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[分享] 一款好用的新能源电力电子及电机控制模拟软件

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发表于 2010-5-4 16:21:03 | 显示全部楼层 |阅读模式

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电力电子及电气驱动仿真
5 Y: q: B1 t; k) `
* f8 n% c2 J! u0 s
$ V. R; D" ]  t4 nCASPOC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。7 m: h- @8 a: Q6 g/ j' r& ~9 G5 V1 u
 
3 H3 p/ m  M, v! B- R% V/ j2 w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。
$ r6 k+ {. v6 j- o ' J# z: |% B7 `
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。
4 N4 c: o& |! ]6 u
9 [* k! J( f  l/ ~9 {  A
& S$ s4 w7 j2 X. Y◆运动控制与变速驱动装置
$ |3 f# N% Z7 y5 t# z$ ~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。
; ]4 L- C' \, B( \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。2 f7 ~  A+ [/ d, N4 c9 f( D' ^
0 e6 W# Q( N0 C; B% [( Q
* e5 W7 Z7 }& A' h

' v$ Y. r* }8 e4 Z$ a4 P5 B$ u& r5 Q4 a; W4 |) e
4 o% f" Z( A7 y
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。
* u" O( v4 a2 u5 t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。
6 c8 B3 f& {4 Y* r1 ^+ Z
& Y; N8 o1 {; ]. z1 [: ]
( H2 p: L/ c5 R8 x
" z* v9 O4 t+ f. c  m% G 特色:/ D* }* ]- e0 W9 @; t( e7 B6 N8 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。
( W  z7 E5 M0 Z+ D•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。1 X, [: [" ~; z# ^
•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。0 Y: @5 M$ W5 Y2 \/ }9 `
•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。
. u1 U* F8 j1 f# V4 }. p电机:
0 C& N) [. |; i4 v! P; y+ `, L% t•永磁同步电机
8 Z* @+ \- Q6 d- r1 {5 ?! d•感应电机(鼠笼式、线绕转子、单相)
- o6 T+ Z5 m4 _! ~0 n•同步电机与发电机,永磁及外励磁
2 }& D% I' A1 p1 x•永磁直流电机
) G) A* _  e& ~/ l4 h" Y# S* E. V•无刷直流电机
3 P% x/ F% k8 n) D6 i% i•串励及复励直流电机
; k. V7 l; Q0 O/ y•开关磁阻电机
% l, L6 W3 h  D+ z% f$ G1 B•同步磁阻电机! T/ b* V3 h. q0 u4 m& i3 M
•步进马达- c; B$ V( V+ Q' K
•车载发电机(直流及三相)
  J% U- z( Z9 S& M机械部件:
8 X! P2 {4 @% b. k•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮% u0 L" c; C1 J3 V' M8 H4 Z
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载+ k. T5 e1 P5 l! W, \
•速度、扭矩和功率传感器6 r  y  }% r5 j% ~

5 h9 z8 p+ `& n4 E1 @' ^" y总结:任何类型的电机均可简便、快速地建模。
9 o( @! X8 G. D5 j% c2 y# h/ Y0 {' g7 z+ c

, M' y3 j! l* P) C7 L* B' e5 K, m4 N
◆数据交换与FEM协同仿真) Z# @0 B4 R6 r( u
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。
3 ^) ^4 i0 f0 q; B
3 u2 v* S6 i& W; g; D* s- |7 tAnsys中的开关磁阻电机- s  V' q9 ]$ A  F; n& F$ v$ K

- L2 i( q( R- z6 g2 o7 i. ?. a1 P4 {, v( y" P* }+ c
- }+ Y2 M* S2 {6 W2 X

4 B& m( ]4 \6 ^1 b( L! i
0 q& O1 q6 a+ M; Q2 m, j7 pSmartFem中的永磁同步电机
- m( P* U* y* R5 z
1 z' l7 ^/ r# M- N% ], U: R3 n  ]* B" u6 N  W3 q" e: x' l
- u4 L) R( U9 t- c

+ c* K& i& P. |+ I% U+ k) A+ z' K3 y! T! h, @8 T+ {0 g

. O7 j1 w/ y3 H- w# d0 l, [4 sCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。
7 j* R; V  |/ D1 N3 E; ]$ E" o8 }" E2 P" Z; o, |! ^
* F' p  H# k9 p" ]* v/ N3 T5 ~7 N

