分享一款好用的电力电子及电机控制模拟软件

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电力电子及电气驱动仿真
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0 l- e. _+ {. m# B6 ?% t( P* ]0 h% ^: BCASPOC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。
　
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。
. U! A- m# R& X- A1 g　
, g+ q5 Y- I1 h6 M* P' z9 [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
5 s! {( S! R) z- [- F! f; p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。
3 n9 l7 j- l6 T4 g. I1 f* B* r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。


  Y5 o+ I3 ^  R* C: W+ [


. Q- Q8 l3 ]# T3 R9 W/ `7 k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。
6 I. o8 U) n" e
# E/ U4 s/ f" N
" m0 k0 |2 H$ _( w
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。
; c* n" m! r$ v- }1 ?" a0 A•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。
9 |3 y: ]. }# G& V% U电机：
•永磁同步电机
% w* ]* B3 a& q; z* ~! d/ @•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）
+ x* J! F( }$ i8 v8 ^) G•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
•串励及复励直流电机
! x9 @3 V$ P# T0 Y9 L•开关磁阻电机
$ ?# Q$ i3 H* n/ m' j( |•同步磁阻电机
0 F+ v: w  T2 S) F$ b•步进马达
2 i0 q3 p* J0 d+ P  s# \$ z•车载发电机（直流及三相）
% v7 T$ z# `) X; o/ ], R8 t& h, R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
* ]8 J0 B# K! C' ~2 u•速度、扭矩和功率传感器
# j- V6 a/ `5 M- X( \* ]. {: h7 ~
/ J9 T+ G  y9 X7 M3 E# c1 M总结：任何类型的电机均可简便、快速地建模。

. P9 X4 n: _/ t" \. e9 @& o+ A1 y
3 W; m5 i8 s) D' y5 ^3 |8 E
8 ]- d5 H, s7 w  g/ E; W2 E◆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。

Ansys中的开关磁阻电机



0 G% c% E0 W% e/ _0 b

# a( I& ~& w* mSmartFem中的永磁同步电机



4 s' ?  m; ~- a

0 o% I, F' ]* [5 ~
# [/ X9 E2 r% e) p8 K- QCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。
5 w# y& G( j2 @6 j" F, N


; O- r9 ?' c  _6 K, P特色：
! r4 e% h* P( B) u! X% h' }• 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
* h6 S" c6 G" |: }• 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
  k( c- M3 r% A• 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。
7 E0 d. V4 o5 {7 {; P2 J9 `线性执行器协同仿真
. }4 s1 v0 r5 B+ y. t+ F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。

: ]0 X& ]! L/ d- s6 {
4 K  `2 c+ V5 Q1 m3 }
# {% X' [( S! b+ b$ ~4 w

" `" S2 p" [" b1 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。

# G. A0 `, L7 k0 D4 ]4 T
* R, ?: R/ _# p
2 F: z, X# L  r& }# Y- ^( G◆详细、快速的半导体建模
# A$ V5 d! \" ]# I" h7 J采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”，优化电力电子设计。

0 A! b8 s- h2 l2 y: ^; I/ d6 hIGBT逆变器损耗的快速仿真

" z0 w# E* F. B4 E5 p
2 p  w' R/ V9 }; z' V$ f


+ s* }+ o( D6 |& M; X- u) w半导体损耗快速预测模型
8 j# M4 a8 o1 _+ C2 ]

4 ^1 P: p! g) a' A7 D


! x- `# F7 [0 D$ mMOSFET详细建模
* k5 X. Z% p8 {, u& _8 P, P, B% VCaspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。

* C' S2 a5 E$ U7 @

( d0 o* A: i& R) X" a. r 特色：
7 v. _+ r$ `& ]* ]5 W1 w( g•MOSFET非线性电容详细模型
; ]) H0 J* g- [% L& }  E0 |2 S•IGBT拖尾电流模型
•二极管反向恢复模型
$ V$ y$ j9 G  D( N1 d4 I- \; T: _•以快速损耗预测模型实现快速仿真
* [- ?4 r5 ], e9 Q2 z. G, `•与热模型耦合
9 B8 p6 z# x! _$ W. \•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
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。
! s6 j0 {0 e- J4 Y+ k
9 D) A5 x1 s! G0 q9 s  g# L$ y

6 z/ Z" G8 _7 T4 ]: T( x# M) O9 D& b

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。


) {$ j8 f9 U4 d, r/ b6 D" l
% k% s7 O% Q3 Y◆散热片建模
4 s3 W- S8 b6 b9 y/ X5 A4 |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
' Z( D. O5 z1 t9 `5 [
# F0 t# t+ {- M. V
) C6 N, c# e9 |


7 W; ]; H  Z% y5 D% a/ K6 pIGBT结温详细模型

6 K. {$ [3 ^6 ^! W% _
3 C) \& k& M& A5 a% }8 E3 ?
* k, F: i+ f: y" X% U; l. v$ p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
* t) Y6 I. m) A' P•现成的散热片模型
4 H4 ?4 Q  K! k+ o3 i•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
7 }6 y6 H! Y& z# J热模型
" n  @9 N# [! |8 x! N: K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。

) v/ O6 Q, m, H8 A3 y- W
4 B4 y- u, r0 A1 ?  K



5 G2 a% I) }8 A5 Q& j' n( I. t
; W" M" N' [  w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。
$ w! P6 I+ q; v% w, I% ?" u0 J
+ x. K/ o0 e& z
  [1 L# A& a9 n! z: n
◆汽车动力管理
0 l4 }9 F. x- E) k# Y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）

+ B- ], c* K" V0 R- }

# V% n- y& m: Y9 v# r

7 {3 p; [1 Z# f$ U9 m/ KIGBT火花塞点火控制


" c+ {7 p' }) O( K5 ]- N' K' Y

特色：
•发电机详细模型，包括六脉冲整流器和控制器
! d$ y+ Z3 D9 Q+ c) [/ l•蓄电池荷电状态（SOC）及充放电阻抗模型。
- J2 c  O6 C% }4 z- [9 Q•高压火花塞模型
•双向直流电源的限流与电流效率模型
•动力管理传动循环
  [& O# O" ^9 E8 z双向直流变换器
- X1 Z: X4 I# u3 y$ {' p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。
+ g' c  |' p. J- f& G' ?
* d/ l" @3 X$ Y# s* j

9 p4 q; X* @' X( N" V6 [. O

总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。


( _0 x# h2 t- _, C3 k( F, Z$ q
$ O* P6 R6 Q4 _# n. b◆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。
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带逆变器的太阳能以及电网供电线路


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+ H& ]. l1 s+ V2 ^8 K6 M风轮机模型

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4 i  }0 a5 }: i' z7 A) ^, |
' T/ E" ^( t4 {6 M% S
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。


: }: Q0 Y* l4 C8 ^9 I% c
$ ~9 P/ p6 B' F4 E0 L. E0 [7 \/ Z  特色：
• 负载依赖性太阳能电池模型
. j! I/ n' l- ~. b$ \• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性
  B$ l2 u7 i2 F& K% N• DFIG（双馈感应发电机）
, n, v$ _1 l% m0 |• PMSG（永磁同步发电机）
• 行星齿轮、刚性轴
, B9 d+ j' B  ?/ K• 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。
. g  i  \3 y7 m& |2 i& a8 J5 {

* ^0 h7 d" v3 [( |
- W) ~1 }& G! v# {& ]- Z& k* t8 g
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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如您感兴趣欢迎联系 MISS邵   68221702-615  15810593370