PSIM入門課件(PPT 85頁)

1、1PSIM 入門 主講 伍文俊 第1頁，共85頁。2 1 基本信息2 電力電路的組成3 控制部分4 仿真類型5 波形輸出6 其他目錄第2頁，共85頁。31 基本信息 PSIM 是專門為電力電子和電動機控制設計的一款仿真軟件。它可以快速的仿真和便利地與用戶接觸，為電力電子，分析和數字控制和電動機驅動系統(tǒng)研究提供了強大的仿真環(huán)境。 PSIM仿真軟件包括3個方面：電路示意性的程序PSIM，PSIM 仿真器，波形形成過程項目SIMVIEW。第3頁，共85頁。4PSIM仿真界面第4頁，共85頁。5 一個電路在PSIM 里表現為4 個部分：電力電路，控制電路，傳感器和開關控制器。第5頁，共85頁。6PSI

2、M仿真輸出界面第6頁，共85頁。7 PSIM 目錄的部分文件見以下圖表：第7頁，共85頁。8 一個數學表達式可以包括括號，但不區(qū)分大小寫，可提供以下的數學功能：Cos 余弦函數Tan 正切函數Atan 反正切函數Exp 自然對數Log 對數函數Log（10） 以10 為底的對數函數Abs 取絕對值Sign 取整+ 加 - 減* 乘/ 除 乘方SQRT 方根SIN 正弦函數第8頁，共85頁。9PSIM允許使用10 的n 次方的數值，以下的后綴數值表示：第9頁，共85頁。10PSIM允許使用10 的n 次方的數值，以下的后綴數值表示：第10頁，共85頁。112 電力電路的組成2.1 電源2.2 無

3、源元件及支路2.3 電力開關器件及模塊2.4 檢測單元2.5 其他第11頁，共85頁。122.1 電源 1、 時鐘元件 是分段線性電壓源的一個特殊情況。它可看作一個接地電壓源，數值相當于仿真時間。2、 直流電源第12頁，共85頁。133、正弦電源單相三相第13頁，共85頁。144、方波電源第14頁，共85頁。155、三角波電源第15頁，共85頁。166、階躍電源第16頁，共85頁。177、其他電源分段線性電源隨機電源數學功能電源電壓/電流控制源第17頁，共85頁。18非線性電壓控制源非線性電壓控制源的輸出，是輸入的相乘、相除，或者取平方根。例：第18頁，共85頁。192.2 無源元件及支路 在

4、PSIM 里提供了獨立電阻器，電感器，電容器支流和集成RLC 支流。2.2.1 電阻器，電感器，和電容器第19頁，共85頁。202.2.2 可變電阻器可變電阻器就是帶分接頭的電阻。特性：參數 描述Total Resistance：可變電阻器的總阻抗，單位歐姆（k 與m 節(jié)點）Tap Position (0 to1)：分接位置 TAP。節(jié)點k 和t 的阻抗是R*TapCurrent Flag：流向k 節(jié)點的電流標志第20頁，共85頁。212.2.3 其他 非線性元件：PSIM 所提供的四個擁有非線性電流-電壓關系的元件Resistance-typeConductance-typev=f(i),

5、或 v=f(i，x),i=f(v), 或 i=f(v，x),飽和電感：第21頁，共85頁。222.3 電力開關器件PSIM的兩種基本開關開關模式:它運行于截止區(qū)域（導通狀態(tài)）或者飽和區(qū) 域（關斷狀態(tài)）。線性模式:可以工作于關斷，線性或者飽和區(qū)線性開關包括：npn bipolar junction transistor（NPN_1）pnp bipolar junction transistor（PNP_1）第22頁，共85頁。23工作在開關模式的開關：- Diode （DIODE） and DIAC （DIAC）- Thyristor （THY） and TRIAC （TRIAC）自關斷開關，例

6、如：- Gate-Turn-Off switch （GTO）-npn bipolar junction transistor （NPN）- pnp bipolar junction transistor （PNP）- Insulated-Gate Bipolar Transistor （IGBT）- n-channel Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor（MOSFET） and p-channel MOSFET （MOSFET_P）- Bi-directional switch （SSWI） PISM的開關模型是理想化的，導通或者

7、關斷瞬間可以忽略的。開關導通時電阻10 ,而關斷為1M。開關不需緩沖電路。第23頁，共85頁。242.3.1 單開關管二極管雙向二極管晶閘管例：可關斷晶閘管雙向晶閘管雙向開關BJTMOSFETIGBT第24頁，共85頁。252.3.2 單線性開關管 線性BJT開關受基極電流Ib控制。它可以運行在以下三種情況中：關斷（斷態(tài)），線性，飽和狀態(tài)（通態(tài)）。 NPN_1在這些狀態(tài)下的特性為：- 關斷： Vbe Vce,sat；- 飽和： Vbe = Vr; Ic Ib; Vce = Vce,sat。注意：NPN_1和PNP_1的門極是功率節(jié)點必須和電力電路部分連接（如電阻或電源）。它不能和門控模塊或控制