/ x) n# i5 f+ e特色:
& I: h* x, S8 h# B$ t• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真/ P; I6 o1 J$ j" t& q4 I& K
• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗$ x$ u4 \9 r  B* }+ l; k
• 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/ E$ Q6 M( _" C0 l
• 静态参数、查找表和暂态协同仿真; X" X$ H) L* 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。: w8 |* u9 m. h. |$ Y" w
线性执行器协同仿真/ X( q, C6 {8 \! `- ]
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。
+ n9 d0 z* k- b& W9 l, ^- ~. j$ K" I+ w* O( O2 C

5 y$ [; i) o2 {2 C" V4 M+ m* X, K; E8 _- q
) E1 Y' d7 p+ i% n' t1 |) a( ^

7 u$ H2 v+ ~# R5 L- f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。
1 i! _" H" \  f8 I) I( H
+ X: g8 `# M* w9 Y( ~
8 Z, Q# _' g: I7 W( s+ j. ?( ]- _6 {1 s0 ~. i5 I  E
◆详细、快速的半导体建模3 S9 ^2 Y  f. C: V9 K) S
采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”,优化电力电子设计。. J! R+ i) X" A: `
6 Z1 Q8 q$ m% \8 c6 i
IGBT逆变器损耗的快速仿真
+ J8 ^! k+ \. e. K. P! [2 f2 ~ $ y) G  ?1 h+ ]+ o) j, n

% n3 p4 A3 b! p
* }" y* l! D% _
5 G) X9 l0 Q# n" [0 b, _
! n4 W3 F% q* W5 w半导体损耗快速预测模型
7 G' Z3 O' W$ j, o3 I- B : `5 W8 G! ^! ^6 y

/ }& z5 I. f4 ^( J3 L$ Q# X9 h' g0 d* c

4 Z$ O# a+ Q/ p) V# K. E7 D8 W
: O) n: M: d. `# [MOSFET详细建模1 e0 [. w& t6 M
Caspoc中的MOSFET详细建模,其中显示了上升与下降波形。+ ~# D8 I% Z% R/ u
1 @& l7 F7 F/ O
) v7 G0 }2 C, {, g5 W
8 Q7 _2 r' e! Y9 x3 J0 B- s/ _, c1 F
特色:
+ @+ \' }9 I' @# Y: f" d/ V•MOSFET非线性电容详细模型
2 K9 D! G3 h5 [•IGBT拖尾电流模型
' J( ?7 V; ~8 C$ X•二极管反向恢复模型
" T4 W0 [( Y& y/ w' r: o8 {. P•以快速损耗预测模型实现快速仿真
5 }# [9 e8 y  w% _+ |3 N( J+ l•与热模型耦合; n! F& o9 s8 O& Q( k. b8 u
•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
& ^7 r7 W# g0 `二极管反向恢复3 s. F: D4 E% v) L2 G
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。& @6 ?# O) [! _+ G5 J

- w3 K8 y( ]& f" J) }3 X4 C9 R3 k: X4 Q( m- T7 Y) [- v+ t1 g
" x& _( L3 }! |1 m# x

; ]+ @8 m$ ]7 J% l% r ; D9 ?4 l8 U5 e% D, A8 v1 g! o! g0 J+ l
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。
! r, ^9 I2 k9 Y! y" X: h: n; v/ c( L7 p5 e
/ M6 Y; f1 _: e. O

; }0 \# D( ^2 q◆散热片建模
- ~- R( P4 b/ W% T3 B! P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。
& Y* d* B/ D5 X/ P, q$ a4 d/ s带散热片和隔热层的TO2200 [! t7 ?2 p$ k+ P9 {

+ k( Y' x5 r& P& x6 i7 w
3 q2 _  f0 r6 |) ~1 w# }! F: I" }( g+ k4 ]4 d: j. N( k+ r
7 P7 N1 k* a# m* g( \

' i! b+ j9 R, @- w2 iIGBT结温详细模型# o* q3 ~7 [6 U: H
8 E( j1 u0 Q" V. g: r' ]6 s
/ @/ A$ ?6 T5 I* p; D# u- p  ~

" S6 K; r6 @$ Z) i' ~/ E特色:
: @4 |# B% b+ k4 G•散热片模型与半导体模型直接耦合
( N4 f/ j+ B8 G( @; ?; b0 A1 p•预定义导热材料特性
* X% O2 e0 R' K•现成的散热片模型
' V- H* i) ^' e: N$ D•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
; u/ Z2 X1 x) C$ V1 O热模型
4 W$ R9 y& ]/ j. J3 _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。) a# |6 a; \- S( @: c5 }

4 E( J8 e& o- o* F& }( x! C. W
! ^2 q$ P- @) t4 l' H5 j
0 s7 ^" D: R& r. u& k2 k' u3 {9 l" W% r) M
* ^$ w7 {. S& v( _0 A$ M

