分享一款好用的新能源电力电子及电气驱动模拟软件

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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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9 B( `8 H) y- S; n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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$ b/ U* _4 V, n; `# g$ xCASPOC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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9 _5 A+ e3 l4 D5 R/ Z( W- b◆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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3 G2 s, X/ L4 Z4 E6 i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。
  g+ T5 u, ^- k; C+ q! T! D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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特色：
•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。
7 P. @/ R* j1 C•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。
•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。
( [$ p  s  t  Q: g8 x( R! w电机：
. i+ d8 V. z7 i+ y•永磁同步电机
" E' o/ S% N, e( m0 \8 Z•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
•串励及复励直流电机
•开关磁阻电机
' Z$ j4 L* t  i, H1 B0 B•同步磁阻电机
•步进马达
•车载发电机（直流及三相）
7 ]+ A) c2 J5 Z/ L5 `* C0 w机械部件：
# l' v0 V3 N9 ~. q; w•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。



7 E6 ]; W8 v5 n, Z! _( B◆数据交换与FEM协同仿真
  q& w2 Z: i: M) l3 [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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0 Y) K9 A9 T! K8 t% v& _# PCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。


1 _& V1 g* M& O5 P0 ]
2 Q% N) g0 w' d9 _特色：
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
8 \" u/ W- V8 G/ M! o• 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 F1 Q' s  C: \3 Z3 u; t% p: l• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
. \* H5 ?' M; |# c$ ~( o. G# N0 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。
线性执行器协同仿真
7 K0 l! q, L$ ~+ M$ P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。





% t/ ^9 H+ u: _( Q9 Q- s9 c1 v# ?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。



◆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
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$ v4 r( H+ g/ U4 U. w* ~0 T


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& |( Z' _- K4 @% o$ i半导体损耗快速预测模型
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MOSFET详细建模
, G( i& P1 P$ V: RCaspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。
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特色：
0 e; Z+ Y3 o" u( F* y•MOSFET非线性电容详细模型
; ]  U2 U) ?5 b•IGBT拖尾电流模型
•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
•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
二极管反向恢复
: i9 t! {2 D- g+ Y, }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。
* z( P0 Z4 \: e( S

" J! F% X. ?5 F. o! P


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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. b! O6 i, V+ f/ ^+ N4 s6 r/ V◆散热片建模
0 m0 w* W* v& F$ Y& P  M% O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。
7 ~+ f  ~: v* v& N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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特色：
* K  w- k2 c: K* V5 k+ `•散热片模型与半导体模型直接耦合
•预定义导热材料特性
/ K% x' X% B3 t4 I! Z: T6 `) d•现成的散热片模型
•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
热模型
& J% [2 `  \; D1 d# `% w9 S' n3 Y5 m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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/ _5 i5 P. v% A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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+ w, ^) F( m, h3 Q) p  n+ L◆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。

: d0 G& \& k0 V1 \- J2 P汽车动力管理（含负载突降）
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. L9 @' g) I" e4 {0 M6 s0 N  J( }8 y
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: E. ]1 b$ T' a# v% |# d
IGBT火花塞点火控制


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+ C; C& r9 r- E( ~% U
特色：
2 U1 w4 E$ e# w6 T' y) Z6 ~! `•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。
& C; J4 w, H! e+ Q- C* j•高压火花塞模型
•双向直流电源的限流与电流效率模型
& O6 r1 o, D9 ?$ ^•动力管理传动循环
双向直流变换器
) n) n3 x* b& }- E$ n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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◆绿色可再生能源
' S5 a& C4 ]3 ]" R& x4 u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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- t. x9 F) e" v: H' m" c9 U* o9 e带逆变器的太阳能以及电网供电线路




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1 x+ `5 ?' L; g- _4 H) s0 \  Q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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: a8 Y1 `! N0 f' H6 z  特色：
• 负载依赖性太阳能电池模型
( y; v0 H+ d* L4 q- A* h* K% x• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
• DFIG（双馈感应发电机）
• PMSG（永磁同步发电机）
• 行星齿轮、刚性轴
• 风速特性
• 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
9 k' \$ q" o: G) A, v7 o+ g* V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。




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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