8、開關連接。第25頁，共85頁。262.3.3 開關模塊1、單相二極管橋模塊和晶閘管全橋模塊驅動例：第26頁，共85頁。272、三相開關模塊：第27頁，共85頁。28驅動例：第28頁，共85頁。292.4 檢測單元1、電壓/電流傳感器作用：測量電路的電壓和電流，并把它們傳到控制電路。第29頁，共85頁。302、探頭和儀表作用：來測量電壓，電流，功率和其他值。連接方式：串或并其中。第30頁，共85頁。31注意：1）除了對地電壓計，其他所有的探測器和儀表僅可用于電力電路。2）除了電流和電壓探頭（VP/VP2/IP），其他的儀表只有當讀數達到穩(wěn)定值時，讀數才是有效的。3）對于單相無功功率因素表、視在功

9、率、總功率因數和位移功率因數等均按照定義。4）探頭以真實形式測量電壓或電流的數量級，儀表則 可以測量直流或交流的電壓電流，以及真實功率和有功功率。這種儀表的功能與真實儀表相同。第31頁，共85頁。323、速度/轉矩傳感器作用：用于測量電機速度或轉矩。連接：第32頁，共85頁。332.4 其他元器件1、耦合電感PSIM提供了兩個、三個或者四個支路的耦合電感。 兩個支路的耦合電感電壓電流關系：L11和L22為支路1和支路2的自感值，L12和L21為互感值。第33頁，共85頁。341個初級繞組和1個次級繞組的變壓器；1個初級繞組和2個次級繞組的變壓器；2個初級繞組和2個次級繞組的變壓器；1個初級繞組

10、和4個次級繞組的變壓器；1個初級繞組和6個次級繞組的變壓器；2個初級繞組和6個次級繞組的變壓器。2、單相變壓器第34頁，共85頁。353、三相變壓器：三相變壓器（繞組不相連）（TF_3F）三相Y/Y和Y/ 連接變壓器（TF_3YY / TF_3YD）三相三繞組變壓器（繞組不相連）（TF_3F_3W）三相三繞組Y/Y/ 和Y/ /連接變壓器（TF_3YYD /TF_3YDD）三相四繞組變壓器（繞組不相連）（TF_3F_4W）第35頁，共85頁。364、電機直流電機感應電動機無刷直流電機開關磁阻電機飽和感應電機永磁同步電機外激發(fā)的同步電機第36頁，共85頁。375、機械負載恒定轉矩負載恒定功率負載

11、恒定轉速的負載普通負載6、傳動箱7、機電接口模塊 這個模塊允許使用者進入一個機械系統(tǒng)的內等價電路。第37頁，共85頁。383 控制部分3.1 開關控制器3.2 傳遞函數3.3 計算模塊3.4 邏輯元器件3.5 數字控制模塊3.6 其他功能模塊3.7 控制電路電力電路模塊第38頁，共85頁。393.1 開關控制器驅動模式： 直接指定（用驅動模塊GATING） 放在一個文本文件里（驅動模塊GATING_1）。1、開關驅動模塊第39頁，共85頁。40注釋：開關驅動模塊只可以連接到開關的門極。不能與其他器件連接開關表文件有以下格式：nG1G2 Gn其中：G1， G2， Gn為開關點例：在記事本中完成第

12、40頁，共85頁。41第41頁，共85頁。422、通斷控制器作用：連接門極控制信號和功率開關。輸入是來自控制電路的邏輯信號，并傳到功率電路作為門信號。第42頁，共85頁。433、控制器作用：控制晶閘管開關或橋的延遲角。 控制器有3 個輸入：值：同步信號：同步信號從低到高的轉變（0 到1），提供了同步，并且與延遲角等于0 的時刻相一致。門控信號：會產生帶有角度延遲的門信號，并傳到晶閘管。角的數值將會即時更新。第43頁，共85頁。444、PWM 查表控制器第44頁，共85頁。45 一個PWM 查表控制器有4 個輸入信號：調制索引:調制模式。延遲角:延遲角定義了門控模式和同步信號之間的相關角。同步信

13、號:同步信號提供了門控模式的同步。當同步信號從低變到高時，門控信號將會更新。門控信號:使能信號。索引格式：其中： n ：指門控模式的數目；mi ：指對應于模式i 的調制索引；ki ：模式i 中開關點的數目。第45頁，共85頁。46例：單相斬控整流第46頁，共85頁。47模式一Index=1第47頁，共85頁。48模式二Index=2第48頁，共85頁。493.2 傳遞函數一個傳遞函數模塊可以表示為以下多項式形式：PSIM提供了兩種傳遞函數模塊的元件：一個是零初值元件(TFCTN)；另一個是以輸入的參數作為初值的元件(TFCTN1)第49頁，共85頁。50積分器：一種是普通的積分器，一種是可復位

