应用PSCAD进行电力电子装置仿真

1、谭甜源谭甜源QQQQ：8238323582383235MobileMobile：1592725685415927256854E-Mail: E-Mail: 231. 电力电子器件电力电子器件模型模型：两状态两状态电阻性开关电阻性开关4二极管二极管5晶闸管晶闸管6GTR、GTO、IGBT72. 插值触发脉冲发生器插值触发脉冲发生器 1)为什么需要插值算法？为什么需要插值算法？例：二极管从导通到关断的仿真过程例：二极管从导通到关断的仿真过程82)如何实现？如何实现？Interpolated Firing Pulses Generator 输出为输出为2维数组，包括：触发脉冲维数组，包括：触发脉冲0

2、或者或者1，以及插值时，以及插值时间间t，其结果是基于输入信号，其结果是基于输入信号H和和L的比较：当的比较：当HL时，输出时，输出1，否则输出，否则输出0。如果触发时刻在两次仿真步长之间，则会采。如果触发时刻在两次仿真步长之间，则会采用插值算法求出准确的动作时刻用插值算法求出准确的动作时刻t+t93)参数参数Band Limit Proximity Correction的含义？的含义？调制波处于载波临界区域调制波处于载波临界区域时可能漏掉触发脉冲时可能漏掉触发脉冲设置该参数后可以通过插值算法设置该参数后可以通过插值算法避免漏掉触发脉冲的情况出现避免漏掉触发脉冲的情况出现103. 控制系统的搭

3、建控制系统的搭建(电力电子装置常用控制模块电力电子装置常用控制模块) 3.1锁相环锁相环113.2静止坐标系和旋转坐标系变换静止坐标系和旋转坐标系变换123.2静止坐标系和旋转坐标系变换（老版本）静止坐标系和旋转坐标系变换（老版本）133.3 PI控制器控制器方案方案1：封装好的模块：封装好的模块方案方案2：分立模块组合构成：分立模块组合构成143.4 传递函数传递函数153.5 载波调制载波调制PWM算法算法方案方案1：方案方案2：163.6 采样和保持模块采样和保持模块173.7 滤波器滤波器可实现：低通、带通、高通、带阻等各种类型的滤波器可实现：低通、带通、高通、带阻等各种类型的滤波器

4、183.8 逻辑控制电路逻辑控制电路多输入逻辑门电路：包括与、或、异或等多输入逻辑门电路：包括与、或、异或等193.9 FFT模块模块204. 自定义元件自定义元件/模块模块1）调用）调用“元件向导元件向导”来创建自定来创建自定义元件义元件/模块的模块的“壳体壳体”2）右键）右键“Edit Definition”进去进去后，采用后，采用Fortran语言来编写所需语言来编写所需要的自定义元件的具体内容。要的自定义元件的具体内容。3）直接双击进去编辑模块的内容）直接双击进去编辑模块的内容4）如何复制模块）如何复制模块215. 与与MATLAB的仿真接口的仿真接口5.1 安装实现步骤安装实现步骤1

5、）安装）安装Fortran 90以上的编译器；以上的编译器； 2）安装合适版本的）安装合适版本的MATLAB （安装完的（安装完的MATLAB目录必须没有目录必须没有子目录子目录externlibwin32digitaldf60 才行）才行） ；3）安装）安装PSCAD ，安装完后重新启动计算机，使其能够找到已安安装完后重新启动计算机，使其能够找到已安装的装的Fortran编译器编译器；4）修改修改PSCAD的设置，设置的设置，设置Edit-Workspace settings中的中的Fortran和和MATLAB选项卡选项卡 中的内容中的内容5）若在第）若在第3步中，步中，PSCAD自动找到

6、了自动找到了Fortran编译器的位置，此编译器的位置，此时就可以打开时就可以打开MATLAB的接口例程进行仿真。否则应进一步修改的接口例程进行仿真。否则应进一步修改PSCAD安装目录下安装目录下emtdccf6windowsemtdc.cfg文件文件 22235.2 PSCAD与与MATLAB的仿真接口的仿真接口1）工作流程）工作流程 PSCAD内有一个内有一个Fortran文件文件DSDYN，通过它可以调用外部，通过它可以调用外部Fortran子程序。该子程序。该Fortran子程序可以启动子程序可以启动MATLAB数据引擎数据引擎并建立起并建立起Fortran子程序和子程序和MATLAB

7、数据引擎之间的通信管道，同数据引擎之间的通信管道，同时，含有时，含有MATLAB命令的命令的M文件也传到文件也传到MATLAB数据引擎中，这数据引擎中，这样，样，PSCAD和和MATLAB就紧密地结合了起来，用户可以根据需要就紧密地结合了起来，用户可以根据需要编制编制M文件或文件或Simulink文件，实现所需的仿真。文件，实现所需的仿真。245.2 PSCAD与与MATLAB的仿真接口的仿真接口2）在线帮助中给出的例程）在线帮助中给出的例程 25261. Power Electronics（常见电力电子装置）（常见电力电子装置）1.1 Single-Phase Thyristor Half-

