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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% [+ [/ {! O. }8 x; w7 `! zCASPOC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。
　
* ~! R; e3 \  L6 UCASPOC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。


◆运动控制与变速驱动装置
2 P/ ?5 Y, y# o' p$ y( p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。
; c3 n: R* d  _# v0 Z& Q! j% {7 W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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1 w9 b& S2 Q# `* w9 R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。
6 C' C0 L9 O! X6 `$ L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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; p( L2 x% @7 y$ _9 q- c 特色：
0 P. B# T2 b$ Z4 v- @% c/ D) B•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。
, ]) I. e- Z: a# A6 t•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。
•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。
1 g/ A. o! g& t( ^电机：
( d6 k, T) P% E: t/ s# p& |- u) |•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
5 Z4 Z1 ?; T3 _0 g•无刷直流电机
$ J% u( ]( i' @/ r•串励及复励直流电机
3 a1 V# h$ R- C( L+ E1 K! W•开关磁阻电机
•同步磁阻电机
•步进马达
. i7 E* q% Z$ g) O•车载发电机（直流及三相）
6 X* N+ z% [& c5 D- D机械部件：
3 n) a% ~9 N  N$ v( i. N% Z: c•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
( x! Z% i; ]# r- i2 s; N
, h  U# F- Z# u) n+ \& p1 q1 g9 x总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。
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◆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。
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' ~7 m7 {( ~& h  O9 uAnsys中的开关磁阻电机
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6 o0 D3 \; g6 ^- y3 f3 p; ^- F
, _0 l  B2 A% }- o4 U5 c8 x' ^SmartFem中的永磁同步电机

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; t$ z& ^$ Q- }) a# m  e6 z) z& C
6 T* ?+ e) E0 B9 m( GCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。
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+ w4 h) A( j4 s& s5 k
. o6 i) c1 r3 t; N/ l" u* B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
• 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
/ v1 S* z$ ?" \$ l9 ^% p• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
( I6 m5 X6 ~% L( U" G• 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。
- @5 n0 u& ]1 U( a/ I线性执行器协同仿真
4 f1 r' W% d2 n) b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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" V0 G* G- ?( K◆详细、快速的半导体建模
/ S( t8 ?# u  n2 `$ q8 N( @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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半导体损耗快速预测模型
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; }: i) v" Q( e. S. A: fMOSFET详细建模
4 ]. {4 P1 l1 x2 CCaspoc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：
% n' y7 q# Z, Z•MOSFET非线性电容详细模型
•IGBT拖尾电流模型
$ U" [0 u0 C5 N& t+ _( I, k•二极管反向恢复模型
2 [3 d! A5 y( O) \•以快速损耗预测模型实现快速仿真
* [3 C+ `2 Z: S0 C: }* Q3 @' W•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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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 x3 R  \' ?: D7 U◆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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, H+ X0 M, |$ w3 T4 G* ?IGBT结温详细模型

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/ Y8 q5 m3 l8 ]8 M; l8 s特色：
•散热片模型与半导体模型直接耦合
•预定义导热材料特性
: Q0 v8 H8 e. M! z" _: p! ?9 T: Q•现成的散热片模型
•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
9 k6 y& p* A) u; U& H: d$ G热模型
8 X# u8 M/ w. X9 ^' D& h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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, S1 Q2 x' C: \" V4 _

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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◆汽车动力管理
5 I+ c8 n- T* s- K* w/ ~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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IGBT火花塞点火控制

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+ P0 p8 U( p+ C! F6 t特色：
•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器
! u0 p6 c* U. _' O( W•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
) Q# `' N8 `/ M& y•高压火花塞模型
% }- m6 G* M% u& Q( E5 g  V3 ]•双向直流电源的限流与电流效率模型
, v& @5 Q0 N1 v7 e- I6 t' C•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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总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
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& w$ k$ s# l0 z, V  {◆绿色可再生能源
+ |; R( r$ |; {8 h, x9 ?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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风轮机模型
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; S7 C. K' ~  B 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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  特色：
* P8 d6 c! U+ S5 W$ ]1 x• 负载依赖性太阳能电池模型
+ R+ d% a* U) z1 a/ v2 g• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
9 d" o! @3 d0 t2 E8 b# P& |• DFIG（双馈感应发电机）
+ F! B& R. M$ D8 \# B  K: p& }• PMSG（永磁同步发电机）
• 行星齿轮、刚性轴
3 \0 k" n1 A6 ?5 r7 {• 风速特性
$ j5 d+ g/ K& V5 z" d% D! \: ^• 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
燃料电池
1 B0 G0 ~% t& I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 R4 l5 z2 Z, v! `7 l
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5 A" K1 A& h0 C. m7 c# u6 {
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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