14、積分器。比例器：第50頁，共85頁。51微分器：比例積分器：內置式濾波器模塊低通二階濾波器：帶通二階濾波器：帶阻二階濾波器：高通二階濾波器第51頁，共85頁。523.3 計算模塊單輸入(SIM1)和雙輸入(SUM2 / SUM2P)加法器的輸入可以是數值或向量，三輸入(SUM3)加法器的輸入只能是數值。1、加法器：數值：向量：第52頁，共85頁。532、乘法器和除法器：除法器的帶點端輸入除數。乘法器的輸入可以是數值，也可以是向量，如果兩個輸入都是向量，維數必須相等，設兩個輸入向量為：則：第53頁，共85頁。543、開方器：4、指數/冪級數/對數模塊：5、均方根模塊：6、三角函數模塊：第54頁，

15、共85頁。557、快速傅立葉變換模塊 輸出給出了輸入基波信號的振幅(峰值)和相位角。第55頁，共85頁。563.4 邏輯元器件1、邏輯門 基本的邏輯門為與門，或門，異或門，非門，與非門，或非門。第56頁，共85頁。572、觸發(fā)器3、單穩(wěn)態(tài)多頻振蕩器 在單穩(wěn)多頻振蕩器里，輸入信號的上升沿（或下降沿）觸發(fā)了單穩(wěn)觸發(fā)器，輸出一個有指定寬度的脈沖。第57頁，共85頁。584、脈沖寬度計算器 用來測量脈沖的寬度，輸入的上升沿觸發(fā)了計算器，在輸入的下降沿，計算器輸出脈沖寬度的數據。在兩個下降沿的時間間隔中，輸出保持不變。5、A/D和D/A轉換器第58頁，共85頁。593.5 數字控制模塊 數字控制模塊是P

16、SIM程序的一個附加模式，它提供了離散元件，比如零階保持，z域轉換模塊，數字濾波器等等，用來進行數字控制系統(tǒng)仿真。1、零階保持器 零階保持模塊只在取樣點取樣輸入，輸出在兩個取樣點保持不變。第59頁，共85頁。602、微積分器z域轉換函數模塊積分器微分器3、數字濾波器 有兩種數字濾波器，一種是普通的數字濾波器(FILTER_D /FILTER_D1)，另一種是有限沖擊響應濾波器(FILTER_FIR / FILTER_FIR1)，濾波器元件ILTER_D1和FILTER_FIR1的系數通過一個文件指定。第60頁，共85頁。613.6 其他功能模塊1、數學功能模塊數學功能塊的輸出可以表達為輸入的數

17、學函數。PSIM 提供了1，2，3，5 和10 個輸入量的功能塊。第61頁，共85頁。622、ABC-DQO轉換功能作用： 執(zhí)行ABC-DQO 的轉換，它們把3 相電壓值從三相靜止abc坐標系轉換到兩相旋轉dq坐標系。適用范圍：可用于功率電路，也可用于控制電路。注意：在功率電路中，在電流轉換前，電流值必須通過電流控制電壓源轉換為電壓值。從ABC 到DQO 的轉換：第62頁，共85頁。63例：從DQO 到 ABC的轉換：第63頁，共85頁。643、外置DLL功能 外置DLL 功能塊（動態(tài)鏈接庫），允許用戶用C 語言或C+或Fortran 語言編程，用Microsoft C 或C+，Borland

18、 C+或Digital Visual Fortran 來匯編，并用PSIM 連接起來。這些功能塊可用于電力電路和控制電路中。高級語言編程編譯/匯編連接第64頁，共85頁。65采用VC+完成動態(tài)鏈接的方法：例1：輸入a,b,c, 輸出y。完成下列： 第65頁，共85頁。66第66頁，共85頁。67例2：第67頁，共85頁。683.7 控制電路電力電路模塊 作用：把控制電路數值傳到功率電路。它是控制電路和電力電路之間的緩沖器。例： 控制電路連接塊的輸出可以看作功率電路可以使用的一個穩(wěn)定的電壓源第68頁，共85頁。694 仿真類型1、瞬時分析第69頁，共85頁。702、交流分析電路或控制環(huán)的頻率響應

19、可由交流分析獲得。例子：Buck 變換器的開環(huán)響應第70頁，共85頁。715 波形輸出SIMVIEW是PSIM 的波形顯示和后置處理程序。功能：File菜單：文件存儲、保存、打開、打印Edit菜單：波形文件編輯Axis菜單：X軸/Y軸量程、字體設置、顯示方式Screen菜單：波形顯示窗口編輯Measure菜單：波形測量View菜單：波形顯示方式局部放大/全顯Option菜單:波形顯示形式點/三角/星,背景/前景色、文本字體。Label菜單:在顯示屏上編輯文字。Help菜單:幫助。主電路波形顯示第71頁，共85頁。725 其他1、電路原理圖的建立主界面第72頁，共85頁。73Edit菜單第73頁，共85頁。74View菜單第74頁，共85頁。75Subcircuit菜單第75頁，共85頁。76Elements菜單第76頁，共85頁。77Simulation菜單第77頁，共85頁。78Options菜單第78頁，共85頁。792、子電路的建立 例：單相逆變電路，如圖（a）所示