PSCAD中的控制系統(tǒng)模塊

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1.Gain（增益）

增益組件把輸入信號(hào)與指定的因子相乘?？梢暂斎胍粋€(gè)變量名代替此因子所填的數(shù)字。

2.DifferentialLagorForgettingFunction（微分延遲或遺忘函數(shù)）

微分延遲組件用作一階高通濾波器，有時(shí)也叫做沖蝕函數(shù)、改變函數(shù)、或者遺忘函數(shù)。輸出可以隨之置為用戶指定的值。對(duì)此函數(shù)的解法如下，基于時(shí)間常數(shù)T的值。

Q?t??Q?t??t?e假使T＝0，則有：

輸出為：

??tT??X?t??X?t??t??e??tT

Q?t??0.0

這里：

Y?t??G?t?Q?t?

Y?t?＝輸出信號(hào)；

X?t?＝輸入信號(hào)；

G?t?＝增益因子（可為變量）

T＝時(shí)間常數(shù)；

?t＝時(shí)間步長。

3.DerivativewithaTimeConstant（帶時(shí)間常數(shù)的微分環(huán)節(jié)）

微分函數(shù)決定了信號(hào)變化的速率。但此模塊有放大噪聲的趨勢(shì)。為了將噪聲的干擾降至最小，特別是在計(jì)算步長小而微分時(shí)間常數(shù)大的狀況下，可能需要給它加一個(gè)噪聲濾波器。

4.Lead-Lag（前導(dǎo)延遲環(huán)節(jié)）

本組件模擬了一個(gè)帶增益的前導(dǎo)延遲函數(shù)，它的輸出可隨時(shí)由用戶重置為指定的值。最大最小輸出限制內(nèi)部指定。

對(duì)此函數(shù)的解法基于時(shí)間常數(shù)T1和T2，過程如下所示：

??tT2??t??t??T1T2?X?t??1?e???X?t??X?t??t??eT2

??T2??Q?t??Q?t??t?e假使T2?0，則類似與PI控制器：

Q?t??X?t??T1X?t??X?t??t????t假使T1?0且T2?0，則類似與增益環(huán)節(jié)：

Q?t??X?t?

輸出為：

Y?t??G?t?Q?t?

這里：

Y?t?＝輸出信號(hào)；X?t?＝輸入信號(hào)；

G?t?＝增益因子（可為變量）；

T＝時(shí)間常數(shù)（可為變量）；

?t＝時(shí)間步長。

5.RealPole（實(shí)極點(diǎn)）

本組件仿真了一個(gè)延時(shí)或“實(shí)極點(diǎn)〞函數(shù)，這里的輸出可以在任何時(shí)候重置成用戶規(guī)格化的值。輸入信號(hào)在被處理之前與增益因子G（t）成比例。時(shí)域算法基于梯形法。本函數(shù)的解法如下：

??tT??t??T?X?t??1?e?

??

Q?t??Q?t??t?e那么輸出就為：

這里：

Y?t??G?t?Q?t?

Y?t?＝輸出信號(hào)；X?t?＝輸入信號(hào)；G?t?＝增益因子（可變）；

T＝時(shí)間常數(shù)（可變）；

?t＝時(shí)間步長。

6.DelayFunction（延遲函數(shù)）

延遲函數(shù)模擬了拉氏表達(dá)式e?sT，這里T是延遲的時(shí)間，s是拉氏算子。輸入信號(hào)置于隊(duì)列中，隨著時(shí)間的推進(jìn)，信號(hào)值移入隊(duì)列尾部并放置到輸出line上。

假使延遲時(shí)間大得超過了時(shí)間步長?t，則隊(duì)列可能會(huì)變得過于巨大。為了避免出現(xiàn)這樣的狀況，采用了抽樣的方法。在指定的延遲時(shí)間中對(duì)輸入值采樣N次，只將采樣值置于隊(duì)列中。

