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发表于 2010-5-5 11:32:28
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电力电子及电气驱动仿真 2 v) Y& A2 L" h* t2 ?$ k, 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。
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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。
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L1 m z# S; Z7 f% S: `: G& S/ ECASPOC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
2 J5 l' O0 g& 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。1 ^2 Q( C1 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。8 L, f4 t. Y2 L7 \* F
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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。$ z& \, t3 S O1 c/ z, R& z7 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。$ @3 j9 E( x# w' C% I+ Z3 y8 s- i
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特色:. {, @6 b! U3 Z8 @* p$ f
•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。
* T6 A0 }, i! I' j•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 ^5 A- T" U e•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。
, \' z8 U0 d8 I6 B4 b" @) 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。
c- Q ?* ?& |, i电机:
- j8 H+ s4 d8 @•永磁同步电机
0 \4 Z* T1 r' B) S/ j•感应电机(鼠笼式、线绕转子、单相)1 S( i- M0 ?8 ?9 `8 D
•同步电机与发电机,永磁及外励磁9 e% [; a" v" B0 a
•永磁直流电机
) }3 x2 _8 f3 b+ P•无刷直流电机4 f n r5 j' C) p4 n# |
•串励及复励直流电机& }0 j- `( F% M; Y, J
•开关磁阻电机
. O7 G7 @" U! a* d- U•同步磁阻电机
8 {; \9 V, e$ O9 q•步进马达2 V! g p* Y" }( n
•车载发电机(直流及三相)
* v7 ~# G7 ~: o机械部件:
- }; i- Q3 m4 g0 E# ~* g•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
/ c- D G z6 p0 N•恒扭矩、恒功率与常规机械负载9 B" S4 N9 x+ u/ }
•速度、扭矩和功率传感器
& A: G, N) ~6 U5 w% J3 f9 \9 m1 f, q; M, E
总结:任何类型的电机均可简便、快速地建模。# _1 J7 G1 [' X8 C' ]: j' A3 H
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( D x, I1 q8 d4 V- H/ Z% N3 `◆数据交换与FEM协同仿真
, O5 ^& j c/ P# }. A2 S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。* k* [; \) f# f8 ]9 x
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Ansys中的开关磁阻电机
. B( H! w8 g: ~9 k# u; H: \. Y! T& `+ L( b3 a: G
J: }) ^4 ~- J/ d/ G4 K
6 A. ?* d4 K3 H# c1 T( G
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4 g- w5 d/ g7 Z8 d* p* ?: c( }SmartFem中的永磁同步电机
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9 `& d% J. j# T& x' i7 \0 J% b: L/ i; X' G3 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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& f' {6 `: m: D特色:
0 g* h- U G& w) N& A9 o# |3 J. `0 l• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真! p) k9 b4 c/ M! p7 `1 \
• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
, Q6 J6 }! }" V) L' ?6 J: ^( q• 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# R2 D. S* x+ @ L2 P
• 静态参数、查找表和暂态协同仿真; W: M$ ^( R) Z" h+ s
• 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。) V8 z* T0 L0 L$ u, C& G5 l
线性执行器协同仿真' {$ h3 V3 p6 K# J0 Y9 ^! D
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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- V# H% ` ^$ w$ N& x, S5 m/ t
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, f* ?: O1 {8 h
2 O* m, Q: Q7 U' n9 Y) n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% D$ d: f' X5 g' `
◆详细、快速的半导体建模! Y* v9 @, P, R" i
采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”,优化电力电子设计。6 s' A& S7 _4 w% E# R. n! A
' M% u ~# L& Y% [- vIGBT逆变器损耗的快速仿真
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8 H' K( H$ g( a `2 T
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7 W. J! v2 t3 y3 R$ S4 J/ F2 D3 Q: i' |
半导体损耗快速预测模型8 W6 H! N$ s1 u! r6 K9 L/ L+ `
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6 }4 A3 k8 {) t! W3 V5 J; g
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MOSFET详细建模
3 {0 i- z' q8 x7 y5 ~$ ~7 p" tCaspoc中的MOSFET详细建模,其中显示了上升与下降波形。5 O, n0 W( ]! }" K
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3 @) R i* @2 w8 N8 t% Y9 H
