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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2 E. Q( {* w0 v4 r6 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。
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4 Q; t, R! p% c8 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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  S) C8 c  r9 GCASPOC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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* y+ l& U' P$ C; m! x9 y4 ~. ~◆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。
4 x* ?3 M4 j* o0 G/ L7 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。
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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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9 J: N- Q9 H: F1 w, r  r% l 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。
0 r: d3 }4 [5 e9 H/ _! h6 M( }2 g) Z. f•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。
; w$ ^3 W! A  M. F  g•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。
* {5 R. _9 W+ ^6 o电机：
8 g7 `7 P5 a5 _! ~4 _. [•永磁同步电机
! z9 p/ x5 q" b+ E* `2 Q•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）
) y- }! Q$ v- }' m/ `•同步电机与发电机，永磁及外励磁
9 }( {+ D! {5 q0 O$ U* v•永磁直流电机
•无刷直流电机
•串励及复励直流电机
& |9 ~/ J1 b' V4 T% {6 y•开关磁阻电机
' y# R9 |7 d! t8 o2 J& A! ~  W% K•同步磁阻电机
! g0 p6 L2 M$ ?: x% D8 r( P( l•步进马达
) B& f" _( _. Z' z4 U•车载发电机（直流及三相）
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
, J- N+ x, J! d8 |  o1 P# z" h" q7 K•速度、扭矩和功率传感器

6 A* y: j  w" @! z总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。

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- F' q0 c, A1 A6 g◆数据交换与FEM协同仿真
9 L- n  q# B& h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。

Ansys中的开关磁阻电机

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SmartFem中的永磁同步电机
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4 O% _3 m+ `5 _% PCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。



特色：
" D" D8 |2 Q# Q+ `9 A' K• 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
: ?, M$ A+ p: [8 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
• 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
0 X1 Z0 l; |+ f0 A" 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。



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/ x7 P  @' w5 |; N! ^6 a3 t7 [4 N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 |- a+ P& `6 H% v* T' F$ m7 ~5 S) V◆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。

) s+ T+ X$ G* g2 s3 V  z$ z' DIGBT逆变器损耗的快速仿真

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1 S2 G4 x- q5 f! ?3 S* l  H2 R半导体损耗快速预测模型

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$ O! S% v, T' `3 }, D
MOSFET详细建模
* H& P* X1 |# e8 kCaspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。

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; o8 T/ e' G8 J) {/ M$ ]
特色：
* ^4 W6 S- C8 T: p) _# @•MOSFET非线性电容详细模型
7 Z0 ?4 c9 o' P0 e$ q4 g•IGBT拖尾电流模型
( C0 o! c, R1 E4 M+ d: z•二极管反向恢复模型
•以快速损耗预测模型实现快速仿真
; Q0 @. G; q( T0 k6 u•与热模型耦合
! S) N7 |7 n6 J* A2 N% c  Q•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
二极管反向恢复
% L. K: [$ q+ U9 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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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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, u; a. Z: G9 T6 P9 P# J" Z
; D/ u* c( T- ^: M& y4 n◆散热片建模
( @* U; }3 O) f, ^4 h$ F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。
: U8 I+ m) M; ?' C带散热片和隔热层的TO220

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; N" B1 g3 c: i5 g3 N/ W, \) U1 G
IGBT结温详细模型
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特色：
9 a$ P# X) R- x2 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
2 S1 ?( V7 \" i6 O0 M7 \0 B" d! T+ @•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
热模型
6 ^% |  E4 D( O/ s$ `. T4 {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。

汽车动力管理（含负载突降）
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! D0 m+ _" K8 f& i' k0 _IGBT火花塞点火控制
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特色：
•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器
•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
# h2 r3 c4 D; W4 D* Q+ ]•高压火花塞模型
6 ]  h4 k. x, n# {' I6 K6 e•双向直流电源的限流与电流效率模型
6 g; z1 e8 [# X( ?6 v2 f% ^- i•动力管理传动循环
( `7 U1 J7 j/ y  `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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总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。



+ p& h4 X' R( G& r; j' f. ?4 ~◆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。

% \+ O0 Y/ C. Y: h  I  V带逆变器的太阳能以及电网供电线路
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' M% O8 ?# M; g+ [/ v风轮机模型


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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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& h& ^9 X0 `) D4 P8 N0 k0 f% Q; x
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. r; Z5 g' n( s- _; i; P  特色：
8 v( V( \2 A# ?; U3 \• 负载依赖性太阳能电池模型
! |( y- _7 ?2 F3 W$ m+ {, }• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
8 h" m7 D2 N: `. a/ b# N3 o• DFIG（双馈感应发电机）
• PMSG（永磁同步发电机）
1 ^" N9 Q* a( B( u' ~! L( E: g4 y4 Z4 B1 u• 行星齿轮、刚性轴
& t2 d; P3 o% H6 p  P. |! i( x• 风速特性
" x8 u; M5 e& V9 ~• 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
2 Z6 F* j2 l2 Q  r- f' {) E  R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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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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