2 e3 p  ?. U' C" v1 K 3 y' G) n0 l" M( B1 V9 \0 j& c
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。
4 v2 ?; `  U4 M0 j. W$ R& w, M# N* A3 K; {& ]
) P( E% v4 g0 ]3 k

+ h2 J  q( Y9 n. g4 E◆汽车动力管理
* A! b2 g) F; T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。. j( }& H0 v0 F1 \! U, y
; v5 z4 f9 p+ f
汽车动力管理(含负载突降)
  ~$ @6 R* V% c0 C; C  ?# k" J
: m# ^2 D; P. X# ?2 G' r0 d: L+ w3 p  {
: ^; g. E; Z# }$ F) j
, W1 X1 z! {; }* c- t2 z

. W# Q( h& A) n; L( d9 B! \IGBT火花塞点火控制2 ~- d: a8 M6 `, z0 @
6 Y  o6 T$ e2 t1 Z2 ]+ ]* p
. ]0 y2 d1 O! L7 _% J  U& q& s" ?

- M+ l4 W' g$ N4 ^( C3 C1 C0 [# ]  u& g
/ {# v" ]$ e2 B; O特色:0 N! }; @4 V* t$ B( `, |" Z2 r8 R
•发电机详细模型,包括六脉冲整流器和控制器
4 O# k$ ^+ A3 D, b•蓄电池荷电状态(SOC)及充放电阻抗模型。2 f1 O, P4 I& H* E+ F1 ^
•高压火花塞模型
" [, C! N$ }" T4 |2 \$ s•双向直流电源的限流与电流效率模型8 J% q( a) R* U
•动力管理传动循环
( i  V) K3 @% j- F3 V5 \( L0 Q- I双向直流变换器: j- P9 |/ O4 s
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) {( G# i  V  `! h
1 B9 K  P/ E5 \$ j7 O* p
! c$ ~6 g$ r! r/ x+ {- X" H" T; a  ?5 D
& C, Y" K& e. f1 J9 N

& E0 J* E+ E/ f( Q5 M* P总结:简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
, M( J7 D6 S% a
' c, l' p) A( r- F5 V$ m* z% Z$ r/ _ % q$ j3 o! J0 i  V! T

" `+ G% v: j5 m+ _% [: Z3 }◆绿色可再生能源
1 O& U: D8 K5 z$ j; {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。% y& N+ }6 a; N( g4 i$ p

( n/ e$ }7 L" Z: P# d带逆变器的太阳能以及电网供电线路) X- `, }9 I) d) q
; Q9 ]" F+ l& v0 Q; y" r9 H
8 ]1 Z; I. k. B5 y& v3 `& Y8 D

  U; o- K; {1 ^6 f6 Q( {9 M" c% j8 n- k* S6 J' {7 a  h% O
  |. E7 E4 c7 n8 x8 `1 A' B% L2 H
风轮机模型0 x) d6 W4 h4 t  w( f

8 U) E" d3 |, U* `' e0 J) Y6 x1 D+ t5 i, C5 X( p+ x
) m# K5 _' p8 Y2 R/ `

& U9 j1 A2 @8 Q9 o 双馈感应风力发电机
# ?. T3 T# v2 C. y# ?# @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。! p$ Q3 ^( E- r, J
$ P1 W! V: a+ R* h6 Y3 b- F: G" D
; \# [9 h+ u6 ?% j. f) z
/ Z4 ]+ p2 E( V; u; O/ E2 w. M
  特色:
7 H% f- C# k) A• 负载依赖性太阳能电池模型
3 d4 Y+ t, f) c+ s0 G7 G( F• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
' ~$ D5 n1 }* Q, j: R• DFIG(双馈感应发电机)& \! @0 B' W: [# M# ~' v
• PMSG(永磁同步发电机)) c$ U' h2 b8 K/ H1 a
• 行星齿轮、刚性轴
6 m! g( j+ U8 `; @• 风速特性* {  o6 P* k7 y3 e& U4 h0 {
• 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+ r- x! V! W; R7 K' Q& R2 W
燃料电池8 R5 a7 m. |& x8 D  `! \+ X
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。
1 q9 r, i/ H3 L' p$ a; @7 @) z: q6 T' R
$ N* m8 }; K: x- q7 F, j
3 D7 H" G' ~8 l; Z

: u  e) E4 H) `; A/ T% k. N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。
+ e  ~/ K; _) _- X+ Q9 `0 @0 X
9 P0 |1 D. ?8 ]/ o; l
7 _5 T/ V5 i  d 若您感兴趣欢迎联系我  010-68221702-615  15810593370
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