PSIM中文教育资料全解.doc

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1、PSIM用户指南9版版本32010五月版权2001-2010 Powersim公司保留所有权利。本手册的任何部分不得复印或以任何形式或任何手段没有写转载公司的权限模型免责声明Powersim公司（“Powersim”）作出任何陈述或保证相对于此的充分性或准确性文档或它所描述的软件。在任何情况下将模型或其直接或间接供应商承担任何任何性质的损害，但不限于，直接，间接，附带或相应的损害赔偿的任何字符包括，不限于，商业利润损失，数据，商业信息，或任何和所有其他商业损害或损失，或对任何损害赔偿超过清单价格的许可证的软件和文件.Powersim Inc.mailto:mailtohttp:/内容1一般资料

2、1.1引言11.2电路结构21.3软件/硬件需求31.4安装程序31.5模拟电路31.6组件参数规范和格式32电源电路组件2.1电阻电感电容器分支72.1.1电阻器、电感器和电容器，72.1.2变阻器82.1.3饱和电感82.1.4非线性元件92.2开关102.2.1二极管、LED、Zener Diode、和移民局102.2.2晶闸管和双向可控硅122.2.3 GTO和晶体管132.2.4双向开关152.2.5线性开关162.2.6开关门17座2.2.7单相开关模块192.2.8三相开关模块192.3耦合电感222.4变压器232.4.1理想变压器232.4.2单相变压器232.4.3三相变压

3、器252.5磁元件262.5.1绕组262.5.2漏磁通路径272.5.3空气间隙272.5.4线性核心292.5.5 Saturable Core 292.6其他元素302.6.1运算放大器302.6.1.1理想运算放大器30我4章：2.6.1.2非理想运算放大器312.6.2并联稳压器TL431 322.6.3 Optocoupler 332.6.4 dv / dt的34块2.7热模块352.7.1设备数据库编辑器3542在数据库2.7.2二极管器件2.7.3二极管损耗计算43在数据库45 2.7.4 IGBT器件2.7.5 IGBT损耗计算47在数据库50 2.7.6 MOSFET器件2

4、.7.6 MOSFET的损耗计算512.8电机驱动模块54机械系统54 2.8.1参考方向2.8.2直流机562.8.3感应机582.8.4感应电机饱和612.8.5无刷直流电机622.8.6同步机与外部激励662.8.7永磁同步电机682.8.8永磁同步电机饱和702.8.9开关磁阻电机732.9 MagCoupler Module 762.9.1 magcoupler DL 76块2.9.2 MagCoupler Block 772.10 magcoupler RT模块812.11机械元件和传感器852.11.1机械元件和传感器852.11.1.1恒转矩负载852.11.1.2恒功率负荷8

5、52.11.1.3恒速负荷862.11.1.4 Type Load将军862.11.1.5外部控制负荷872.11.2齿轮箱872.11.3机械耦合块882.11.4机电接口88块2.11.5速度/转矩传感器892.11.6位置传感器912.11.6.1绝对编码器912.11.6.2增量式编码器922.11.6.3解析器922.11.6.4霍尔效应传感器932.12可再生能源模型94II章节：- 32.12.1太阳能模块942.12.2风机973控制电路元件3.1传递函数块993.1.1比例控制器1003.1.2积分1003.1.3微分器1023.1.4比例积分控制器1023.1.5单极控制器

6、1033.1.6修改PI控制器1033.1.7 3型控制器104在过滤块105内置3.1.83.2计算功能块1063.2.1 106夏季3.2.2乘数和Divider 1063.2.3平方根107块3.2.4指数/电力/对数功能块1073.2.5均方根107块3.2.6绝对和符号功能块1083.2.7三角函数1083.2.8快速傅里叶变换块1083.2.9最大/最小功能块1093.3其他功能块1103.3.1比较器1103.3.2限制器1103.3.3梯度（dv/dt）限制器1103.3.4梯形、方形块1113.3.5采样/保持111块3.3.6舍入块1123.3.7时间延迟块1123.3.8

7、器1133.3.9 THD 114块3.4逻辑组件1153.4.1逻辑Gates 1153.4.2设置复位触发器1153.4.3 JK触发器1163.4.4 D触发器1173.4.5单稳态多谐振荡器1173.4.6脉冲宽度计数器1183.4.7向上/向下计数器1183.4.8 A/D和D/A转换器1193.5数字控制模块120三2章：3.5.1零阶保持1203.5.2 Z传递函数方框121122 3.5.2.1积分器3.5.2.2微分器1233.5.2.3数字滤波器1233.5.3单位延迟1253.5.4量化块1263.5.5循环缓冲区1283.5.6卷积块1293.5.7内存读取块1293.

