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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: m+ @9 z' m: R: r* @; i' m6 PCASPOC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。
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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。
　
7 B2 z: n) D3 r. \+ ?2 Z: YCASPOC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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* Q$ A4 ?8 {- w1 Q; R◆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。
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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& b6 m# t  A( H  y7 t 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。
3 N; [& Q# [/ t5 l: `% z•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。
* C& R! h! X  r* m•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 ^+ c% R, Z  }. [! y" x1 o电机：
•永磁同步电机
•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）
; }9 g9 k0 N* L# l•同步电机与发电机，永磁及外励磁
% f4 \! Z, E* J7 g) |•永磁直流电机
•无刷直流电机
+ k# _4 r! y7 [5 a7 |. ]•串励及复励直流电机
•开关磁阻电机
$ q  x; {: X) ?0 e•同步磁阻电机
•步进马达
•车载发电机（直流及三相）
* G6 ~5 n  g9 j8 F9 c0 S2 Y  b机械部件：
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮
3 a6 ^6 b; s9 F2 [•恒扭矩、恒功率与常规机械负载
•速度、扭矩和功率传感器
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. n$ X9 P4 o# M/ D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。

% r' Q0 p0 D8 tAnsys中的开关磁阻电机

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, ^1 z# {) C' d2 G9 _SmartFem中的永磁同步电机

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Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。

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5 J4 a6 I5 @5 E6 D4 ^9 c. H/ h特色：
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
) P' i$ L9 I3 \$ A  C2 s/ u1 a• 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
• 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
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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6 U# B( [6 b/ w; Q) c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
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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4 D' }2 ^& Y! S/ O/ L( mIGBT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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  z% s' a. Q3 Q( s7 B! Q) Y. G' pMOSFET详细建模
6 L) P3 g; i& Z/ ~Caspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。
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& n6 c8 k. X  p& j 特色：
•MOSFET非线性电容详细模型
/ m, z! R6 k% o3 b3 g1 s•IGBT拖尾电流模型
•二极管反向恢复模型
•以快速损耗预测模型实现快速仿真
, H, n' W$ s  E% y% U•与热模型耦合
•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
- h; U- a' N  M7 o% H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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& c4 k5 P7 L- m8 _+ b0 M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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0 _+ l" f, Y3 \, ~, g1 N% K◆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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4 }' y* [# G: T* k  e- eIGBT结温详细模型
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4 M# R5 o. \, W( m8 z2 c  k特色：
8 B7 V: K: z4 H" W; C& W7 {: b•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
% o1 J2 F" t. {, q  T/ X•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
/ \3 R6 j( ]3 S9 ~# _, K0 n  |& b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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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。
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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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9 y  \; @5 F' ]( p/ w特色：
•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器
! D5 x9 X8 n# f! |: e/ }6 N* G' w•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
•高压火花塞模型
( W, X. W3 ^+ k) `6 W•双向直流电源的限流与电流效率模型
•动力管理传动循环
双向直流变换器
4 ^( r8 F% I- z. h) M6 O6 [! b& c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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2 l! q! U7 x) r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
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。

, z; H& C3 l. o8 j* U5 ?" n" U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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双馈感应风力发电机
1 m2 d1 ^8 z* M& \2 }: J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：
. D9 Z  Z8 h) ]. Z9 @8 }; ~• 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
# [! a& W# b; A% M• 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。
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; Q7 w; g% F" X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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