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新能源电力电子及电气驱动模拟软件

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发表于 2010-5-5 11:49:29 | 显示全部楼层 |阅读模式

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电力电子及电气驱动仿真
) S: p9 ]  X! x" N0 v7 `1 t, T8 y) m  h* ~
8 y( l" Y* ^# m$ q
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。
, j# t2 K8 A: M! U7 D% u6 ~ 4 B  O" T; N. ?  A1 D
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。" ]0 H4 ]9 q0 Y7 C
 
& y' o0 ?9 ~) j1 [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。
$ u/ v  Q3 o; I8 F " g: {! L4 z3 a6 S/ N, S  [
7 ?& x7 t/ u4 t, H  C
◆运动控制与变速驱动装置
1 J+ `* w6 x# y( C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。
& V4 x& u/ B! f8 N( Z: S9 t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。
6 G, }, ~6 c. }6 w! H: L% V" Q
9 \( x! U* ?4 }) H/ E! J  J* ^  ^& P& s- Y* A4 s- A
9 f; `! \& C5 Q1 b0 E$ a
5 e/ N$ Y0 l2 _& ]2 f2 F+ m
' q* r1 `2 K. D/ S/ n
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。: V" q+ S8 C6 u4 X0 [9 k5 |5 C0 z
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。
( w8 H7 M; I+ R6 k
9 R2 Y0 _9 H$ M( ^! u
) G8 E+ t# u' N! A4 T9 i# @6 I
( K9 H1 @6 c; C- j) N 特色:
; z0 s" N- R. Y/ M: W2 I•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" [8 V+ f( Y' 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。. _9 M: |: H; |0 N/ l5 t+ I( o
•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) ]" s: G1 h" t! K9 m/ j•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。
% x" \5 V( S9 d: \0 M电机:4 l1 ?- j5 _8 a3 ~2 l
•永磁同步电机, `3 R* w4 K5 b$ O4 D+ ^( R; _% D
•感应电机(鼠笼式、线绕转子、单相)
- T4 H2 O  L& f. T$ w( U•同步电机与发电机,永磁及外励磁2 P6 ~2 s5 G1 w- S/ P
•永磁直流电机
6 Z& S8 _6 T3 P3 I2 Q2 e•无刷直流电机$ `$ N- W3 J9 a% Y; O
•串励及复励直流电机* Q! _, e( l# b
•开关磁阻电机) D1 A6 W) f. V6 R5 M
•同步磁阻电机
2 i) t5 A6 I9 }9 V, @5 M  _•步进马达/ h* X0 ]9 M2 C7 @; V( x
•车载发电机(直流及三相)
( t' x7 L$ j1 o+ @# p" ^机械部件:# C# q* k; V4 c7 t
•轴、质体、弹簧、轴承、齿轮箱、差动齿轮、行星齿轮) O! D- q6 T+ f
•恒扭矩、恒功率与常规机械负载+ d4 j' D1 A6 m% Q1 i" n
•速度、扭矩和功率传感器
  M% u" N/ e3 j9 f$ J0 @( }( }* s; b5 C1 k+ \. G7 R
总结:任何类型的电机均可简便、快速地建模。
) c# f* v! Q2 ~/ y+ z
% `# Q1 [2 R, @7 q5 p4 M: o
) |9 C; ^% Z" l) d0 E; l
) M3 e- f1 s' Q1 U3 G◆数据交换与FEM协同仿真$ ~5 X  }# @+ u) s! R
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。, I& E( y2 \- e1 d
1 c; w/ s& ?) Z, I( j' ]
Ansys中的开关磁阻电机  x9 R5 r+ }0 l8 m4 x9 _

5 p6 x  S+ F; u- S9 I5 y1 S0 `$ w5 g; S" m9 V( l

( U& ^9 b0 H$ g! L% X- }8 s8 K9 z) [2 s2 E
( b4 p3 S' a6 ?: K. @; `
SmartFem中的永磁同步电机; d* }2 y) H3 D* M

4 R8 j8 Y% y9 K' q7 |, T
( J: t8 [$ V# q& }1 J7 N
, G" T7 e8 T) V6 C/ R2 q9 `& k% p$ @7 m7 q
% r' ?0 K5 J! o7 g- F/ a
% D+ T- R4 L' W* t/ a) |3 ^# o
Caspoc驱动仿真中机器数据与机器模型的耦合。 . q8 {: s4 t3 {' Q3 N

! X( V# t" g1 `. S7 w' e7 G* l$ C, `
7 K8 c) Y" x$ p
特色:( _5 @: s3 [# k6 m
• 真正实现复杂电机与线性执行器的协同仿真) k% Y% Z, Y/ @2 o( n1 X
• 协同仿真中包括涡流和涡流损耗
/ x- Y1 F& ?% d2 O9 `6 `• 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
- e' v: l- z+ K- C! |• 静态参数、查找表和暂态协同仿真
- y- f+ @0 n) u$ d. y• 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。, j* n9 E- x# m" q" y) X. z
线性执行器协同仿真
2 Q1 Q6 z4 i+ H0 {; U( L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 k  B, T+ L0 x2 X% R5 G

