分享一款好用的新能源电力电子及电气驱动模拟软件

我爱番茄

电力电子及电气驱动仿真

9 I5 |9 k# P8 }
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。
1 v* r0 h7 p5 R. _　
2 \( V+ l. K( V) N  a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。
4 I( u$ i. [1 F. g, ]　
" Z" s& C9 q. b) n& R$ ]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。
3 u6 Z  v& x) I- u& P3 v
  E- L* ^7 k* p6 K
◆运动控制与变速驱动装置
& ]  }' H) y1 U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。
1 o3 n! d2 _5 Z. V% i& i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。
3 z, |! L7 S% U, A# R3 f+ r
! `4 Z  }0 A* C& R

- C  Z2 m3 A5 k& R

4 K" w: k- H1 Q, I# W% w6 \1 u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。
, c# d0 K0 N# z6 O; c

" h$ b, q1 g* Z8 ~4 K+ f. O4 {
特色：
, P6 @8 }8 w0 P  T) N/ x•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。
% s  t9 b. f7 Y7 B•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。
: y5 Z1 @2 z, J3 g6 U: h•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。
$ B- V% h" U, z# s•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 @8 ~; Z* F1 n$ L+ q- z: i•永磁同步电机
" w5 g1 y" \" a& j' i; z8 d. E•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）
# c: S& N- j9 ?2 V  ~* }•同步电机与发电机，永磁及外励磁
•永磁直流电机
•无刷直流电机
& K# U2 L8 I* D9 ~7 l1 X  ~•串励及复励直流电机
7 }! F$ f2 T8 ^6 N' ]3 v•开关磁阻电机
•同步磁阻电机
' {, i4 k& o5 v+ _+ L0 `, w; P: u•步进马达
% ]# f% t4 s3 \* Z& f" T) ]•车载发电机（直流及三相）
: \! z4 c/ T9 U/ u4 S2 O* h- Y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
•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。
8 r2 q( ~7 e, X' p1 l# a


◆数据交换与FEM协同仿真
6 q, M; K" |3 e( M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


; d, `5 U$ o) J( k* h  R8 p

& i, F% J! L% t
5 X( D8 Y' h9 }SmartFem中的永磁同步电机


; X9 a2 {# M4 ?+ d, R$ z, p4 s7 C

6 Y+ `, ~1 V0 w5 ~

; `* s; ?, V% _Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。
* D9 @5 j7 W. N: K0 B% t3 C
* V9 K7 W1 U1 j6 T' N" @7 \
8 i1 Y2 E( g5 Y
特色：
• 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
8 a8 ~3 Y/ I5 h6 ~" p: L' s7 T• 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。
6 A% N; _, ?% c( P( y' T) R线性执行器协同仿真
7 B, L. ^4 `1 N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。
# G9 y5 Z: \' ^

  J+ ?* b6 q9 e" ?

8 j& K- h2 j( j3 a" _: p
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。
- Q9 }& a+ V/ Z" D
5 Y& U1 E# K* k6 L6 Z# O

5 w6 `  Y& K% U! D. w◆详细、快速的半导体建模
: A/ s9 V2 t% D# B. c' ~4 }- E采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。

5 B! F" F: P5 n+ j& v! dIGBT逆变器损耗的快速仿真

* ]. p$ o) g7 L7 Y$ K) z% q
4 X1 b/ @& W+ w' w& F
9 b2 P! N/ B, j

半导体损耗快速预测模型

% Z- I2 {( B$ Y$ s3 v& |: r+ W
9 F4 Z) k, a& T' K; \& ^) A
& E% ]. m) n7 C" k
: V, ]: Q# Y" E1 @
MOSFET详细建模
2 e( F& c2 \, n% C$ ], a+ DCaspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。


3 {  I' W4 u0 I. v! T2 ^8 d
6 ]' B2 {* z9 [4 e6 g/ V 特色：
•MOSFET非线性电容详细模型
/ y& B& q7 _. {9 X3 Y( \) F•IGBT拖尾电流模型
•二极管反向恢复模型
2 d+ U+ g- I$ c3 I•以快速损耗预测模型实现快速仿真
5 A) h% g* z# @; Y7 E4 y•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/ E9 n8 u& J% u- w: R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。


6 ~* |2 r. Y' C8 A


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。
) P0 z4 T& V3 R  b8 D; R  {

& c5 u+ f- P" e" w0 N( E& D3 ?
8 u5 X2 V: B5 X$ K◆散热片建模
3 F! K" b+ O5 D) t  q( _  a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




1 H& }! u, z' z7 t
IGBT结温详细模型
/ w; t8 l/ u$ [' F6 Z

$ `7 O; u" B1 U1 \. n; G
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
# L1 ~( K: U2 }# E•现成的散热片模型
9 w! D4 r5 U( A: Q* _  R  p•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
* L+ C( _1 u' H& `, X热模型
* h. q" X+ d* J* O- s8 I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。
3 P  h) i7 h% N" X1 m% a& N: v7 P
+ d9 u3 R( f+ k" Y

; v: Q* v3 Q; K! C% ~
9 Y  W. i; r3 {) f) M' B, z

4 c2 k2 x% A7 s! j# E" _1 i
0 `& y9 x, x: b; y3 l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。



% P+ C) x4 b7 J/ y! Z" a◆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）
. N5 k( D  ?, w. [4 ?
- Z) X% }# @, _& x" d: G
' O  y- @$ W, X- |! \

$ S$ P/ B) s2 T! l
& X4 I. Y' |. ]" M* d! OIGBT火花塞点火控制

( s' X5 i* [! ~# a8 U( `
% u! o* q1 E! N- L2 U- J  O8 [
( D) o7 Q, a; c: }7 ^
, B' }" a+ _& G特色：
7 o- d9 t$ j) F, p* E$ I9 D' S•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。
•高压火花塞模型
1 r0 X# J) t4 E6 J5 ~) i  h•双向直流电源的限流与电流效率模型
# d, ^4 j7 B- `! Y•动力管理传动循环
7 Q  y3 u0 x- q) X" d( @7 z6 R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。


5 f1 t& N- Q. e+ A* e
! q! s( w1 A* B: q

总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
9 \0 ^) M5 y! R& h4 ]/ d


# L" ~3 U, I  v◆绿色可再生能源
6 _  n/ A5 s$ c5 p- z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。
/ i9 {, ?8 `9 `) A& R. f
带逆变器的太阳能以及电网供电线路
4 H3 C$ Q* U" @6 [0 y+ o4 S

1 K9 v/ J% F. V0 N! w+ ^

9 z. e5 \% r  [$ U2 D9 S
风轮机模型
- T5 w2 u+ [% f# t* F7 Y

6 S' c, S7 [# q$ i; U

) j" ^! @1 v4 B 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。

: J( e2 `2 K. w- f" B

3 Q, r/ f* s, a1 [5 u  特色：
• 负载依赖性太阳能电池模型
) d' y( e( j& d( Q1 j• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
" Q8 U! P9 z, i• DFIG（双馈感应发电机）
• PMSG（永磁同步发电机）
2 n7 o7 e$ G* |• 行星齿轮、刚性轴
1 c" b6 I5 `. Y3 h- v9 t# @• 风速特性
- U3 @$ A9 C" ^5 h5 r5 d1 w• 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
& B  H, w  M' T* z0 B5 d+ c, m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。
3 i+ `+ M. Z& a9 g$ P
" j! _8 ~  `7 c$ F


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。
0 K+ O' O8 C  X0 p. f
* _! ?. i& \1 n3 N' L# LMISS 邵  15810593370            010-68221702