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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/ w! q7 \0 I7 o% 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。
　
0 J! N/ r9 J* q: A8 N8 y; r$ z1 U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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/ ?9 m/ ]' h) ]; sCASPOC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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! `$ {. a1 O0 j/ P◆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 L8 W1 s3 D  a( f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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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。

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& K0 N, `3 w- ]2 n3 R5 b2 u. Z9 m 特色：
0 h& I* Q, T- R2 ]9 Q* P/ `•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。
2 T  C. Z& X% K0 m# T; N/ ?+ 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。
6 u7 [# d% Y, {电机：
% l3 z. ?6 Z. ]: y) m6 {•永磁同步电机
•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）
7 k# R% }1 t9 s" v, y8 N3 {•同步电机与发电机，永磁及外励磁
+ h! c* I8 \8 Y9 W" C6 j•永磁直流电机
•无刷直流电机
•串励及复励直流电机
6 e: S$ U: L8 S: |•开关磁阻电机
& Z& b7 t4 ~% e0 q- W7 E" x•同步磁阻电机
•步进马达
•车载发电机（直流及三相）
/ P5 k! [" b8 ]机械部件：
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
; Y1 l7 J% J9 T' f•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
9 H  H' t4 J5 I; l4 ^7 T•速度、扭矩和功率传感器

总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。



◆数据交换与FEM协同仿真
$ H. n$ |$ ^( m7 o' i4 s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。

# r4 E1 D: X# K3 i" g2 oAnsys中的开关磁阻电机
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: n8 d: M- w. p6 V: v7 m$ n
2 Q% Q" h0 p8 b' {+ m& \8 ESmartFem中的永磁同步电机

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8 Q; Q2 e" |9 o" ?; }' |


' N; x# |% O) ^2 a  f) e9 F/ a
" C; _0 [/ D8 n2 b5 U3 P+ ^+ G2 D+ BCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。


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特色：
! m7 e! K$ `- ?$ ^, u• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
* ?: h/ e' v& V% Y& C* @) ?• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
) O' P5 Y/ c# x• 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
/ g( K; X2 A7 v- X7 h9 C" J• 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。
线性执行器协同仿真
$ ]: }; I8 r% }3 i  y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。



◆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。
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IGBT逆变器损耗的快速仿真


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  J8 q- y# R/ Z1 O3 o半导体损耗快速预测模型
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MOSFET详细建模
Caspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。


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3 F% W6 f0 ~5 t- N+ ]0 h 特色：
•MOSFET非线性电容详细模型
/ d+ l5 J" ^4 E  ~3 K' d•IGBT拖尾电流模型
•二极管反向恢复模型
6 |2 _/ z8 I8 _: @9 }•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
" ^9 S* i( u  _! T7 v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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$ x7 c8 v4 H3 i! g# I. S  N. u) f  G
- R" ~1 p, Z0 |0 E% e- F8 ~7 T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+ U$ l0 \! M8 w: _6 G/ v0 Q
, t. O* e- R3 ]◆散热片建模
# j) P$ l& e6 k7 u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

) M% O5 a$ F, I2 N( ~, t
, w9 _$ C/ t# c3 G$ C4 z
/ I  x7 |) ~! W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
•现成的散热片模型
•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
6 }, Q8 f. Z- a) u1 u( R0 e: O热模型
7 l& v0 f( Z% I* A* [: Z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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6 A  n( q1 N+ p+ @+ u9 Y) z4 U) s" b
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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
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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: d; I! S$ N0 F; I2 h' l1 g8 mIGBT火花塞点火控制
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特色：
7 Q" M! R/ x' W+ ?•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器
) k/ Y, Y. a/ \' q8 K& t•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
* @) p) |5 e# a% q4 [, f1 |* a* B# P•高压火花塞模型
# ^# v% x1 M- b" i8 t' Z3 \5 K•双向直流电源的限流与电流效率模型
•动力管理传动循环
: U# j  S2 u% [0 Z( x% X0 N双向直流变换器
8 s; v0 e: R$ _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
9 x" H2 C6 e4 W8 ~! b) g5 g. D$ P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。

2 }6 H- q0 M$ L( s) R$ X! F带逆变器的太阳能以及电网供电线路


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1 H+ }6 K" i! V9 K2 \风轮机模型

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双馈感应风力发电机
. u7 s' V* c( `6 f# n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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. S% \, s" o* b* Y" z+ {6 H
1 d4 Q5 F- @) X. C# _9 y5 ]
  特色：
) x- }1 }! E9 J' z% f• 负载依赖性太阳能电池模型
- l1 b3 m2 k, t/ k* B- l• 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
0 X. P4 y; M; |; {( b• 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
& x  V; n+ j* ^. A7 X2 [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 q* d: R' c& [. j' ?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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