8、5.8数据阵列1303.5.9栈1303.5.10多采样率系统1313.6 simcoupler模块1323.6.1设立在PSIM和Simulink 132在Simulink 133 3.6.2求解器的类型和时间步长的选取4其他组件4.1参数文件1374.2来源1384.2.1时间1384.2.2常数1384.2.3直流电源1384.2.4正弦源1394.2.5方波电源1394.2.6三角/锯齿来源1404.2.7步源1414.2.8分段线性源1424.2.9随机源1434.2.10数学函数源1434.2.11电压/电流控制的来源1444.2.12非线性电压控制源1454.3电压/电流传感器1

9、464.4探头和146米4.5电压/电流范围1484.6初始值1504.7开关控制器1514.7.1开关控制器1514.7.2控制器154.7.3 PWM控制器152查找表4.8功能块1544.8.1控制电源接口15块四章节：- 14.8.2变换块1544.8.2.1 ABC dq0变换155ABC/不能转化14.8.2.3/- dq变换14.8.2.4笛卡尔坐标变换1574.8.3数学功能块1574.8.4查找表1584.8.5 C座1604.8.6简化C座1614.8.7外部DLL模块1624.8.8嵌入式软件164块5分析规格5.1仿真控制1655.2交流分析1665.3参数扫描1686

10、电路原理图设计6.1创建一个电路1716.2文件菜单1736.3编辑菜单1736.4视图菜单1746.5支路菜单1756.5.1创建在主电路176支路-6.5.2创建子电路内的支路1776.5.3连接支路-在主电路178电路的178 6.5.4其他功能6.5.4.1传递变量从主电路支路1786.5.4.2定制电路图1796.5.4.3包括在PSIM 180子元素列表6.6模拟菜单1806.7选项菜单1836.8实用工具菜单1876.9管理PSIM图书馆1876.9.1创造一次图像1886.9.2添加新的子电路元件为图书馆1896.9.3添加一个新的DLL元到图书馆191v0章：7波形处理7.1

11、文件菜单1937.2编辑菜单1947.3轴菜单1947.4屏幕菜单1957.5测量菜单1967.6分析菜单1977.7视图菜单1987.8选项菜单1987.9标签菜单1997.10出口数据1998错误/警告消息和其他模拟问题8.1模拟问题2018.1.1时间步长的选取2018.1.2传播延迟的逻辑电路2018.1.3界面之间的电源和控制电路2018.1.4 FFT分析2028.2错误/警告消息2028.3调试203指数205一一般信息1.1引言PSIM仿真软件1是专为电力电子与电机驱动器。快仿真和友好的用户界面，提供了一个强大的PSIM电力电子仿真环境，模拟和数字控制、磁、电机驱动系统的研究。

12、PSIM包括最基本的软件包，以及下面的附加选项：电机驱动模块数字控制模块simcoupler模块热模块magcoupler模块magcoupler RT模块simcoder 2模块可再生能源计划电机驱动模块有内置的电机模型和电机驱动系统的机械负荷模型研究。数字控制模块提供的分立元件如零阶保持器、Z传递函数块，量化块，数字滤波器，用于数字控制系统分析。simcoupler模块提供的接口之间的PSIM和MATLABSimulink联合仿真3。热模块提供了计算半导体器件损耗的能力。的magcoupler模块提供PSIM和电磁场分析软件之间的接口JMAG 4协同仿真。的magcoupler RT模块链

13、接PSIM与jmag-rt 4数据文件。simcoder模块提供的DSP硬件自动代码生成能力。可再生能源包括基本PSIM软件包，电机驱动模块，和可再生能源模型，如太阳能模块和风力涡轮机在可再生能源应用的模拟。此外，PSIM支持通过自定义DLL模块的第三方软件链接。整体PSIM环境如下所示。1。PSIM和simview是注册商标，和版权，Powersim公司2001-2010年2。SimCoder是一个商标，是由模型公司，模型公司版权，2008-2010年三.Simulink和MATLAB是MathWorks公司的注册商标，Inc.4。和jmag-rt JMAG的作业调度选项表公司版权，1997

14、-20101章：一般信息PSIM仿真环境包括电路原理图程序PSIM模拟器引擎，和波形处理程序simview 1。仿真过程如下所示。本手册涵盖了PSIM和所有附加模块除了SimCoder Module。使用的SimCoder模块是在单独的文件中simcoder用户手册。本手册的第1章介绍了电路结构，软件/硬件的要求和参数规范格式。第2章通过4描述电源和控制电路组件。5章介绍了瞬态分析和交流分析的技术指标。在PSIM示意程序的使用和simview在6章讨论7。最后，错误/警告消息在第8章进行了讨论。1.2电路结构电路为代表的是在PSIM四块：电源电路、控制电路、传感器和开关控制器。下面的图表显示了

