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


% I: F. N- \3 g( Z6 L9 A! JCASPOC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。


" g/ t5 f/ R3 K* r/ {0 P4 X& f◆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。
6 O- N# h9 L, Y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。
. H: i: z0 c2 ]" I. T3 C, P
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. Y% ~/ B9 [8 \7 c- h2 m0 z
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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。

( f3 k/ F/ U8 G: T3 v
8 A: ?* f9 n2 e% ?' m
1 z' a2 k+ O; M  } 特色：
# y& k# q/ T! i  ^•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。
9 b: J# r. L* R9 h" V•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。
4 g# a, J! v8 r3 g•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。
3 H: D7 ?* B! q  g* 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。
% u  i$ q+ j2 ^* s) }电机：
" Y6 J. w+ G) A2 ?•永磁同步电机
* M& Q% C7 Q8 X7 e) K! \& q" I•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 S9 [$ i" V& x% r. @6 n. G•永磁直流电机
8 t" ?4 v- b0 X* _' n5 V: Q: J•无刷直流电机
•串励及复励直流电机
; G  t1 f( V! n$ u8 _•开关磁阻电机
5 K; w4 ]. [3 F2 P& Q) v: n•同步磁阻电机
•步进马达
% `5 b; o0 `5 L9 k4 {( E( ^( m•车载发电机（直流及三相）
2 E  Q3 G: I4 I3 |' N, a+ z机械部件：
$ c. I# {. S+ o, W# B4 E# y) j; [•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
8 _9 D1 t6 O1 o/ U4 x•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
0 H" J# d2 Q# a•速度、扭矩和功率传感器
8 n) s( Y2 k7 I$ q" Q5 ?$ U$ `
3 E. u' [$ @1 m! s9 `& [! @总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。
+ f; U0 O0 _% v+ Q+ h. m% E
! j9 l5 t& P; x  o, |- l3 Y
3 R& U, `3 E8 \' y. w
◆数据交换与FEM协同仿真
* w- h6 D2 S) z" m9 ~8 J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。

1 k9 _2 \! e1 w" N7 I& O1 A. @, oAnsys中的开关磁阻电机
/ G  ^+ P2 r; h* Z& J/ c; w( ~9 ~$ ]

' v. E% f4 U$ ~. o
- Y& }3 N/ M: J; Q5 A; m
5 s6 H- G, H# q
- ?. a0 V0 T0 @+ HSmartFem中的永磁同步电机
8 t9 @7 B( W. I5 L0 B$ }! P  i: X
+ m' w" J# u: |  r6 K9 D( ?
: v: D: m0 Y  y; F/ L" w6 A


2 R" l5 s' V: Q, g$ Q$ [
. J4 V7 {7 Y1 tCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。



- ]8 `' v+ ^2 V4 n# ]0 y3 U特色：
  L2 l7 b/ `9 P, y0 z( N9 z• 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
$ G( s: i/ B' d$ Q& V• 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
: A! D! D4 x0 _2 X2 c• 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。
* r/ U2 y3 @% l- Y: F线性执行器协同仿真
) z4 B5 ]/ {4 L5 c; M4 u) [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。
1 J6 f" Y9 [+ K/ l7 b6 t3 l( e, K( B
) J8 j' t$ J6 G4 u8 w8 K
. o! k4 z0 H; V) B# f: b
1 m0 ~" e" ]) {1 i3 x5 x7 D
- s/ J2 X2 @5 s% P! |) c+ k
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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* Q& P8 M5 X  m2 q3 \  S, k( \" x
◆详细、快速的半导体建模
. i' l4 ~& x1 u; }- N采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。

& G. I. Z/ Q8 s' n; b1 PIGBT逆变器损耗的快速仿真
/ e0 N2 x- n2 A% V# Y$ o
2 M' P; k0 I9 Y& T

% ~, U% C& f& J7 Z# j

/ k8 v. `% L+ q+ @3 b% h半导体损耗快速预测模型

" j, `/ v2 V, c& @# e- Z- {/ A; y
9 _( G: u2 Q- u! E& l8 ~


& o5 b* W* |( b9 y, ?! ^% x9 uMOSFET详细建模
, _7 p1 e; J+ W* I) T  X" O# KCaspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。


% x6 I. t7 _/ h7 I# Z; l
特色：
' V+ N8 d: C4 l- ~/ Y, c•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
0 m7 G- D. }$ h3 C: [& A•以快速损耗预测模型实现快速仿真
0 ?- E; Z1 {5 ^9 o" u•与热模型耦合
( V* K) f' ?0 ~, p( j" d3 C•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
二极管反向恢复
, B0 J/ ~/ [! X  K1 t: u: x8 p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。
5 c. w2 P: b" `+ I3 S9 a) M! B! d* {
: S" y0 _9 j7 [& p' L3 \4 L3 c
( o9 V) ^* a- I. M3 E6 d8 X
) z, B) n6 J0 M; G2 s: h
( N% N5 X, k, J3 w
5 O9 G9 Q- A. T0 \& ~/ @. n2 @$ A- D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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+ L: F/ B; ~" w  C◆散热片建模
& X( B6 O* `8 G& W1 }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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$ s9 z& l: M' B& T9 }
8 E! q) g7 M. t2 J4 R5 h
IGBT结温详细模型

$ V9 ]( C) ?$ N' y# e0 `

特色：
3 F, i/ g4 ~, h& \( k% p•散热片模型与半导体模型直接耦合
•预定义导热材料特性
•现成的散热片模型
/ `1 c, {; H# t) K) O•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
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。
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# `! Q. }: N0 y


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( p( a0 Y# [- j' a2 [/ w
8 x9 l/ h8 w' X) l8 {& s1 A/ o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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3 `7 h0 ~! y3 Q# z◆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。

4 ?- U! z% Q7 X% @. {7 `汽车动力管理（含负载突降）
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* U3 X8 e, [5 Z: e1 Y! m7 jIGBT火花塞点火控制
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$ Q4 m) d( B+ d# a  S

特色：
3 f  U1 w! X4 F4 E% `6 a' [•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器
  G- e# |& Z4 r! C) O3 `9 X. j•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
•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
$ s. o2 P% t) {# L/ j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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. E, p& f* W! P5 K, J



总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。

0 L# t1 ]7 @6 C7 x! ~& C

( N* Z& J/ `. V  ]◆绿色可再生能源
1 V0 Q2 v5 h2 j0 ]% h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


2 H  n* c: d* p8 t* g

% Y, ?. U/ ?- B- y; o 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：
8 _8 ^6 L) D: I* P6 u• 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
• DFIG（双馈感应发电机）
• PMSG（永磁同步发电机）
• 行星齿轮、刚性轴
) R) j1 w1 C. {6 Y5 F) w* v9 l• 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
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。
$ Q- T# B' d' Q5 B- m1 ?, A

9 R9 s6 j7 {* d0 |6 d2 w1 u

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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