PSCAD简介Word格式文档下载.doc

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PSCAD/EMTDC是当前国际上普遍流行的一种电磁暂态分析软件包，它主要用来研究电力系统的暂态过程。

该软件包也能适用于一般电气电子线路以及可等价地用电路来描述系统的仿真分析。

该软件具有大规模的计算容量、完整而准确的元件模型库、稳定高效的计算内核、友好的界面和良好的开放性等特点。

特别是良好的图形用户界面使得用户可通过图形添加的方式来解决一些复杂的电路功能，相对于基于数学模型的Matlab仿真软件而言，更易于被人们接受。

PSCAD/EMTDC包括了电路、电力电子、电机等电气工程学科中常用的元件模型，这些元件模型主要分布在以下元件库中：

（1）无源元件库（PassiveElements）：

集中参数电阻R、电感L、电容C;

随时间变化的电阻R、电感L、电容C等；

（2）电源模块库（SourcesModels）：

各种电压源、电流源和多相谐波源等

（3）变压器模块库（TransformerModels）：

各种单相、三相变压器；

（4）电机模块库（Machines）：

电动机、发电机等；

（5）测量仪器库（Meters）：

单相电压表、电流表、三相电压表（RMS）、瞬时有功功率/无功功率表、频率表及相位（差）表;

（6）输入、输出模块库（I/ODevices）：

输入的两状态开关，输出示波器等；

（7）高压直流输电和柔性交流传输模块（HVDC＆FACTS）：

包括二极管、晶闸管、GTO、IGBT及单相桥、三相桥等

（8）控制系统模型库（ControlSystemModelingFunctions）：

包含91种交/直流控制、数字/模拟控制模型；

此外，PSCAD/EMTDC还具有强大的自定义功能，用户可以根据自己的需要创建具有特定功能的电路模块[3]。

2、PSCAD应用在电力电子电路中

电力电子电路主要包括四大类：

整流电路（AC-DC变换），斩波电路（DC-DC变换），逆变电路（DC-AC变换），交流电力控制及交交变频电路（AC-AC变换）[6]。

在实际教学中选择了几种典型的电路作为仿真实例，详细讲解仿真的建立过程，使学生掌握了PSCAD软件的使用，同时加强了对专业知识的了解与掌握。

本文就以整流电路中的三相桥式全控整流电路和斩波电路中的BUCK电路为例来说明仿真教学过程。

2.1三相桥式全控整流电路的PSCAD/EMTDC建模仿真

三相桥式全控整流电路适用于整流负载容量较大，或要求直流电压脉动较小的场合，它是整流电路中应用最广泛的电路，也是电力电子技术课程中非常重要的一部分内容。

三相桥式全控整流电路包括三相交流电源、变压器、三相整流桥、和负载四个部分组成。

仿真电路模型如图1所示。

三相整流桥由6个晶闸管组成，6个晶闸管依次相隔60°

触发，将电源交流电整流为直流电。

应用PSCAD/EMTDC环境强大功能，对三相桥式全控整流电路进行建模仿真，目的是观察不同触发角时的负载及晶闸管的波形，研究器件的工作特性和电路的动态特性。

图1三相桥式整流电路仿真模型

三相电压源

变压器

整流桥

负载

图1中三相电压源（Three-PhaseVoltageSourceModel）是从SourcesModels模块库中选取的AC电压源元件，它们构成频率为50Hz、线电压为380V的三相对称正弦电压源。

（a）α=30º

（c）α=90º

（b）α=60º

图2三相桥式全控整流电路

带电阻负载的波形

（3phase2windingTransformer）从变压

器库（TRANSFORMERS）中选取。

一次侧设为三角形连接，二次侧设为Y形连接,二次侧的线电压为100V，线电压最大值为144V。

整流桥（6-PulseBridge）从HVDC/FACTS/POWERELECTRONICS库中选取，它为集成在一起的三相可控晶闸管整流桥，包含相位锁存振荡器、同步6脉冲发生器等。

整流桥模块外部有5个输入输出端。

其中ComBus为内部锁相的输入信号，通过NodeLoop获得电网电压的相位。

AO是触发角输入信号，通过Slider改变的角度可控制整流桥输出不同的波形。

电阻R和电感L组成整流桥的负载，从PassiveElements模块库中选取。

Io为测量负载输出直流电流的测量元件，Uo为测量负载两端直流电压的测量元件，Uvt2则为测量晶闸管VT2两端电压的测量元件。

在讲课时此电路的负载分两种情况，一种是纯电阻的情况，R设为3Ω，L设为0，另一种是阻感负载情况，R设为3Ω，电感设为0.04H。

本文只对负载为纯电阻的情况进行仿真实验。

按上述模型建立仿真后，运行得到如图2的仿真结果。

图2给出了纯电阻负载,触发角分别为30º

、60º

、90º

的输出电压、电流和晶闸管VT2端电压的波形，从波形可以看出，此电路实现了将交流电压转换成直流电压的功能，并且随着触发角的增大，输出电压与电流减小。

当触发角为60º

时，是负载波形连续与断续的临界状态。

这些都验证了电力电子技术课程中的结论。