15、这些块之间的关系。电源电路由开关器件，RLC分支，变压器和耦合电感。这个控制电路以方框图表示。在s域元件和Z域，逻辑元件（如逻辑门和触发器），和非线性元件（如乘法器和除法器）中使用控制电路。传感器被用来测量电源电路数量，并将它们传递给控制电路。门控信号，然后产生的控制电路，并通过开关控制器发送回电源电路控制开关。1.3软件/硬件需求PSIM软件运行在微软Windows XP / Vista的个人电脑。最小内存需求是128字节。1.4安装程序快速安装指南提供飞行员“PSIM -快速指南”的光盘。在PSIM目录下的一些文件是如下表所示。在PSIM使用的文件扩展名：注意，PSIM示意文件扩展名是。学

16、校在PSIM 8或以上，但在PSIM 9分机改变。psimsch为了区分PSIM文件从其他软件的文件。1.5模拟电路模拟样品的一个象限斩波电路”印章。学校”：启动PSIM。从“文件”菜单中选择打开加载文件”印章，SCH”。从模拟的菜单，选择“运行PSIM仿真开始。仿真结果将被保存文件”印章。txt”。如果选择自动运行simview不在选项菜单中选择，从模拟菜单，选择“运行simview开始simview。如果该选项被选中，simview将推出自动。在SIMVIEW，选择曲线显示。1.6组件参数规范和格式在PSIM的每个组件的参数对话框有三个标签：参数，其他信息，和颜色，如下图所示。在仿真中使用

17、的参数选项卡中的参数。在“其他信息”选项卡上的信息另一方面，在仿真中不使用。它只用于报告的目的，并将出现在零件清单中视图-元在PSIM上市。信息，如设备评级，制造商和零件号可以存储在“其他信息”选项卡下。组件颜色可设置在“颜色”选项卡中。参数下的参数选项卡可以是一个数值或数学表达式。一个阻力，为例如，可以在下列方式中指定：十二点五12.5k12.5ohm12.5kohm25 / 2.ohmR1 + R2R10.5 +（旁白+ 0.7）/ IO其中R1，R2，VO和艾奥符号定义在一个参数文件（见4.1节），或在主电路如这个电阻在电路（见第6.3.4.1）。十后缀字母的力量是允许在PSIM。支持下

18、面的后缀字母：G 10 9M 10 6K或K 3 10M 10 - 3U 6 - 10n 9 - 10P 12 - 10数学表达式可以包含括号，并且不区分大小写。以下的数学功能是允许的：+添加-减法*乘法/分*的权力例如：23 = 2 * 2 * 2 平方根函数罪恶的正弦函数因为余弦函数在正弦反函数ACOS余弦反函数谭正切函数阿坦反正切函数但反正切函数= atan2（y，x） =双曲正弦双曲正弦函数双曲余弦双曲余弦函数进出口指数（基E）例如：exp（x）= E对数对数函数（基）例：日志（x）=log10对数函数（10）ABS绝对值函数符号函数例子：符号（1.2）= 1；符号（- 1.2）= -

19、 1）二电源电路元件2.1电阻电感电容支路2.1.1电阻器、电感器和电容器，单个电阻，电感，电容，和集总RLC支路提供在PSIM。初始条件电感电流和电容电压可以被定义。为了方便三相电路的设置，提供对称三相RLC支路。初始三相支路的电感电流和电容电压都为零。图像:对于三相分支，相位与一个点是第一阶段。属性:一个分支的电阻、电感或电容都不能全部为零。至少有一个参数是一个非零的值。参数描述电阻，欧姆电感电感，在H在F中的电容初始电流初始电感电流最初的Cap。电压初始电容电压，在V支路电流输出的当前标志标志。如果标志为零，则没有当前的输出。如果国旗是1，电流将是可用于运行时图中的显示（在模拟运行时图）

20、。它也将显示在simview保存到输出文件。当它流到分支的虚线终端时，电流是正的。目前flag_a；目前flag_b；目前flag_c三相支路的A、B和C的电流标志。2.1.2变阻器变阻器是一个抽头电阻。图像：属性:参数描述总电阻变阻器的电阻R（总节点k和m之间），欧姆抽头位置（0至1）的抽头位置抽头。节点K和T之间的电阻是：R *抽头。当前流到节点K的当前标志标志。2.1.3 Saturable Inductor一个饱和电感考虑磁芯的饱和效应。图像：属性:参数描述电流与电感特性的电流与电感（I 1，L 1），（I 2，L 2）等当前显示的当前标志标志非线性B-H曲线的分段线性近似表示。由于磁