; V# L1 p; ?! e+ m3 I$ \" S3 ^% x8 ?. {

( @$ ^- ^- B( C
! U7 m/ s. x3 A' w; S* u / b. x( ?0 a/ g( H  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。) ?$ z5 E6 T% k, y
9 u1 o$ |# Q" C6 P6 h

" N9 N, {+ ~, b/ y. K, g
% l. ^- ^$ h* e' |' d◆详细、快速的半导体建模) g1 f' _6 A1 ?$ G2 y8 g# Z
采用Caspoc“功率损耗快速预测模型”,优化电力电子设计。
, `- i* W$ \' W4 u! S+ p: Q2 s9 Y6 E7 [8 q+ a4 e2 p
IGBT逆变器损耗的快速仿真" h, I& ^$ V; p" _
+ ~4 v! s! k- U) R! _$ ~
3 b9 z0 \2 ]8 A8 t+ d
2 e5 G- w( I) ^% `  t& n& ~

4 \6 h6 h( t1 Y+ g* k2 i$ J3 o5 J( _
8 U2 U" K% C8 [3 s半导体损耗快速预测模型
+ d% ~/ V' v- H" F $ n7 ?0 Z; c/ R, H8 y* x

6 |  h' R" E( o  [8 L/ h4 X7 [6 e: B, s: J. n1 X2 y7 k; M( j
4 g0 e* }/ W& r. `
8 f, c! h# X# n& \4 B% R: ?
MOSFET详细建模
% ~5 S- e, d7 Z3 h5 C6 MCaspoc中的MOSFET详细建模,其中显示了上升与下降波形。
3 \) r  Q* m' P- O+ ~# i$ b1 g0 q2 O. G/ t# ^
) ]8 W2 \4 U1 Z7 Q. K3 [

# }4 B4 o* J6 { 特色:6 [. [, `7 c6 d9 l
•MOSFET非线性电容详细模型; f( k! n% W* F' K; H) |6 u
•IGBT拖尾电流模型6 ?2 o6 Z. V4 E; d3 b
•二极管反向恢复模型% F: q( {) f# D0 m* k" V' K) ^, _
•以快速损耗预测模型实现快速仿真3 B5 t/ _$ [+ s: j' _
•与热模型耦合
( d0 A  g; N. K2 L) g+ |•包含电路中的导线寄生电感和母线电容
$ M: Z9 t/ L% P$ K1 T二极管反向恢复
  g2 S4 i: x  s' W+ e% @1 I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。
: ?9 O" q% X9 Y' t$ }8 O0 q, r' |! A. t7 a$ Y
2 L2 M, q3 z0 K
3 }) u* U: C$ I6 W

- V! O) z" Q* ?. M% L3 A/ F
% V  K" E: C& t* S7 d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。8 M& P; @3 @- o# M) g3 r
& [! g( k6 M1 C: ~0 i

  Z9 J: [# z1 B' u. z' h3 v) a& F0 m* X1 d- s
◆散热片建模3 l0 E2 ]% V5 Y# E
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。  V' O, L( R7 u  E' o
带散热片和隔热层的TO220
: z0 z; [% o' o8 K 8 J/ `& W/ Y+ @  n/ g4 x

1 {! L* l7 a' m: C% z% }9 x. B/ Y' d+ F  f- ^

" f) D/ Q% X/ |# t0 R! _$ f' k8 ~
1 U/ ^! i& ^- D+ v, Y- O  T/ b/ f8 fIGBT结温详细模型
. {' _; ^; U% N5 R
4 L; r: ~' O: Y3 {2 B! p6 B3 O$ e8 _, b# B1 E% r* ^; r$ f0 {- U

+ S9 A# T; C* O- M$ A特色:
6 m7 J1 x2 z& E, c•散热片模型与半导体模型直接耦合
) n- h6 ?) ^  c+ X; S; d& ~•预定义导热材料特性8 J0 O% ^2 K8 x0 X
•现成的散热片模型) n9 R7 T6 X  t& u; g( n9 @- p1 K) Y
•热模型可从Ansys直接导入Caspoc8 F* J& t. e( p- V# G/ I: f0 g0 u
热模型
2 L$ z4 h% J/ U4 F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。
! g' c: m. s. L1 T7 T) e$ x. Q
" X4 T6 C& s& R4 u4 r2 h
/ ]2 F- n- L$ n( Z3 y: D) o( o% @& }; w: o
2 K5 z* ]. D; e% m6 o
, W) J4 C4 S. J7 Z+ h5 ?$ M