8、Wave Rectifier（单相半（单相半波半控整流电路）波半控整流电路） 知识点：知识点： 用受控直流电压源和压控振荡器来产生单相交流电压；用受控直流电压源和压控振荡器来产生单相交流电压； 用滑块手动输入实数用滑块手动输入实数/整数来控制晶闸管的触发角整数来控制晶闸管的触发角 利用万用表测量电流和电压的瞬时值及电压的有效值，利用万用表测量电流和电压的瞬时值及电压的有效值，该模块还可以用来测量有功功率、无功功率和相角该模块还可以用来测量有功功率、无功功率和相角 利用全局变量设置万用表测量时的基准频率为利用全局变量设置万用表测量时的基准频率为60Hz 271.2 Single-Phase GT

9、O Half-Wave Rectifier（单相半波全（单相半波全控整流电路）控整流电路） 知识点：知识点： 演示演示GTO全控型器件和全控型器件和SCR半控型器件的区别，及相半控型器件的区别，及相应的脉冲生成方法的区别。应的脉冲生成方法的区别。281.2 Phase Controlled AC Switch（相控交流开关电路）（相控交流开关电路） 知识点：知识点： 相控交流开关电路的移相范围，如果初始触发角小于相控交流开关电路的移相范围，如果初始触发角小于负载阻抗角会出现什么情况？负载阻抗角会出现什么情况？ 演示过程中，带着大家分析可能出现的各种错误的仿演示过程中，带着大家分析可能出现的各种

10、错误的仿真结果及解决办法。如：仿真步长太大，导致不正确真结果及解决办法。如：仿真步长太大，导致不正确的结果等等。的结果等等。292. APF（有源电力滤波器）（有源电力滤波器）2.1 6-Pulse Bridge（6脉波桥）（常用非线性负载）脉波桥）（常用非线性负载） 知识点：知识点： 6脉波桥的功能及输入输出端子的含义；脉波桥的功能及输入输出端子的含义； Node-Loop组件的用法组件的用法 数据格式转换模块的用法数据格式转换模块的用法302.2 Shunt APF（并联型有源电力滤波器）（并联型有源电力滤波器） 知识点：知识点： 并联型有源电力滤波器的工作原理；并联型有源电力滤波器的工作

11、原理； 基于瞬时无功功率法基于瞬时无功功率法(p-q算法算法)和滞环和滞环电流跟踪电流跟踪PWM的控制系统及其搭建的控制系统及其搭建312.3 Series APF（串联型有源电力滤波器）（串联型有源电力滤波器） 知识点：知识点： 串联型有源电力滤波器的工作原理；串联型有源电力滤波器的工作原理； 仿真模块中无源滤波器组的作用仿真模块中无源滤波器组的作用 检测系统电流的控制策略检测系统电流的控制策略32331. 仿真模拟连续控制系统仿真模拟连续控制系统采用滞环电流跟踪控制法采用滞环电流跟踪控制法的的APF 知识点：知识点： 仿真前一定要明确目的，根据目的来选择建立合适的仿真前一定要明确目的，根据

12、目的来选择建立合适的模型。一般采用模型。一般采用PSCAD建模仿真电力电子装置，主建模仿真电力电子装置，主要用来验证控制策略（包括：控制算法和要用来验证控制策略（包括：控制算法和PWM算法算法等等），可以暂时不考虑电力电子器件的开关频率、等等），可以暂时不考虑电力电子器件的开关频率、电压和电流应力等各方面的限制。电压和电流应力等各方面的限制。 验证基于验证基于ip-iq控制方法的控制效果控制方法的控制效果 优化输出滤波器参数优化输出滤波器参数 342. 仿真离散数字控制系统仿真离散数字控制系统采用三角波比较法的采用三角波比较法的APF 知识点：知识点： 仿真目的：分析受实际硬件限制所带来的工程

13、问题。仿真目的：分析受实际硬件限制所带来的工程问题。与理想模型仿真的区别在于更侧重于细节方面的处理，与理想模型仿真的区别在于更侧重于细节方面的处理，尽量使仿真条件与实际装置的运行情况保持一致，通尽量使仿真条件与实际装置的运行情况保持一致，通过仿真复现实验波形，从而分析原因并找到解决方案。过仿真复现实验波形，从而分析原因并找到解决方案。 将所有输入到控制器的采样量利用采样器按照实际的将所有输入到控制器的采样量利用采样器按照实际的采样频率离散化，以尽量接近控制器的实际情况。采样频率离散化，以尽量接近控制器的实际情况。 锯齿波调制算法采样时刻不同对锯齿波调制算法采样时刻不同对APF补偿效果的影响。补偿效果的影响。 3536 软件自带有在线帮助系统（软件自带有在线帮助系统（On-line Help SystemOn-line Help System），包含软件），包含软件用户手册及所有元件的使用说明。按用户手册及所有元件的使用说明。按F1F1键即可弹出下图所示帮助系统键即可弹出下图所示帮助系统。一般用户所经常使用的是。一般用户所经常使用的是PS