21、通密度B正比于磁通和磁化力H是目前我成正比，B-H曲被代表我曲线相反，如下图所示电感的定义为：L =/我，比我在每一个点vs.。的饱和特性的定由一系列的数据点为：（I 1，L 1），（I 2，L 2），（I 3，L 3），等注意定义的饱和特性必须使磁链是单调递增的也就是说，L 1 *我2 * 2 *我3 * 1 *我3，等等。此外，类似于在现实世界中的饱和特性，每一个线性段的斜率必须随着电流的增加而单调减小。在某些情况下，含有饱和电感的电路可能无法收敛。连接一个非常小的横跨饱和电感的电容器可以帮助收敛。第2章：电源电路元件2.1.4非线性元件提供了具有非线性电压电流关系的下列元素：电阻型 V

22、= F（I）具有附加输入x的电阻型 V = F（I，x）电导型 I = F（V）-电导型与附加的输入x I = F（V，x）附加的输入x必须是一个电压信号。图像:属性:用于电阻型元件：参数描述表达式F（I）或F（I，X）的V的表达在I和X V = F（I）或V = F（I，X）表达DF /诊断衍生的电压与电流I，即DF（我）/诊断初始值I O为当前I的初始值我的下限我目前的下限我的上限我目前的上限电导型元素：参数描述表达式F（V）或F（V，X）的表达，我在V和X I = F（V）或I = F（V，X）表达DF / DV的电流与电压的导数，即DF（v）/ DV初始值为电压V的初始值V的下限的电压

23、的下限V的上限的电压V非线性有限元（Noni）在上述模型的非线性二极管电路。二极管电流被表示为一个功能的电压为：I = 14 - 10 *（E 40 * 1）。在PSIM，非线性元件的规格将：2.2开关有在PSIM的两个基本类型的开关。一个是开关型。它工作在截止区域（关闭状态）或饱和区（状态）。另一种是线性型。它可以工作在任一截止，线性或饱和区。开关在开关模式包括以下：二极管和开关闸流管和双向可控硅自换相开关，具体：-门关断开关NPN双极结型晶体管（BJT）PNP双极结型晶体管-绝缘栅双极晶体管（IGBT）- N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和P沟道MOSFET双向开关开关模

24、型是理想的。也就是说，无论是开启和关断瞬变被忽视。开关上有10阻力。当没有RLC支路并联连接的开关，一10电阻将连接在交换机内部。这种电阻可以被看作是关闭状电阻。在某些情况下，这种电阻可能需要修改。要改变关闭状态的阻力，为例如，100米，连接一个百米并联开关。自从PSIM看到已经有一个电并联开关，10m电阻不会添加缓冲电路不需要开关。线性开关包括以下：NPN和PNP双极晶体管- N和P沟道MOSFET2.2.1二极管、LED、Zener Diode、和双向触发二极管二极管和LED：当它进行的时候，一个发光二极管（LED）发光。二极管或LED的导通是由电路工作条件。当正偏置电压大于阈值时，二极管

25、被打开电压，当电流下降到零时，关断。图像:属性:参数描述二极管的阈值电压二极管的阈值电压V d_th，在五二极管开始进行当正偏置电压大于V d_th。二极管电阻二极管的电阻R D，在欧姆，之后开始进行。初始二极管位置的初始位置标志。如果标志是0，二极管关闭。如果它是1，二极管在。二极管的电流标志电流标志。二极管的I-V特性和LED显示如下：Zener：齐纳二极管的电路模型如下图所示。图像:属性:参数描述齐纳二极管的击穿电压，击穿电压V B，V正向阈值电压正向传导的阈值电压（从阳极到阴极），在V正向导通电阻的正向电阻齐纳电流输出电流国旗（从阳极到阴极）当齐纳二极管正向偏置，它的行为作为一个普通的

26、二极管。当它是反向偏见，它会阻挡导通，只要阴极阳极电压V万卡的击穿电压小于。什么时候V卡超过V B，电压V卡将被钳位到V B。注意当齐纳箝位，由于二极管是一个在10电阻为蓝本，阴极阳极电压将等于：V Ka = V B + 10*我KA。因此，取决于我的价值，V将略高于V B。如果我KA是非常大的，V家可以大大高于V B。DIAC(双向触发二极管)：是双向触发二极管。双向触发二极管不进行到导通电压达到。之后, 双向触发二极管进入雪崩导通，和导通压降是静电压。图像：属性:参数描述导通，导通时，移民局开始进行电压电压V静电压导通电压降，V当前标志当前标志2.2.2晶闸管、双向可控硅晶闸管在开启时被控