5 E9 `" m- T* O; |0 r+ y6 G, }9 s
特色:4 R) y' }7 r2 O+ ~
•MOSFET非线性电容详细模型4 A3 _# [3 K( P& J
•IGBT拖尾电流模型9 P$ P% f* V' U
•二极管反向恢复模型
0 z) m w1 Z$ K•以快速损耗预测模型实现快速仿真6 c/ j$ L5 W5 ]7 G m# e
•与热模型耦合
* q$ M z& n5 C4 |: h•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
! w( T( a4 x E7 Z二极管反向恢复6 ^) i9 r5 g7 [5 L v% J
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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! @/ z w3 a1 n0 M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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7 T, B- I q8 f# z/ {◆散热片建模7 s( @8 v% Y( b# Q+ P7 n5 C
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。3 _ V& o5 I* n+ c4 U
带散热片和隔热层的TO220
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8 ]5 K# [/ k8 x( d9 X3 i- y1 @- L/ d5 P2 i* A
6 J: g+ l* {, E
0 a9 a8 W. e8 \/ W( c$ FIGBT结温详细模型
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. ], l& u8 L" T. x7 B
6 C( z0 D# F' h! \% Y特色:
! X2 X- q8 O0 \' i•散热片模型与半导体模型直接耦合
5 ^) g0 c, w6 t& K- f•预定义导热材料特性2 j- J* m2 z" L. _
•现成的散热片模型
5 i( I c+ w' Q•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
5 i# w' Y) |6 ^. R! ~) p热模型( `& N8 {. w5 c( ^1 V
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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6 F- {. j$ G3 C$ y5 R' _! n; q F) }7 b" X
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/ H" _* t, Y# G- M0 a4 e! P W# y
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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* X$ C3 t. H. v2 g6 C. ?( t◆汽车动力管理
b3 Q+ j+ C" k4 c5 t+ Z, U2 Y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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+ c. G, B7 ~9 h4 S( G汽车动力管理(含负载突降)
* g) j) Y5 V# }. D) q% M& V5 b) r* a- R
+ @% n6 @( x& L. q6 X i) T( ~8 l9 e
/ t6 I7 e# p( s, `- V7 F. T* f. D
$ Z8 x+ ]; ?1 j3 ~) I- R( c% ]3 h% DIGBT火花塞点火控制
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5 Y: r) d0 Q" [5 Q% N- o! Q0 [" c- R S
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5 R! }) Y1 T5 D% f' `特色:, n. V# s+ ^" m, B6 I
•发电机详细模型,包括六脉冲整流器和控制器. h' I. P+ o0 n3 F2 t
•蓄电池荷电状态(SOC)及充放电阻抗模型。4 ~6 ]0 d+ ~5 V
•高压火花塞模型
8 [9 D7 F5 G- Y8 t( J•双向直流电源的限流与电流效率模型 k4 C* h& j2 Y* o) A- D& b
•动力管理传动循环( H: I1 D9 e1 o( @
双向直流变换器 v) Y% o/ \- S1 }; L1 j
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。! m" s. d& P, V* X3 d1 \
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) S) U4 l$ N* x, [& w0 D+ k1 |0 r9 w4 ^1 b$ y# A; ~
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总结:简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
% C6 z1 S/ t: y- s% M" s! i/ B9 |. Y" l+ }2 U2 D! V
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* X6 `9 s( L \! C$ b2 S, M◆绿色可再生能源' ?# ~0 L d: m# Z
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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4 e8 [/ T0 M4 S4 {$ Z# r带逆变器的太阳能以及电网供电线路' B. o" L4 I. ]: P
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风轮机模型
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9 Y I6 E+ V; r7 n 双馈感应风力发电机% m& }4 m+ c+ S+ P k
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。5 p# a1 u/ u! ^# @0 G
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: f. ]+ z4 C5 P1 j! K( E: X' ?4 a 特色:
4 |1 r% Q; P6 {9 ]/ F& e• 负载依赖性太阳能电池模型5 r6 N- M, H" l( r
• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
: K: _, V# N1 Q2 D) O• DFIG(双馈感应发电机)% w* O ^ ]. U4 }
• PMSG(永磁同步发电机): U' p8 u" I* U4 j
• 行星齿轮、刚性轴
$ @: M: g* N) H# Y/ {0 ?• 风速特性, z0 e1 t2 D6 z. E3 P& @
• 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1 G/ n7 {' v) W- f5 A3 T
燃料电池
9 D$ m: s3 P4 s* J& g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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6 p# m7 Z/ Q8 |( c9 ^5 Y% ^5 q
! \* H0 D6 t$ F, G9 i# |# S e0 g- A- G& L, E" m
& @" [5 W1 r8 ~# Y C
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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