應(yīng)用PSCAD進(jìn)行電力電子裝置仿真

PSCAD電力電子裝置仿真譚甜源QQ：82383235Mobile-Mail:tty@主要內(nèi)容第一部分：基本模塊及功能介紹電力電子器件、插值觸發(fā)脈沖發(fā)生器、控制系統(tǒng)的搭建、自定義模塊、與MATLAB的仿真接口第二部分：軟件自帶例程介紹PowerElectronics、APF第三部分：幾個(gè)典型的應(yīng)用案例分析模擬系統(tǒng)的仿真、數(shù)字系統(tǒng)的仿真、PWM脈沖策略的仿真、緩沖吸收電路的仿真2第一部分基本模塊及功能介紹電力電子器件模型：兩狀態(tài)電阻性開(kāi)關(guān)3第一部分基本模塊及功能介紹二極管4第一部分基本模塊及功能介紹晶閘管5第一部分基本模塊及功能介紹GTR、GTO、IGBT6第一部分基本模塊及功能介紹插值觸發(fā)脈沖發(fā)生器

1)為什么需要插值算法？例：二極管從導(dǎo)通到關(guān)斷的仿真過(guò)程7第一部分基本模塊及功能介紹2)如何實(shí)現(xiàn)？InterpolatedFiringPulsesGenerator輸出為2維數(shù)組，包括：觸發(fā)脈沖0或者1，以及插值時(shí)間t，其結(jié)果是基于輸入信號(hào)H和L的比較：當(dāng)H>L時(shí)，輸出1，否則輸出0。如果觸發(fā)時(shí)刻在兩次仿真步長(zhǎng)之間，則會(huì)采用插值算法求出準(zhǔn)確的動(dòng)作時(shí)刻t+Δt8第一部分基本模塊及功能介紹3)參數(shù)BandLimitProximityCorrection的含義？調(diào)制波處于載波臨界區(qū)域時(shí)可能漏掉觸發(fā)脈沖設(shè)置該參數(shù)后可以通過(guò)插值算法避免漏掉觸發(fā)脈沖的情況出現(xiàn)9第一部分基本模塊及功能介紹控制系統(tǒng)的搭建(電力電子裝置常用控制模塊)

3.1鎖相環(huán)10第一部分基本模塊及功能介紹3.2靜止坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換11第一部分基本模塊及功能介紹3.2靜止坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換（老版本）12第一部分基本模塊及功能介紹3.3PI控制器方案1：封裝好的模塊方案2：分立模塊組合構(gòu)成13第一部分基本模塊及功能介紹3.4傳遞函數(shù)14第一部分基本模塊及功能介紹3.5載波調(diào)制PWM算法方案1：方案2：15第一部分基本模塊及功能介紹3.6采樣和保持模塊16第一部分基本模塊及功能介紹3.7濾波器可實(shí)現(xiàn)：低通、帶通、高通、帶阻等各種類(lèi)型的濾波器

17第一部分基本模塊及功能介紹3.8邏輯控制電路多輸入邏輯門(mén)電路：包括與、或、異或等18第一部分基本模塊及功能介紹3.9FFT模塊19第一部分基本模塊及功能介紹自定義元件/模塊1）調(diào)用“元件向?qū)А眮?lái)創(chuàng)建自定義元件/模塊的“殼體”2）右鍵“EditDefinition”進(jìn)去后，采用Fortran語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)所需要的自定義元件的具體內(nèi)容。3）直接雙擊進(jìn)去編輯模塊的內(nèi)容4）如何復(fù)制模塊20第一部分基本模塊及功能介紹與MATLAB的仿真接口5.1安裝實(shí)現(xiàn)步驟1）安裝Fortran90以上的編譯器；

2）安裝合適版本的MATLAB（安裝完的MATLAB目錄必須沒(méi)有子目錄\extern\lib\win32\digital\df60才行）

；3）安裝PSCAD

，安裝完后重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，使其能夠找到已安裝的Fortran編譯器；4）修改PSCAD的設(shè)置，設(shè)置Edit-Workspacesettings中的Fortran和MATLAB選項(xiàng)卡中的內(nèi)容5）若在第3步中，PSCAD自動(dòng)找到了Fortran編譯器的位置，此時(shí)就可以打開(kāi)MATLAB的接口例程進(jìn)行仿真。否則應(yīng)進(jìn)一步修改PSCAD安裝目錄下\emtdc\cf6\windows\emtdc.cfg文件21第一部分基本模塊及功能介紹22第一部分基本模塊及功能介紹5.2PSCAD與MATLAB的仿真接口1）工作流程

PSCAD內(nèi)有一個(gè)Fortran文件DSDYN，通過(guò)它可以調(diào)用外部Fortran子程序。該Fortran子程序可以啟動(dòng)MATLAB數(shù)據(jù)引擎并建立起Fortran子程序和MATLAB數(shù)據(jù)引擎之間的通信管道，同時(shí)，含有MATLAB命令的M文件也傳到MATLAB數(shù)據(jù)引擎中，這樣，PSCAD和MATLAB就緊密地結(jié)合了起來(lái)，用戶可以根據(jù)需要編制M文件或Simulink文件，實(shí)現(xiàn)所需的仿真。23第一部分基本模塊及功能介紹5.2PSCAD與MATLAB的仿真接口2）在線幫助中給出的例程

