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


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。
　
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。

! X9 v, I/ q- Z! p; D
) U. W' w4 D5 g9 _5 P- j◆运动控制与变速驱动装置
7 m& Z% \. F, j: A* i$ }& R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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2 w& C0 B1 O; k, d, H6 L
# B. \6 o* ?6 h- p
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。


0 [7 A8 s) m& Z2 f6 p  l; T2 X. |
特色：
# A0 j+ l# ]& u' @6 h# [•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。
7 V1 `6 R( e5 A2 U, w•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。
•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。
6 o" q2 `$ q: Q/ l•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
•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
•永磁直流电机
•无刷直流电机
& H) j7 J/ z! C  A  ~# M•串励及复励直流电机
5 [7 u, p) b% J; d7 o•开关磁阻电机
•同步磁阻电机
) A! ~5 y1 ~  R2 N# ^: [2 f•步进马达
•车载发电机（直流及三相）
机械部件：
9 c# M$ g* g& {•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
- N% S5 `+ A8 K/ j9 o% f& W& r
总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。

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. B# v& X/ v' B' |1 J◆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。
' r( O" B$ ?7 ^
) U: x2 H$ g: y* _2 EAnsys中的开关磁阻电机
" m( v' b( D: l



' g+ U6 |/ G+ g6 D% g$ Z5 S
SmartFem中的永磁同步电机


- {& S! U- a& g7 A6 Y+ I/ N

% @/ W2 e3 L& F$ V5 g7 ?7 ?) O: D1 a
  O6 G% k* U1 s; D0 x9 Z. i, @
Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。



特色：
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
, w* X" C2 E) m) @• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
" s: r2 _3 j" f• 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
• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
• 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。
& T" B1 I7 ?& O* @( b线性执行器协同仿真
3 R/ F( O# c% k( w, S' Y# Z. e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。

! G8 r6 f! O9 M/ ]$ M7 M
' F& G" a# V2 \6 s. ^  v
* U$ w4 V+ _3 ]9 O9 p4 f
+ Q9 j- L! r# I& U$ c
/ U! I- ~& z( R' d1 ^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。
- b; {  J) z) e( a2 r
3 I# i- v! U8 v# \* R2 v5 d

( f1 \+ [/ H: W* S2 f◆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。

$ R; v. J/ O1 v% y1 I9 h- r; NIGBT逆变器损耗的快速仿真
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3 k4 o# c/ O) x  j
半导体损耗快速预测模型



5 h+ I0 i% w: e4 a% k# K# T# W
  g# {# S/ p; g  }' U
, q+ }( a9 z  f2 h: w% cMOSFET详细建模
. ]3 s5 Z" ^, g6 V  U5 G. ECaspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。

3 a4 s( q% M5 R. L' P
& C3 f9 A: K3 `8 z0 @5 ]& @! \3 _
9 }5 V7 [5 C+ I7 O6 O6 ` 特色：
•MOSFET非线性电容详细模型
$ p3 o) C+ l) }•IGBT拖尾电流模型
* p# T+ O- {: v' `. g2 V; U" B: h•二极管反向恢复模型
•以快速损耗预测模型实现快速仿真
•与热模型耦合
6 a& E& Q! b% k; [•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。
2 H6 F3 y4 c; j0 S- h, t
- c1 P% {# O$ o9 V: a" D  E

  Q0 j) T' D! d- p  g+ n
. M! w* p4 Y# z8 _: T9 l1 `. R
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。
2 |, n" a, |5 j& W  a. D# l
9 e/ M; ]: U. O7 p% v

◆散热片建模
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。
带散热片和隔热层的TO220


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IGBT结温详细模型



特色：
# Z- z7 h7 c, F& Z9 V•散热片模型与半导体模型直接耦合
* o& g+ H- A; i$ z0 o- D# D•预定义导热材料特性
" F& D- T  f; }$ A# _•现成的散热片模型
- T. d0 ^9 b$ m7 Q  K5 n0 j; c•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
6 p2 z. p/ p! r+ d5 w* T, E热模型
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。
1 e8 _  @: s, _8 x9 h- L5 p7 s
" ]3 x; |2 W. o! P/ m1 r  ?

( ]) u. g5 D: g9 s2 ]2 G- J

7 @, \1 [7 u, l3 w
/ E$ f2 Y7 R2 D' H4 H5 k, ^" |# w, K
% p+ ]; f* m/ _) l% l+ Q3 v/ q8 U+ ?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。
! y6 G) t( P$ {9 i- w" T


◆汽车动力管理
2 j, t4 A2 z# X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。

汽车动力管理（含负载突降）
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! O! G, D/ I* c2 b2 oIGBT火花塞点火控制



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特色：
2 p: q: _! L+ d•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器
•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
& W' N, p5 N( y% D•高压火花塞模型
3 `6 R. [- b9 b: D: @•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
3 b) W6 l" J$ ~$ {4 K# L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。




* d! {2 Q; E' Y8 R: m( ^) X% |" @$ ]
总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
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◆绿色可再生能源
: q% W6 e, ?- c8 a( f% _8 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。

4 @) l4 I! }/ H6 `9 T带逆变器的太阳能以及电网供电线路
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& i0 b! H2 O6 H/ E. K% e- [
3 f3 ?1 f2 n' V" F1 u7 H
$ X1 `5 ?( l+ i7 \: u风轮机模型




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。
, `! {+ y+ j# v5 q: `" M
: o3 V" U' Z* K( a- n
; `; \8 V! C" X7 n) T7 e
  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
  q; Q. X6 l' x( f: e) a, U• DFIG（双馈感应发电机）
• PMSG（永磁同步发电机）
• 行星齿轮、刚性轴
0 l5 J- d. L$ Y4 @• 风速特性
* Y2 x# Q; Q. _- ?4 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
, Q' d2 U0 z' a燃料电池
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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3 `: l' Q+ p+ D: t
; {# P- V0 g3 `/ S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
1 r6 G% F! S+ `* a
7 w/ _* ~' x/ f  \9 @7 I1 h
7 W4 {. ?5 |1 S# X7 {  C) P$ X% a    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