- R1 `% l1 R; P; l( e9 m* q & K# N0 ~7 s% ]0 `
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。
1 J3 X- ~( Z0 q, i% d9 {0 l( w* c- w! y: h# \# Q# t

: `9 T2 P8 r( G' U1 C! o; @5 b% w( d0 q- s2 b, j- ~
◆汽车动力管理$ r2 e) b. J. X9 I
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。) b% E$ R4 l! y, }# a
5 ^/ M9 o5 ^) t* _  R8 |" K7 J
汽车动力管理(含负载突降)
7 P7 r6 c4 [. J% e
0 C5 ]# t7 Z1 s+ C- _" W& q# V: `& X+ F$ b6 j3 y
$ h' n' E. n. L

! r2 x3 j: ?0 q
, O+ P7 d7 f6 L9 F6 }IGBT火花塞点火控制
8 b3 S; x% P0 J0 q& @7 |' m$ c9 F. N+ c, ~4 c& k- q2 t& K
$ m& P$ f; F, R+ w* N

; y. r! v  [& l- T; b( F
  U- M+ V* z" w+ h" N特色:
' i/ R9 ^' I4 X% V•发电机详细模型,包括六脉冲整流器和控制器
  s4 s) Q0 L3 s2 w•蓄电池荷电状态(SOC)及充放电阻抗模型。- P5 o0 z7 M7 i3 v  O6 M" h
•高压火花塞模型2 H) @6 s6 _( o9 j
•双向直流电源的限流与电流效率模型
: i1 I: Q$ O: R, N7 q7 U•动力管理传动循环0 G# y$ C: D; ~4 j$ P
双向直流变换器
! Z, C" H: \- q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。: [- W) Q: Y% ?

/ N  ^) x3 n& Z: F2 I# p
$ F# z* W: [# _) h4 o  G$ ^
  t8 g; e8 c( b% ^7 X2 R5 N' o7 D! P6 p3 [% w2 z$ J7 @

6 J7 ^: ~# L$ ^* U5 L总结:简便、快速的汽车动力管理和发动机管理。9 z1 k4 a' ]1 ^9 t9 M
9 ]/ Q3 c  R# \5 W$ E

" E% q- S/ v* u
8 f3 }, F; r  K& M) c◆绿色可再生能源+ Y/ D) o' U) h3 I
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。
# y  f: I/ N+ v4 i: g* P+ I$ N( C
带逆变器的太阳能以及电网供电线路
' d& T. ?6 u& @; Y+ ?' e2 B
* j/ s. e0 k. `! f
. y7 s. A+ q, Y  \, y9 ~: ]1 ]5 f' g* f$ O5 ?  J" t% R
. w. Z% T: Z- z: X& X
, L( _% s! y& E6 X+ X0 h; E, [/ O3 c
风轮机模型9 E/ q; ]- x- n" |/ K! W

, K5 c( G0 z+ M4 v
& t* R, B; |$ \) t& E' O* C* O! b% \3 [7 f# d) S/ d

( ?0 f4 R0 X+ L2 J2 e- ]. }6 @3 l3 e5 g 双馈感应风力发电机
, ~; @: h* |5 u& S* y) n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。2 H- @, \0 v/ w; M  ]& \! i2 ]

: y- I# i6 ]# _5 N1 h
, }2 J  e9 }$ ^. d0 a; ]" G" V/ P/ \
  特色:9 u* y$ o, W8 `) J$ z* \/ n
• 负载依赖性太阳能电池模型
1 [1 V. W- V8 y" b# _8 _• 风轮机模型具备变桨距控制和风速特性; d5 W' ]' Q- e, U% U& q6 f
• DFIG(双馈感应发电机)0 A0 l( ?+ G/ c2 k5 f- \
• PMSG(永磁同步发电机)/ [5 M! n  |  q0 h
• 行星齿轮、刚性轴
% v' V- t  Y1 U; m* m: |& W' V• 风速特性1 R! S8 f" ]2 X: 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
0 Y6 d$ N: A. h# _, e: H燃料电池- `2 L: x& b: _& N. v2 K2 q6 }
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。
7 s8 [  I) t( p& \9 U5 p. u
* B- f- m* C: D4 u' [. a
9 R2 x  I  Z8 d5 e/ d
; w+ z' W$ N0 G! r3 Y7 L" Q' H6 {( _7 e
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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发表于 2010-5-25 14:23:58 | 显示全部楼层
不错的东西啊!
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发表于 2010-6-10 13:29:13 | 显示全部楼层
到哪里可以免费下载啊
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  • TA的每日心情
    开心
    2021-3-6 10:37
  • 签到天数: 356 天

    连续签到: 1 天

    [LV.8]以坛为家I

    累计签到:356 天
    连续签到:1 天
    发表于 2010-6-23 09:11:45 | 显示全部楼层
    還是用 ATP/EMTP 好$ m5 C- y/ F7 ?
    不花銀子
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