PSIM使用手册

PSIM6.0用户指南PowersimInc.2目录1基本信息71.1介绍71.2电路结构71.3软硬件需要81.4安装程序81.5仿真电路91.6元器件参数说明书和格式92电力电路的组成112.1电阻器－电感器－电容器支路112.1.1电阻器，电感器，和电容器112.1.2可变电阻器112.1.3饱和电感122.1.4非线性元件132.2开关142.2.1二极管，双向二极管和齐纳二极管152.2.2晶闸管和三端双向可控硅开关元件162.2.3GTO，晶体管，双向开关172.2.4线性开关182.2.5开关驱动模块192.2.6单相开关模块212.2.7三相开关模块222.3耦合电感242.4变压器252.4.1理想变压器252.4.2单相变压器252.4.3三相变压器272.5其他器件282.5.1运算放大器282.5.2dv/dt模块292.6电动机驱动模块292.6.1电机292.6.1.1直流电机292.6.1.2感应电动机322.6.1.3饱和感应电机352.6.1.4无刷直流电机362.6.1.5外激发的同步电机402.6.1.6永磁同步电机422.6.1.7开关磁阻电机4432.6.2机械负载462.6.2.1恒定转矩负载462.6.2.2恒定功率负载472.6.2.3恒定转速的负载482.6.2.4普通负载482.6.3传动箱492.6.4机电接口模块492.6.5速度/转矩传感器513控制电路部分533.1传递函数模块533.1.1比例控制器543.1.2积分器543.1.3微分器553.1.4比例积分控制器563.1.5内置式滤波器模块563.2计算函数模块573.2.1加法器573.2.2乘法器和除法器583.2.3开方器593.2.4指数/幂级数/对数模块593.2.5均方根模块593.2.6绝对值模块和符号模块603.2.7三角函数模块603.2.8快速傅立叶变换模块613.3其他功能模块623.3.1比较器623.3.2限幅器623.3.3斜率（dv/dt）限制器623.3.4查表器633.3.5梯形波模块和方波模块643.3.6取样/保持模块653.3.7缩减模块663.3.8延时模块663.3.9多路选择器673.3.10总谐波失真模块(THD)683.4逻辑元器件693.4.1逻辑门693.4.2RS触发器703.4.3JK触发器713.4.4D触发器713.4.5单稳态多频振荡器713.4.6脉冲宽度计算器7243.4.7A/D和D/A转换器723.5数字控制模块733.5.1零阶保持模块733.5.2z域转换函数模块743.5.2.1积分器753.5.2.2微分器763.5.2.3数字滤波器773.5.3单位时间延时器793.5.4量化元件803.5.5循环缓冲器813.5.6叉乘模块823.5.7存储读取元件823.5.8数组833.5.9堆栈器833.5.10多速取样系统843.6SimCoupler模块843.6.1PSIM和Simulink的配置853.6.2在Simulink中选择解决类型和仿真步长874其它部件904.1参数目录904.2电源904.2.1时间904.2.2直流源914.2.3正弦电源914.2.4方波电源924.2.5三角波电源934.2.6阶跃电源944.2.7分段线性电源954.2.8随机电源964.2.9数学功能电源964.2.10电压/电流控制源974.2.11非线性电压控制源984.3电压/电流传感器994.4探头和仪表994.5开关控制器1014.5.1通断控制器1014.5.2α控制器1024.5.3PWM查表控制器1034.6功能块1054.6.1控制电路－功率电路界面模块1054.6.2ABC-DQO转换功能块1064.6.3数学功能块10754.6.4外置DLL功能块1085分析说明书1115.1瞬时分析1115.2交流分析1115.3参数扫描器1146电路原理图的设计1166.1创建一个电路1176.2编辑电路1176.3子电路1186.3.1创建子电路—在主电路中1196.3.2创建子电路—在子电路中1196.3.3连接子电路—在主电路中1206.3.4子电路的其他特性1206.3.4.1从主电路到子电路的变量1216.3.4.2定制子电路图形1216.3.4.3PSIM中元件库中所包含的子电路1236.4其他功能1236.4.1运行仿真1236.4.2产生和查看Netlist文件1236.4.3定义运行时间展示1236.4.4设置1246.4.5打印电路原理图1246.5编辑PSIM数据库1247波形处理1257.1文件目录1257.2编辑目录1267.3轴目录1267.4屏幕目录1277.5视图目录1287.6选择目录1297.7标签目录1307.8输出数据1308错误/警告信息和其它仿真问题1318.1仿真问题1318.1.1时间步长的选择1318.1.2逻辑电路的传播延迟13168.1.3功率电路和控制回路的界面1318.1.4FFT分析1328.2错误/警告信息1328.3调试13371基本信息1.1介绍PSIM是专门为电力电子和电动机控制设计的一款仿真软件。它可以快速的仿真和便利地与用户接触，为电力电子，分析和数字控制和电动机驱动系统研究提供了强大的仿真环境。这本手册包含了PSIM○1和它的3个其它模型：电动机驱动模型，数字控制模型和联结模型。电动机驱动模型已经在机器模型和为驱动系统研究的机械装备模型里建立起来了。数字控制模型为数字控制分析提供了离散的元素，例如：零状态监控，z-domain转换功能blocks,量子化blocks，数字滤波器。联结模型为共同仿真在PSIM和Matlab/Simulink○2之间提供了相互接触。PSIM仿真软件包括3个方面：电路示意性的程序PSIM，PSIM仿真器，波形形成过程项目SIMVIEW。仿真环境图解如下：这本手册的第一章描述了电路结构，软、硬件需要，参数规格形式。