另外，在滿足減少存儲(chǔ)空間的前提下，同時(shí)還必需保證采樣的數(shù)量對(duì)于保持延遲信號(hào)的精度來說是足夠的。由于輸出的階梯特性，需要引入一個(gè)額外的大為為時(shí)延/(2*N)的延遲。用以補(bǔ)償內(nèi)部微弱減少延遲時(shí)間的效應(yīng)。假使需要的話，可以采用一截延遲環(huán)節(jié)來對(duì)延遲環(huán)節(jié)的輸出進(jìn)行濾波，以平滑抽樣所造成的階梯效應(yīng)。

7.Square（平方）

本組件將輸入信號(hào)與其自身相乘。

8.SquareRoot（平方根）

本組件計(jì)算輸入的算術(shù)平方根。每個(gè)正數(shù)都有兩個(gè)平方根，一個(gè)為正一個(gè)為負(fù)，算術(shù)平方根定義為正的那個(gè)平方根的值。在實(shí)數(shù)域中，平方根對(duì)負(fù)數(shù)都沒有定義，因此要求輸入必需為正。本組件負(fù)的輸入時(shí)輸出為零。

9.AbsoluteValue（絕對(duì)值）

本組件給出輸入信號(hào)的絕對(duì)值。

10.TrigonometricFunctions（三角函數(shù)）

Standardtrigonometricfunctions.

1??本組件實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的三角函數(shù)功能。Tan函數(shù)在?n???時(shí)奇異，因此應(yīng)避

2??免輸入這些值。而ArcSin和ArcCos要求輸入的值域范圍為[-1.0,+1.0]，需避

免超出此值域。

11.ImpulseGenerator（脈沖發(fā)生器）

脈沖發(fā)生器用來確定線性控制系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。其可以產(chǎn)生指定頻率的脈沖序列。在對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析之前，為了使得暫態(tài)響應(yīng)逐漸變?nèi)?，需要使用一些脈沖通過控制系統(tǒng)。當(dāng)然頻率可以置零，僅發(fā)送一個(gè)脈沖給控制系統(tǒng)，即可以觀測到頻率響應(yīng)。

假使使用插值法，此組件在每生成一個(gè)脈沖的同時(shí)也生成了插值信息。對(duì)應(yīng)于脈沖的確鑿時(shí)間的插值時(shí)間非零，以保證脈沖無論何時(shí)都不會(huì)落在時(shí)間步長坐標(biāo)上。這就有效的祛除了組件對(duì)設(shè)備步長的依靠性，即使時(shí)間步長增加也能保持精度。

12.GenericTransferFunction（通用傳遞函數(shù)）

此傳遞函數(shù)由三段直線組成，有兩個(gè)交點(diǎn)（LI,LO）和（UI,UO），是一分段連續(xù)函數(shù)。假使所需多于三段直線的話，可以采用XYTransferFunction組件

13.LimitingFunction（限制函數(shù)）

限制函數(shù)或“硬性限制器〞在輸入信號(hào)落入其最高和最低限值之內(nèi)時(shí)輸出輸入信號(hào)。假使信號(hào)超出了限值，輸出值就停留在限值上。

14.Non-LinearGain（非線性增益）

非線性增益組件用以加強(qiáng)或弱化大的信號(hào)波動(dòng)。當(dāng)輸入信號(hào)在一指定的區(qū)域中時(shí)，采用“低增益〞。假使輸入信號(hào)離開這一區(qū)域，則給以“高增益〞。此傳遞函數(shù)是連續(xù)的，因此信號(hào)在從一個(gè)增益變?yōu)榱硪粋€(gè)增益時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)跳變。

15.SingleInputComparator（單輸入比較器）

本組件輸出兩個(gè)值，取決于輸入信號(hào)是高于還是低于輸入的門檻值。假使允許插值兼容性的話，則可輸出由器件生成的插值信息（即輸入信號(hào)剛好過門檻值的確鑿時(shí)間點(diǎn)）。運(yùn)用了插值后，本組件甚至在較大的時(shí)間步長時(shí)仍能保持精度。

