分享----新能源电力电子及电气驱动模拟软件CASPOC

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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。
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" L0 s  u: [6 a) J0 R4 z" g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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% d! e  _# H5 {5 d/ a; BCASPOC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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0 l" g$ k/ f( z/ {" v◆运动控制与变速驱动装置
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。
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。
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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/ q6 q5 V3 R* c7 G: J0 F4 s5 q7 E9 M 特色：
1 U$ Z+ |: q% r, p  E•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。
•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。
& t; v+ Z# }+ t3 H2 b8 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。
" Y! Y8 p. [" @" 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。
电机：
•永磁同步电机
6 F% X  ?! ^- j" ^. `* H•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）
•同步电机与发电机，永磁及外励磁
9 w. ^2 y/ V$ u  T•永磁直流电机
•无刷直流电机
: G4 l/ R! Q8 t4 {! M' ]•串励及复励直流电机
•开关磁阻电机
4 T' S  o$ t# p+ y$ z•同步磁阻电机
•步进马达
7 }+ _( r) Q4 A1 R. k/ u( j•车载发电机（直流及三相）
机械部件：
4 X( ?$ k, K1 Z5 I% J  N; l" J•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
•速度、扭矩和功率传感器
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总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。
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1 [; [/ g' ~) F8 X! G) z◆数据交换与FEM协同仿真
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。

Ansys中的开关磁阻电机


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SmartFem中的永磁同步电机




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; N) Z4 U! Y2 [) vCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。



6 P/ H2 h& e. d$ \9 W6 \特色：
+ l+ f2 D  p4 f4 e  m• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
, u$ h7 b' b! r) J% I% N5 A3 B  d0 P• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
• 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
/ n- H& ^5 z+ d: J• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
" H7 Y8 j& O% K3 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。
3 q! B" Q  b# z, I; k- O/ P0 |线性执行器协同仿真
3 q& I$ m; [) s; Y0 X+ x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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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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2 G& [; W; ]. t◆详细、快速的半导体建模
采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。

IGBT逆变器损耗的快速仿真





半导体损耗快速预测模型





% a; I+ ]& q) u. Z: r% P# TMOSFET详细建模
0 S# D3 ]( ~+ d9 n: }; VCaspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。
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. m. \. u/ o, ^$ b- L9 s$ t 特色：
•MOSFET非线性电容详细模型
•IGBT拖尾电流模型
•二极管反向恢复模型
8 v! \6 D! ?) C•以快速损耗预测模型实现快速仿真
$ p& B0 M5 M" O% k4 ^7 W3 u1 t1 @•与热模型耦合
•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
二极管反向恢复
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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+ p$ h% W/ x: M

* U. ]3 {. C% f* Y, {! 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。

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2 Y/ s+ I  c3 m2 _) D& J◆散热片建模
' W6 O- t- b2 g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。
; B. ^2 l( w9 n  I  K带散热片和隔热层的TO220




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IGBT结温详细模型

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+ W+ x( `9 a4 V) w" M) z特色：
•散热片模型与半导体模型直接耦合
7 ]/ b! _* }; a; ]$ {  D•预定义导热材料特性
•现成的散热片模型
2 R( S. k" b/ W# Z2 `•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
热模型
( t" {; O; m3 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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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。



9 v9 _2 M. ~$ ?( ~" c◆汽车动力管理
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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8 N. Z! K- W' U6 [9 \0 o汽车动力管理（含负载突降）


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IGBT火花塞点火控制
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特色：
•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器
( N5 j! R; i$ {, |0 B3 A, G•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
2 t, z4 ~; r0 d) }0 u# g7 M•高压火花塞模型
•双向直流电源的限流与电流效率模型
•动力管理传动循环
双向直流变换器
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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6 G$ e4 D5 a0 F4 F3 m* Y总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
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' v8 n0 a8 k# d1 S5 E/ s◆绿色可再生能源
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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带逆变器的太阳能以及电网供电线路




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6 b3 r) i! [! m3 C风轮机模型


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双馈感应风力发电机
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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$ k* D9 Q* ~# T  X  特色：
• 负载依赖性太阳能电池模型
• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
8 U$ R8 u  O' ?! Z7 b9 H+ f• DFIG（双馈感应发电机）
' x1 W/ F: d; W) ^6 _9 P8 j  ]• PMSG（永磁同步发电机）
7 D" ?+ |+ s- ~) v• 行星齿轮、刚性轴
• 风速特性
, j% T/ _& A. _3 Q; U  l; M4 [• 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, Y3 P# o/ d) M# t# }  B' n) Z- p燃料电池
5 ~  U& x$ o) S6 i. K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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5 W' S" z) ~, 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。

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dhaofdhoafhhadofhao

highvoltage

有这么好用吗？有无体验版本？我们一般用PSCAD

GUNDAM7馒馒

回复 3# highvoltage
6 h5 K0 J$ w' X
. c* T! n5 q/ I4 g4 C+ R
5 H5 j+ B3 n# E. X; y0 q# R    请问你们用PSCAD做过IGBT的驱动电路么？是否要偏向于弱点方向呐？

amfk2006

1 0触发的做过，就是PWM控制

redplum

有最新版的石皮解的吗