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。
　
3 `; W" X$ v" G/ J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。


◆运动控制与变速驱动装置
3 G1 P4 y8 Z3 c. m1 d& X, o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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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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* U* ~+ r3 I/ M& s, u2 F' o, z/ \ 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。
. o2 e1 ?$ p, X& }) N# W/ R" T•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。
% D# w6 f2 H: S2 P0 O+ H! w•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。
电机：
4 h5 v% d- N+ \/ P9 D3 C•永磁同步电机
' L; q5 A4 N3 z1 J, o•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）
( |+ O$ h" W  _•同步电机与发电机，永磁及外励磁
. u( c  H) G0 a' }8 d* {* y•永磁直流电机
% e; F1 ?" G0 ~3 t1 n' Q" _5 Z•无刷直流电机
•串励及复励直流电机
6 ]2 _; I+ x9 ^# [# x1 z•开关磁阻电机
•同步磁阻电机
•步进马达
•车载发电机（直流及三相）
' I9 k1 q; P1 |" D1 B5 h机械部件：
•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
: J5 L7 p* f$ _* `) @•速度、扭矩和功率传感器

4 x0 u/ `& L2 {1 K0 g" K5 Q总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。

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4 `: ^, R1 o) }, U* h. b, F) E
& y: P6 Q& c: u# U◆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。

3 i/ ^: K0 u# b+ lAnsys中的开关磁阻电机
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8 V/ p1 b5 G& b) P: C5 q. dSmartFem中的永磁同步电机
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0 _, [5 m  a8 B7 ]; X  Q6 q
) \& Z, }  n" j3 E+ @" iCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。
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) u8 @8 L6 I6 f. K: b& ~
特色：
; X- @0 D% l/ q2 w1 D3 m! C& X% F• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
8 d: K. S1 \8 r; F$ b0 s• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
5 M- ?! n% T- F! [$ J1 H• 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
/ H  C0 u# W# c% N) d2 T7 R• 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。
4 U9 c+ p* j4 [4 y6 @/ }线性执行器协同仿真
+ S: x6 V' x8 T/ D4 I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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+ v0 _" |& [- |/ [+ n2 l* _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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◆详细、快速的半导体建模
- n) N% F8 S: [6 W采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。

3 d3 y3 |) I% O( ZIGBT逆变器损耗的快速仿真

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; H) H- Y! }- q6 e半导体损耗快速预测模型
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MOSFET详细建模
: W8 \" F, `! dCaspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。


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- x7 S! J7 v5 @  q  Z 特色：
•MOSFET非线性电容详细模型
•IGBT拖尾电流模型
2 }5 i- q( |" u•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
& x; t$ S! G3 a6 R% a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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9 r0 X+ z. W0 t6 K- P6 z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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' r& B; C$ k+ y4 b9 n0 V! d6 u! k◆散热片建模
1 k$ H  K# O6 e  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。
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：
•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
' T) R# T, Q+ M: F9 n  f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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2 S: S6 a+ ~* J$ x$ X! K4 ^8 C
. U& ^3 E2 h, l$ i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
& }0 S$ Y; V. p( I' u& l, _8 e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




特色：
•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器
/ m. t4 h: E4 o•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
/ w( E8 T3 p3 S6 _1 S•动力管理传动循环
* u9 ~/ C  a" k/ x9 H/ E双向直流变换器
9 R$ k' ]  T( N8 R2 }' H6 N) g* y" a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
0 G* y. D/ z" v+ L5 S1 q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。

! G  X: R4 ~; g2 J) `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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3 ]7 Y/ l9 S0 d  h3 ~ 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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3 M9 u! _: P9 c8 T' l  特色：
/ y" r4 f8 C( A$ r& K3 T" M• 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）
7 q6 m/ @1 a$ R# Y; @6 x2 Q• PMSG（永磁同步发电机）
5 c- u8 J5 p- Q• 行星齿轮、刚性轴
+ W5 F9 E  c1 g5 s  {, b• 风速特性
9 n4 L7 F) @4 d. V! I• 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
* ^, k  d4 ~6 [3 y+ I8 B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! K, o1 b6 D; v$ ?8 o' M5 _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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