第二章到第四章描述电力和控制电路成分。第五章描述了瞬时分析和交流分析的说明书。第六和第七章讨论PSIM示意性项目和SIMVIEW的用法。昀后，错误和警告信息在第八章讨论。○1PSIM和SIMVIEW是Powersim公司的著作权，2001-2003○2Matlab和Simlink是Mathwork公司的注册商标1.2电路结构一个电路在PSIM里表现为4个部分：电力电路，控制电路，传感器和开关控制器。以下图标展示了这些部分之间的关系：8电力电路包括转换装置，谐振分支，变压器，联结感应器。控制电路表现在图表里。S域和z域里的元器件和逻辑元器件（例如：逻辑门和flipflop）和非线性元器件（例如：乘法器和除法器）被用于控制电路。传感器测量电力电路电压和电流并把数值传到控制电路。门信号经常由控制电路产生并通过开关控制器反馈到电力电路来控制开关。1.3软硬件需要PSIM可在MicrosoftWindows98/NT/2000/XP环境下运行，需要的昀小内存是32M。1.4安装程序快速安装指南由“PSIM—快速指南”和CD-ROM提供。PSIM目录的部分文件见以下图表：91.5仿真电路仿真例子41象限斩波电路“chop.sch”。运行PSIM，在File目录里选择Open并载入文件“chop。Sch”。从Simulate目录里选择RunPSIM,开始仿真。仿真结果将被储存在文件“chop.txt”里。仿真过程中发生的任何警告信息将被储存在“message.doc”里。如果没在Option目录里选择Auto-RunSimview,就要从Simulate目录里选择RunSimview去开始仿真。如果已选择Auto-runSimview，那么Simview将会自动运行。在Simview里选择曲线图表来显示。1.6元器件参数说明书和格式PSIM里每个元器件的参数图表窗口有3个图表：Parameters，OtherInfo，Color。如下所示：Parameter里的参数被用于仿真。从另一方面来说，OtherInfo里的信息不是用于仿真的，它仅仅用于报告信息，将会出现在PSIM里View/ElementList的部分目录中。一些如：设备额定值，制造商，和部分数字等信息被储存在OtherInfo里。元器件的颜色可以在Color里设置。Parameter里的参数会是一个数值或是一个数学表达式。例如：一个电阻可以有以下几种说明方法：其中R1，R2，V0和I0是被参数文件定义的符号（见4.1节），如果这个阻抗是在支电路，则他们是被主电路定义的符号（见6.3.4.1节）。PSIM允许使用10的n次方的数值，以下的后缀数值表示：10一个数学表达式可以包括括号，但不区分大小写，可提供以下的数学功能：+加-减z乘/除^乘方SQRT方根SIN正弦函数Cos余弦函数Tan正切函数Atan反正切函数Exp自然对数Log对数函数Log（10）以10为底的对数函数Abs取绝对值Sign取整112电力电路的组成2.1电阻器－电感器－电容器支路2.1.1电阻器，电感器，和电容器在PSIM里提供了独立电阻器，电感器，电容器支流和集成RLC支流。感应器电流和电容器的电压出始值可以定义。所提供的三相对称RLC支流R3、RL3、RC3、RLC3用于三相电流设备。三相支路的电感电流和电容电压的初始值全为零。图像：元件图像上的名称就是元件的简称。例如，电阻在图书馆目录的表示为“Resister”，它的简称为“R”三相支流中，带点的相就为A相。特性。参数描述ResistanceInductanceCapacitance电阻，单位Ohm电感，单位H电容，单位F参数描述InitialCurrentInitialCap.VoltageCurrentFlagCurrentFlag_A;CurrentFlag_B;CurrentFlag_C电感电流的初始值（单位A）电容电压的初始值（单位V）支路电流的输出标志。如果标志为零，输出电流为零。标志为1，则电流储存在输出文档中在SIMVIEW中显示。当它流向带点支流终端时电流为正。分别为A、B、C三相支路的标志。一个支路的电阻、电感或电容不能全为0。昀少要一个参数值为非零值。2.1.2可变电阻器可变电阻器就是带分接头的电阻。图像：12特性：参数描述TotalResistanceTapPosition(0to1)CurrentFlag可变电阻器的总阻抗，单位欧姆（k与m节点）分接位置TAP。节点k和t的阻抗是R*Tap流向k节点的电流标志2.1.3饱和电感饱和电感考虑了电感磁芯的饱和状态。图象：特性：参数描述Currentv.s.InductanceCurrentFlagCharacteristicsofthecurrentversustheinductance(i1,L1),(i2,L2),etc.FlagforthecurrentdisplayB-H非线性曲线可以用分段直线来近似描述。因为磁通密度B跟磁通λ成比例。而磁场强度H与通过的电流i成比例。所以B-H曲线可以用λ-i曲线来代替。图示如下：电感定义为即是曲线在不同点的斜率。饱和系数可以用一组组的数据点表示：等等。132.1.4非线性元件PSIM所提供的四个拥有非线性电流-电压关系的元件如下：附加输入量x必需是电压信号。图像：属性：电阻类型：参数属性表达式f(i)orf(i,x)表达式df/di初始值io昀低电流值i昀高电流值iv=f(i)forNONVandv=f(i,x)forNONV_1电压对电流的微分，df(i)/di电流i昀初值昀低电流值昀高电流值电导类型：参数描述表达式f(v)orf(v,x)表达式df/dv初始值vo昀低电压值v昀高电压值vi=f(v)forNONIandi=f(v,x)forNONI_1电流对电压的微分，df(v)/dv电压v昀初值昀低电压值昀高电压值14一个好的初始值和上限或下限值有助于集中解决问题。例子：非线性二极管非线性元件（NONI）在以上电