 o
) O& p# D$ r* f7 @" h
# q+ O1 O9 z i2 ^
, i) \) f/ e6 Z4 H; T# i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。8 o: y+ W) y" S! q+ i& C4 c# b5 I
5 L! Z3 M I& `4 Y! p/ @
) C; i1 q! N" g% R7 w1 j$ J
: ^: c9 W ?( c7 @7 |4 B) k% F◆散热片建模
0 _$ L7 U( l h5 k2 P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。2 k7 b# L- M0 j
带散热片和隔热层的TO220
: G' f* v; e) N0 a# M4 I 5 F& n. A2 h$ n# N
9 h6 B: D( g( r
3 C2 S$ w. a* `/ X
* h$ }7 {* q9 t1 b% r; t" Y& c) y* J: ]/ J8 u
IGBT结温详细模型9 a5 O: B: t. p' s; G; m+ [8 w
: ^. ~; h/ J. G- Q( ?5 b# @
9 y8 I3 }1 P/ g4 [: U6 g1 N) c
E% i3 V$ }! c c% k$ }5 J特色：$ x6 A/ R- K6 P, ]6 _3 P
•散热片模型与半导体模型直接耦合 o9 I, f! N8 E
•预定义导热材料特性
& V/ h' y6 n2 ?! S& k•现成的散热片模型
9 I9 ?7 K& ^7 g, y6 x. |/ s•热模型可从Ansys直接导入Caspoc, k4 y* A, Z! ~6 B! H* @
热模型! j5 q% l" n; ]+ A- 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。
* `/ u) k7 J/ U2 z; I9 i! g- D; G1 E$ g/ c' `, G Z5 [5 N# E
1 C6 j7 g2 r' E/ g( R+ i, n. e! f/ X
# |7 R4 ~7 I- N$ [. \6 F- z* a p3 p
6 ~( O1 m5 e* k( j( v2 m1 |
# {9 P8 g$ S7 X1 Z* x& Q r4 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。
, |! `; v8 M( D. p; @- R1 Z1 l
9 l2 M! L- {, ~7 k) c
( ~4 n, R4 i6 n! q
* F! O" X4 }% S. ~! T9 o◆汽车动力管理! W. |% l& `! Q$ 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。
: x+ B; y' @' G4 g8 {8 x% l
' B6 W7 {( u8 I' e$ F汽车动力管理（含负载突降）. ~2 n/ X3 ~$ {# w
" x: W, e$ Q1 s M( F- ^
# d& r& `/ i G$ U, A9 V, [% n& [0 M# k- G$ n/ ]
( k W' D n3 W. l$ G# j
) Y4 ^3 q# d9 }2 y" P
IGBT火花塞点火控制) v: S6 D% r8 G
) a1 j7 J4 @# d, s
. T" t5 n/ D% r0 D: f; D, V
+ s8 L6 ~- y R" u& h$ E+ s! C( |5 B6 X- s7 E/ T
特色：
9 k7 a$ |0 @ @3 [0 W•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器% W0 m7 [; @1 G! G7 o2 ~( ]1 N
•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。1 K: k+ Q$ Y! d. _! `1 S
•高压火花塞模型) ~. d' Q7 @: [& o
•双向直流电源的限流与电流效率模型
8 [5 ?) s/ ?# p6 S" b. |•动力管理传动循环' J7 |' b; I; E' w/ r: C3 Z
双向直流变换器
, Z# t) @4 L F2 E7 V' t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。3 \& q0 _$ q' s$ \( e
H* S/ C& k( p1 p+ Y
7 S M7 o4 y& Q; d4 x* H0 s& T- A7 j
5 A c4 c+ d. K" M( |% R' o1 F# B/ |
* C% F0 A% ~2 }8 X+ H总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。4 w+ b* x2 d4 v8 @( N c5 G* J* F
; z. ]# V9 F" {
; Z5 j& |7 v, x2 Q
1 e/ m/ ~1 Y) M+ k! n; ]( D◆绿色可再生能源
; P3 l2 X6 o1 ~ G- m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。) K( D$ a& p' T* h
) f* L( O0 @1 P2 u, q5 l1 g带逆变器的太阳能以及电网供电线路8 A6 f! x. t3 I
* M2 f3 ?% {/ d3 O x
$ C! j/ X7 @" V# h% ^$ s8 Q
. Y6 s, E" ]0 h1 o. j' h6 a; U9 d# Q% l8 C3 s+ m+ d. j- G8 _+ o
+ c9 x/ X* v, r M风轮机模型
$ }3 n/ |# j1 g
; s- e* R9 A$ B5 g1 f8 W0 `
* d8 q' R% l. u% E# M8 L. g1 U5 v& e4 u2 l9 l: k& F* q3 H
5 f- Z) P' V" D( z' E) T, z 双馈感应风力发电机6 C6 ] Z8 i. ?! r
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。4 o2 j" M5 [- m" f$ t6 t ^
8 Y9 k( B, E5 z/ u3 u' ]' S: ]- S! q/ g* ]! `
- z3 L$ n7 q+ E6 @ 特色：
4 e$ a d1 C$ J2 h$ R* B; |* J5 x$ [• 负载依赖性太阳能电池模型
+ s- E1 A% Y0 g/ i1 m• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性+ X) V2 Q8 \; t
• DFIG（双馈感应发电机）8 s5 u9 ]/ W, @
• PMSG（永磁同步发电机）2 ?+ I- x8 a' A
• 行星齿轮、刚性轴: i; n! T8 d9 W
• 风速特性% O, y8 b0 Q# O8 ?3 i: n) z
• 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4 }5 R; o. {% m. E% [/ I9 s3 G- A
燃料电池
) j" K7 b/ x1 A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。$ B5 w" V5 [1 X
; p: w; `4 k, c! P" k! X7 G+ Q
" G, p+ ^! _- q3 E0 m! h* Y
; ]7 ~& r* O4 M) ~5 `2 q1 R, E$ Q: S1 m& I% G+ g& I3 h
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。 |
|
赣公网安备36040302000210号 )|网站地图
狗仔卡
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
显身卡