24主要內(nèi)容第一部分：基本模塊及功能介紹電力電子器件、插值觸發(fā)脈沖發(fā)生器、控制系統(tǒng)的搭建、自定義模塊、與MATLAB的仿真接口第二部分：軟件自帶例程介紹PowerElectronics、APF第三部分：幾個(gè)典型的應(yīng)用案例分析模擬系統(tǒng)的仿真、數(shù)字系統(tǒng)的仿真、PWM脈沖策略的仿真、緩沖吸收電路的仿真25第二部分軟件自帶例程介紹PowerElectronics（常見(jiàn)電力電子裝置）1.1Single-PhaseThyristorHalf-WaveRectifier（單相半波半控整流電路）知識(shí)點(diǎn)：用受控直流電壓源和壓控振蕩器來(lái)產(chǎn)生單相交流電壓；用滑塊手動(dòng)輸入實(shí)數(shù)/整數(shù)來(lái)控制晶閘管的觸發(fā)角利用萬(wàn)用表測(cè)量電流和電壓的瞬時(shí)值及電壓的有效值，該模塊還可以用來(lái)測(cè)量有功功率、無(wú)功功率和相角利用全局變量設(shè)置萬(wàn)用表測(cè)量時(shí)的基準(zhǔn)頻率為60Hz

26第二部分軟件自帶例程介紹1.2Single-PhaseGTOHalf-WaveRectifier（單相半波全控整流電路）知識(shí)點(diǎn)：演示GTO全控型器件和SCR半控型器件的區(qū)別，及相應(yīng)的脈沖生成方法的區(qū)別。27第二部分軟件自帶例程介紹1.2PhaseControlledACSwitch（相控交流開(kāi)關(guān)電路）知識(shí)點(diǎn)：相控交流開(kāi)關(guān)電路的移相范圍，如果初始觸發(fā)角小于負(fù)載阻抗角會(huì)出現(xiàn)什么情況？演示過(guò)程中，帶著大家分析可能出現(xiàn)的各種錯(cuò)誤的仿真結(jié)果及解決辦法。如：仿真步長(zhǎng)太大，導(dǎo)致不正確的結(jié)果等等。28第二部分軟件自帶例程介紹APF（有源電力濾波器）2.16-PulseBridge（6脈波橋）（常用非線性負(fù)載）知識(shí)點(diǎn)：6脈波橋的功能及輸入輸出端子的含義；Node-Loop組件的用法數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模塊的用法29第二部分軟件自帶例程介紹2.2ShuntAPF（并聯(lián)型有源電力濾波器）知識(shí)點(diǎn)：并聯(lián)型有源電力濾波器的工作原理；基于瞬時(shí)無(wú)功功率法(p-q算法)和滯環(huán)電流跟蹤PWM的控制系統(tǒng)及其搭建30第二部分軟件自帶例程介紹2.3SeriesAPF（串聯(lián)型有源電力濾波器）知識(shí)點(diǎn)：串聯(lián)型有源電力濾波器的工作原理；仿真模塊中無(wú)源濾波器組的作用檢測(cè)系統(tǒng)電流的控制策略31主要內(nèi)容第一部分：基本模塊及功能介紹電力電子器件、插值觸發(fā)脈沖發(fā)生器、控制系統(tǒng)的搭建、自定義模塊、與MATLAB的仿真接口第二部分：軟件自帶例程介紹PowerElectronics、APF第三部分：幾個(gè)典型的應(yīng)用案例分析連續(xù)系統(tǒng)的仿真、數(shù)字系統(tǒng)的仿真、PWM脈沖策略的仿真、緩沖吸收電路的仿真32第三部分幾個(gè)典型應(yīng)用案例分析仿真模擬連續(xù)控制系統(tǒng)——采用滯環(huán)電流跟蹤控制法的APF知識(shí)點(diǎn)：仿真前一定要明確目的，根據(jù)目的來(lái)選擇建立合適的模型。一般采用PSCAD建模仿真電力電子裝置，主要用來(lái)驗(yàn)證控制策略（包括：控制算法和PWM算法等等），可以暫時(shí)不考慮電力電子器件的開(kāi)關(guān)頻率、電壓和電流應(yīng)力等各方面的限制。驗(yàn)證基于ip-iq控制方法的控制效果優(yōu)化輸出濾波器參數(shù)

33第三部分幾個(gè)典型應(yīng)用案例分析仿真離散數(shù)字控制系統(tǒng)——采用三角波比較法的APF知識(shí)點(diǎn)：仿真目的：分析受實(shí)際硬件限制所帶來(lái)的工程問(wèn)題。與理想模型仿真的區(qū)別在于更側(cè)重于細(xì)節(jié)方面的處理，盡量使仿真條件與實(shí)際裝置的運(yùn)行情況保持一致，通過(guò)仿真復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)波形，從而分析原因并找到解決方案。將所有輸入到控制器的采樣量利用采樣器按照實(shí)際的采樣頻率離散化，以盡量接近控制器的實(shí)際情況。鋸齒波調(diào)制算法采樣時(shí)刻不同對(duì)APF補(bǔ)償效果的影響。

34謝謝譚甜源武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院電工新技術(shù)研究所（430072）tty@35PSCAD在線幫助系統(tǒng)

軟件自帶有在線幫助系統(tǒng)（On-