16.DownRampTransferFunction（下降斜坡函數(shù)）

本組件隨著輸入信號(hào)的增大將其輸出依據(jù)斜坡規(guī)律從指定值降到零。斜坡開始點(diǎn)和終點(diǎn)需指定。

17.RateLimitingFunction（比率限制函數(shù)）

比例限制器在輸入信號(hào)的變化率不超過指定的限值時(shí)，輸出輸入信號(hào)。假使變化的比率超出了限值，則輸出將超前或落后于輸入，以確保變化的比率在限定的范圍內(nèi)。

18.UpRampTransferFunction（上升斜坡函數(shù)）

本組件隨著輸入信號(hào)的增大將其輸出按斜坡規(guī)律從0增加到指定的值。開始爬坡和終止爬坡的輸入點(diǎn)需提前指定。

19.SignalGenerator（信號(hào)發(fā)生器）

信號(hào)發(fā)生器可以輸出三角波或者方波。占空周期可以改變以調(diào)整輸出波的形狀。在生成方波時(shí)若采用了插值法，當(dāng)輸出變化時(shí)，組件將會(huì)把生成插值信息輸出。這些例程中，插值時(shí)間表示了確切的信號(hào)變化時(shí)間。采用插值法時(shí)組件能在使用很大的時(shí)間步長時(shí)保持精度。

20.EdgeDetector（邊緣檢測器）

本組件將當(dāng)前輸入與前一步長的輸入進(jìn)行比較，輸出結(jié)果就取決于當(dāng)前輸入是高于、等于或者低于前一步長的輸入。假使輸入在步長內(nèi)發(fā)生了變化，組件就成了邊緣檢測器。假使輸入是連續(xù)的話，則組件就成了斜率探測器。注意的是，輸出結(jié)果是通過填寫選項(xiàng)卡提前指定的。

21.LogarithmicFunctions（對(duì)數(shù)函數(shù)）

本組件是標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)數(shù)函數(shù)。輸出輸入信號(hào)的對(duì)數(shù)?；蛘咭?0為底數(shù)，或者以自然對(duì)數(shù)e為底數(shù)。

22.ExponentialFunctions（指數(shù)函數(shù)）

此組件輸出輸入信號(hào)的指數(shù)，底數(shù)為10或者e。

23.2ndOrderComplexPolewithGain（二階帶增益的復(fù)極點(diǎn)）

本組件有9種二階濾波器形式：1.低通；2.中通；

3.高通；4.高阻；5.中阻；6.低阻；7.高阻；8.中阻；9.低阻。

低于特性頻率的定義為低頻，在特性頻率附近的定義為中頻，高于的定義為高頻。函數(shù)7型、8型和9型除了需要對(duì)通過頻率的上半部分有180°的相移，它們分別與4、5和6相像。濾波器的類型由輸入?yún)?shù)“FunctionCode〞所決定，它的以下菜單有1到9可供選擇。

24.Timer（定時(shí)器）

假使輸入信號(hào)F低于定時(shí)器的觸發(fā)門檻值。一段延時(shí)后，定時(shí)器的輸出等于ON的值。此值會(huì)輸出“DurationON〞秒。此后，輸出仍舊保持ON的值，只要輸入F低于定時(shí)器的觸發(fā)門檻值。若輸入F高于定時(shí)器的觸發(fā)門檻值，則輸出Off的值。

25.RangeComparator（范圍比較器）

本組件能確定輸入信號(hào)位于三個(gè)區(qū)域中的哪個(gè)，然后輸出與此區(qū)域?qū)?yīng)的值。這三個(gè)區(qū)域是通過定義下限和上限來確定下來的。第一區(qū)域低于限值，其次個(gè)區(qū)域位于兩個(gè)限值之間（包括限值點(diǎn)），第三個(gè)區(qū)域高于上限值。

假使第一區(qū)域和第三區(qū)域生成的值一致，則此組件就成了帶寬探測器，其輸入若在兩個(gè)限值之間輸出一個(gè)值，輸入在限值之外輸出另一個(gè)值。