27、制。关闭是由电路条件。可控硅是一种可以在两个方向上传导电流的装置。它的行为以同样的方式作为两个相反的并联的晶闸管。图像:属性:参数描述电压降晶闸管导通电压降，在V保持该设备停止传导和返回的最小导通电流到关闭状态（只适用于晶闸管）闩锁电流最小的状态所需的电流保持装置在后的状态触发脉冲被删除（仅晶闸管）初始开关位置的初始位置标志（仅用于晶闸管）用于开关电流输出的电流标志标志注意，双向可控硅装置，保持电流和保持电流设置为零。有两种方法来控制晶闸管或可控硅。一种是使用一个选通块，另一个是使用一个开关控制器.一个晶闸管或可控硅栅极节点必须连接到一个浇注块或开关控制器.下面的例子说明了晶闸管开关的控制。实

28、例：晶闸管开关的控制左边的这个电路使用一个开关选通块。开关选通模式和频率是预先定义，并保持不变，在整个模拟。右边的电路使用一个阿尔法开关控制器.在度的延迟角，通过电路中的直流源的指定2.2.3 GTO和晶体管自整流的开关的开关，除了PNP双极结型晶体管（BJT）和P沟道MOSFET的开启门控信号是当高（当1V或更高的电压施加到栅极节点）和开关正偏置（集电极发射极或漏极源极电压为正）。它被关闭了每当选通信号是低或电流下降到零。PNP晶体管和P沟道MOSFET开关打开时，门控信号低，开关负偏置（集电极-发射极或漏极-源极电压为负）。GTO开关是一个对称的装置与正向和反向阻断能力。IGBT或MOSF

29、ET开关包括一个反并联二极管的有源开关。注意，在PSIM BJT开关模型的局限性，与现实生活中的设备的行为，是在PSIM BJT开关块反向电压（在这个意义上，它就像一个GTO）。此外，它是由在栅极节点处的电压信号，而不是电流。图像:属性为GTO：参数描述可关断晶闸管的导通压降的电压降，V初始位置初始开关位置标志（0：关闭；1：）当前标志开关电流标志（0：无显示；1：显示）对NPN和PNP BJT属性：饱和电压为NPN型三极管的饱和电压vce_sat，或vec_sat PNP，在V初始位置初始开关位置标志（0：关闭；1：）当前标志开关电流标志（0：无显示；1：显示）N沟道和P沟道MOSFET的属

30、性：参数描述电阻的MOSFET的导通电阻rds_on，欧姆二极管的阈值电压反并联二极管的阈值电压，在V二极管的电阻抗并联二极管，在欧姆用于晶体管的初始位置初始开关位置标志（0：关闭；1：）整个模块的电流标志开关电流标志（晶体管加二极管）（0：NO显示；1：显示）属性用于IGBT：参数描述饱和电压饱和电压vce_sat的IGBT，在V晶体管电阻晶体管的电阻，欧姆二极管的阈值电压反并联二极管的阈值电压，在V二极管的电阻抗并联二极管，在欧姆用于晶体管的初始位置初始开关位置标志（0：关闭；1：）整个模块的电流标志开关电流标志（晶体管加二极管）（0：NO显示；1：显示）一个开关可以由一个门控块或一个开关

31、控制器控制。他们必须连接到大门（基站）交换机的节点。下面的例子说明一个MOSFET开关的控制。例子：一个MOSFET开关控制左边的电路使用一个选通块，右边的一个使用一个通断开关控制器。浇注信号由比较器输出。例如：一个NPN双极晶体管控制左边的电路使用一个选通块，右边的一个使用一个通断开关控制器。下面显示的另一个例子是控制晶体管的开关。左边的电路显示了一个BJT开关控制在现实生活中。在这种情况下，选通电压V B被施加到晶体管基极驱动通过一个变压器的电路，基极电流决定晶体管的导通状态。这个电路可以建模和实现在PSIM如右所示。二极管，D，与传导0.7V电压降，用于模型的基极和发射极之间的PN结。当基极电流超过0（或一定的阈值，在这种情况下，基极电流将被比作一个直流电源），比较器的输出将是1，通过通断开关控制器应用导通脉冲到晶体管。2.2.4双向开关双向开关在两个方向上进行电流。提供了三种类型的双向开关：单相开关、三相开关和按钮开关开关。图像：