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。
　
2 w2 v  [0 W. b* f7 E0 F8 c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 |8 f/ @. I$ w7 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。


◆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。
. r  A6 A7 L* y" n( L3 l# g  u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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9 s8 Z0 j  X: e' R$ v* I, f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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特色：
( C1 R9 k& E0 b& w$ W" n7 x, l, ~7 R•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。
& L. Y+ H1 V3 T0 e•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。
$ _" A* @# z' Q/ w1 @* T电机：
•永磁同步电机
•感应电机（鼠笼式、线绕转子、单相）
" j, ~* m. Z' c9 ]' ?•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
•开关磁阻电机
+ P9 i% l- T4 K3 d1 r•同步磁阻电机
, K2 Q1 m( h5 t•步进马达
9 _% M  k$ H$ @# }, j% D2 j•车载发电机（直流及三相）
机械部件：
% X/ D+ h# ]2 A& E•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 K! w8 P& W3 L8 s' p•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。
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/ {9 A  F6 x7 D9 u. C4 B◆数据交换与FEM协同仿真
3 r: t& R1 \+ s- E6 n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。
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Ansys中的开关磁阻电机



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5 V( C# r' O+ ]SmartFem中的永磁同步电机


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% x# o0 p# O; Y5 L0 l: o" G0 cCaspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。
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5 F1 K" y0 V+ T特色：
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真
4 P. m% L1 x" _! ]: [5 p2 D• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
8 `% c. C0 |, ?/ K7 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。
$ k" {5 {% O; E线性执行器协同仿真
$ a; i/ o; e4 m9 K# {! @' c$ 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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( ^- P+ a5 j! S+ [- Q3 [


0 N/ q7 m; G9 Q2 t) d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。

IGBT逆变器损耗的快速仿真
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. o- o% m9 L. D* u半导体损耗快速预测模型


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$ W! B! w: G" D8 sMOSFET详细建模
0 r0 \3 {- S: p+ M8 [Caspoc中的MOSFET详细建模，其中显示了上升与下降波形。
* }) O# r" G2 d
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4 V* L' Z8 F' e" ]. y/ u$ l
特色：
•MOSFET非线性电容详细模型
•IGBT拖尾电流模型
5 H, a& ^4 v4 C% s) h•二极管反向恢复模型
•以快速损耗预测模型实现快速仿真
* \$ _; v& k$ R$ R$ c4 A•与热模型耦合
•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
3 V6 Q3 V9 C5 c! ^! `* J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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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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◆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。
: b1 K# k/ G& [  A- ?0 [7 t% a带散热片和隔热层的TO220

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* A2 }- t! [' I( E/ A
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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
- e5 r7 Y' W: z/ K1 }& r+ ]•现成的散热片模型
+ D" b; ^5 j; S5 b1 h% L4 S" P8 @( ~•热模型可从Ansys直接导入Caspoc
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
" ~8 Q% o% A& O+ [8 Y3 E  q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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% |' I' A$ t+ `汽车动力管理（含负载突降）
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3 E4 X( v9 T' I8 kIGBT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。
0 a( _& i! I( N  S/ R•高压火花塞模型
•双向直流电源的限流与电流效率模型
4 b: T) u3 f! V! @) Z8 K5 v+ a•动力管理传动循环
$ I, J- }8 `' Y2 i6 w; l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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$ ]! @8 _: ~# j6 R" W$ y总结：简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。
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: q1 m$ Z: u" T% Q" X2 o$ E2 u◆绿色可再生能源
+ C% O9 P4 {4 _9 B+ T+ l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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风轮机模型
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8 J+ t, T; W( x- I+ E

$ @+ u9 z4 M% o8 H' 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。
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7 _5 u5 l+ [2 |8 ^7 l  特色：
• 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）
0 @: z! \# J" w, R1 {  J• 行星齿轮、刚性轴
• 风速特性
7 |: F9 i3 Z2 N& h1 r5 C• 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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( J/ N. h$ Q! e
# Q& s7 S; }/ r1 A+ `' @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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; K9 j# C' _7 Q: P  N; O8 \7 e不花銀子