26.SurgeGenerator（浪涌發(fā)生器）

本組件生成一個(gè)浪涌波形。波形由四個(gè)輸入?yún)?shù)確定，分別是“startoftheupslope〞、“endoftheupslope〞、“startofthedownslope〞和“endofthedownslope〞。在“startoftheupslope〞之前輸出為0，在“endoftheupslope〞和“startofthedownslope〞之間輸出峰值。

27.TwoInputComparator（兩輸入比較器）

本組件比較兩個(gè)輸入。假使其中一個(gè)信號(hào)與另一個(gè)相交，則輸出一個(gè)脈沖，假使一個(gè)信號(hào)高于另一個(gè)，則輸出一個(gè)水平輸出，具體輸出什么取決于指定的輸出類型。假使應(yīng)用了插值法，則本組件會(huì)生成插值信息（即兩個(gè)信號(hào)相交的確鑿時(shí)間）并輸出。此時(shí)，本組件對(duì)較大的時(shí)間步長仍能保持精度。

28.PIController（PI控制器）

本組件實(shí)現(xiàn)了比例積分的功能（即輸出是輸入信號(hào)比例和積分增益的和）。積分功能的時(shí)域計(jì)算采用的是梯形或矩形積分。在選擇了“IntegrationMethod|Rectangular〞之后，可能會(huì)使用插值法。若使用了插值法，則對(duì)指定的時(shí)間步長計(jì)算積分時(shí)，會(huì)將插值時(shí)間和信號(hào)極性都考慮在內(nèi)。

29.Integrator（積分器）

本組件是無飽和限值可重置的積分器。它是控制系統(tǒng)功能的基本構(gòu)成模塊之一，可以使用梯形或者矩形積分方法來求解。通過在輸入“Clear〞處填入一個(gè)非零整數(shù)，可將積分器的輸出置為定義的非零整數(shù)值。假使時(shí)間常數(shù)的絕對(duì)值小于10-20，則將其定義為默認(rèn)值1.0。

假使選擇了“IntegrationMethod|Rectangular〞，則可能用到插值法。若使用了插值法，則對(duì)指定的時(shí)間步長計(jì)算積分時(shí)，會(huì)將插值時(shí)間和信號(hào)極性都考慮在內(nèi)。另外，當(dāng)組件的“Clear〞有輸入時(shí)，也可能用到插值法。假使是這樣的話，將使用插值信息確定重置的具體時(shí)間點(diǎn)，然后計(jì)算重置之后的下一時(shí)間步長的確鑿輸出值。

30.AM/FM/PMFunction（幅值、頻率和相位調(diào)制功能）

本組件有三個(gè)輸入：頻率（Freq）、相位（Phase）和幅值（Mag）。Freq與時(shí)間結(jié)合，然后規(guī)格化為-2π到+2π之間的某值。Phase與之相加，其和作為Sine或Cosine函數(shù)的自變量。最終的結(jié)果乘以Mag，最終予以輸出。

假使頻率和相位為常數(shù)，則輸出就是輸入Mag的幅值調(diào)制。假使相位和幅值為常數(shù)，則輸出就是輸入Freq的頻率調(diào)制。假使頻率和幅值是常數(shù)，則輸出就是輸入Phase的相位調(diào)制。

控制全部三個(gè)輸入的實(shí)際例子就是電源模型。幅值信號(hào)用以加速電源的啟動(dòng)；頻率信號(hào)可以調(diào)整得緊跟系統(tǒng)頻率的變化；而幅值信號(hào)可以用來控制電源發(fā)出的功率大小。

本組件還可以作為正弦波發(fā)生器單獨(dú)使用。

31.Counter（計(jì)數(shù)器）

本組件在收到正的輸入時(shí)，可以改變自身的狀態(tài)至相鄰的更高狀態(tài)。當(dāng)輸入負(fù)值時(shí)，它改變自身狀態(tài)到相鄰的較低狀態(tài)。尋常增加或減小的輸出為1。

假使計(jì)數(shù)器在它的最高（最低）限制上，若再收到上調(diào)（下調(diào)）信號(hào)，可能會(huì)出現(xiàn)兩種狀況。第一，計(jì)數(shù)器忽略這一請(qǐng)求，什么也不做，對(duì)應(yīng)于選擇“LimitType|Sticky〞。其次，計(jì)數(shù)器改變它的輸出到最低（最高）限制，對(duì)應(yīng)于選擇“LimitType|Circular〞。

還有一個(gè)選擇就是將計(jì)數(shù)器重置到它的初始狀態(tài)。

32.Divider（除法器）

除法器用來將兩個(gè)信號(hào)相除。為了避免分母為零，分母的內(nèi)部限制為大于1.0-10，或小于-1.0-10。

33.Summing/DifferenceJunction（和/差連接點(diǎn)）

本組件允許電路設(shè)計(jì)者將幾個(gè)信號(hào)進(jìn)行線性合并。連接點(diǎn)的上限輸入7路信號(hào)。每一路輸入可以是加到總和上，也可以是從中減去。

34.Multiplier（乘法器）

本組件用于將兩路信號(hào)相乘。

35.Maximum/MinimumFunctions（求最大/最小）

本組件允許電路設(shè)計(jì)者從幾路輸入信號(hào)中選擇最大或最小值。最多可以輸入7路信號(hào)。

36.TwoInputSelector（兩輸入選擇器）

本組件的輸出或?yàn)锳路，或?yàn)锽路，取決于Ctrl的值。

37.On-LineFrequencyScanner(FFT)（在線頻率掃描儀FFT分析）

本組件是一個(gè)在線快速傅立葉轉(zhuǎn)換器，可以確定作為時(shí)間函數(shù)的輸入信號(hào)的諧波幅值和相位。在輸入信號(hào)被分解成各個(gè)諧波分量之前要先進(jìn)行采樣。

可以選擇使用1、2或3路輸入。選中擇3路輸入時(shí)，組件可以提供序組件形式的輸出。

用戶可以選擇以下FFT模塊類型：

?1-phase：標(biāo)準(zhǔn)的一相FFT。輸入經(jīng)處理后將提供基頻的幅值和相角以及它的

諧波（包括直流分量）；

?2-phase：與單一模塊的1-phaseFFT沒有區(qū)別，保持了結(jié)構(gòu)的緊湊性和組

織性；

?3-phase：與上類似，僅僅是將三個(gè)1-phaseFFTs合并到一個(gè)模塊中；

?+/-/0Seq：將采用三相輸入：XA、XB和XC，通過定序器計(jì)算FFT的原始輸

出，計(jì)算后的結(jié)果有基頻分量的正序、負(fù)序和零序的幅值和相位，以及各次諧波。還輸出每相的直流分量。

序分析組件基于以下轉(zhuǎn)換方程：

?Va??V??1?b?3??Vc??1?1?11?120???11??120??V0??V?1??120?????1?120????V???1注意：本組件處理的是工頻信號(hào)（典型的是50Hz或60Hz），不能用來處理高頻信號(hào)。

38.InterpolatingSampler（插值采樣器）

本組件對(duì)輸入的連續(xù)信號(hào)進(jìn)行離散采樣，并保持輸出在采樣結(jié)果上直至下一個(gè)采樣點(diǎn)。采樣由指定的采樣頻率觸發(fā)（或輸入脈沖序列觸發(fā)）。

對(duì)于外來脈沖所觸發(fā)的采樣，為了便于進(jìn)行插值或非插值的采樣需要有其次個(gè)脈沖輸入。對(duì)于非插值脈沖，輸入是標(biāo)量，而對(duì)于插值脈沖，輸入是一個(gè)兩元素的數(shù)組。

39.XORPhaseDifference（異或相位差）

本組件計(jì)算兩個(gè)時(shí)變的輸入信號(hào)A和B的異或相位差。當(dāng)兩個(gè)輸入符號(hào)相反時(shí)，它將有一個(gè)非零輸出。輸出的符號(hào)取決于相位超前的輸入。信號(hào)的