PSCAD教程03-PSCAD元件介绍及其应用
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PSCAD元件介绍及其应用
一、PSCAD主元件库
分页式元件库
各页面列表
各元件列表
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PSCAD元件介绍及其应用
二、 HVDC和FACTS元件库
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PSCAD元件介绍及其应用
包括： ——基本的开关器件如IGBT, GTO, 二极管等； ——基本的主电路单元如逆变器，整流器等； ——常见的应用级电路如HVDC，SVC等； ——常用的控制系统； ——触发脉冲产生电路；
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PSCAD元件介绍及其应用
颤振检测和去除
颤振是Dommel算法中对电气网络进行暂态仿真时所采用的 梯型积分方法所固有的，仿真步长之间的同步振荡现象。 颤振通常由闭合包含了电感的支路内的一个开关所引起。 EMTDC对每个节点电压和支路电 流进行连续监测，如果某个电压或 电流在5个连续仿真步长内连续改 变方向，则被认为是发生了震颤。 EMTDC中可以禁止进行颤振检测，但同时允许去除颤振， 此时仅有由支路投切所引起的颤振被去除。也可在EMTDC 中设置颤振检测水平，低于此水平的颤振将被忽略。
6个可控关断 器件单独控制
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PSCAD元件介绍及其应用
6脉冲整流桥触发专用方式
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PSCAD元件介绍及其应用
2.3 电力电子器件
类型选择
插值脉冲 缓冲电路
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PSCAD元件介绍及其应用
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PSCAD元件介绍及其应用
2.4 可控变换桥
内部锁相环输入
换流母线
换流变
PSCAD元件及其应用
武汉大学电气工程学院 乐 健 2012.06
PSCAD元件介绍及其应用
主要内容
PSCAD主元件库 HVDC和FACTS元件库 Sources元件库 Transformers元件库 Transmission lines/Cables元件库 Machines元件库 I/O Devices元件库 Sequencer元件库 其它元件
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PSCAD元件介绍及其应用
可控关断或自然关断 脉冲个数：1或6 附加封锁/解锁信号
脉冲/时间输出格式 —6脉冲输出有效； —自然关断器件有效；
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PSCAD元件介绍及其应用
输出信号格式
单个自然关断器件控制
单个可控关断器件控制
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PSCAD元件介绍及其应用
6个自然关断器 件单独控制
电流过零时பைடு நூலகம்关动作
无插值时的二极管电流
有插值时的二极管电流
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PSCAD元件介绍及其应用
插值的应用场合 具有大量快速切换设备的电路； 带有浪涌避雷器的电路与电力电子设备连接； HVDC系统与易发生次同步谐振的同步机相联； 使用小信号波动法分析AC/DC系统，这时精细的 触发角控制是必须的； 使用GTO与反向晶闸管构成的强制换相换流器； PWM电路和STATCOM系统； 分析具有电力电子设备的开环传递函数；
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PSCAD元件介绍及其应用
2.1 EMTDC的插值算法
在指定的时间段内，电力网络的暂态仿真是一系列离散间 隔（时间步长）网络方程的求解。EMTDC是固定时长的暂 态仿真程序，因此仿真之前一旦选定就保持不变。 由于时间步长固定，网络事件如故障或晶闸管动作可能发 生在这些离散时间点之中（若不刻意更改）。这就意味着 如果器件动作处于时间步长间隔中的话，只有等到下一时 间步长时程序才能体现出此事件。 一个办法就是采用变步长解法，如果发现了器件动作事 件，程序将把事件步长分割为更小的步长。然而，这无 法克服器件开合感性和容性电路时，由于电流和电压的 微分所造成的伪电压和电流尖峰问题。
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外插电源
插值算法中的第三步涉及到外插电源特性。
在不采用外插电源算法时，第3步的电源电压将是线性外插 所得到。而采用外插电源算法时，电源电压将为：
V ' V sin( (t t ) )
此时求解的结果将更加准确。
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PSCAD元件介绍及其应用
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插值算法的步骤
1. 所有的开关设备在被DSDYN子程序调用时，将其开关 判 定标准加入到一个轮询表中。主程序在每个仿真步长 的结束时刻求解电压和电流，同时在新的仿真步长开始 时刻存储开关设备的状态。这些开关设备可直接通过时 间来指定其开关动作时刻，或通过电压或电流的电平交 叉点。 2. 主程序对开关设备进行判定，确定出其开关动作标准 已经满足的开关设备，其后立即将该子系统内所有电压 和电流插值至该动作时刻。该支路进行开关动作，同时 导纳矩阵需要重新进行三角化。
2.2 插值触发脉冲元件
返回一个二元数组，包括触发脉冲 信号和晶闸管、IGBTs以及GTO插 值关断（导通）时刻所必需的插值 时间标签。第一个元素信号为0或1， 表示实际的门极控制信号。第二个 元素为插值动作时间。
元件的输出是基于输入信号H和L的比较得出的。L通常是 触发角定值，H则来自于锁相振荡器或者与之等同的环节 。 若使用的是GTO或IGBT，则此组件还提供了对OFF信号 的输入信号比较。
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PSCAD元件介绍及其应用
另一种解决方法是采用变步长进行求解，即当检测到开关事 件发生时，程序将划分仿真步长为更小的时间间隔。但这种 方法不能避免在投切容许或感性电路时，由于电流或电压微 分而造成的虚假电压和电流尖峰。 当开关时间发生于采样点之间时，EMTDC采用插值算法来 寻找精确的事件发生时刻。该方法比减小仿真步长具有更快 的速度和更高的精度。从而使得EMTDC能在采用较大时间 步长的情况下更精确地对任何开关事件进行仿真。
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PSCAD元件介绍及其应用
3.
EMTDC以插值时刻为起始时刻，求解出下一仿真步 长结束时刻的节点电压。所有的设备都将被轮询，以确 定在原始仿真步长结束时刻是否需要进行插值开关动作。 4. 当没有开关动作时，EMTDC执行最后的插值动作， 将求解过程恢复至原始的仿真步长序列。
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6脉波格雷兹变换桥
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PSCAD元件介绍及其应用
测量的触发脉冲角和换相角 触发脉冲序列
正负母线
触发脉冲信号 与换流变的配合
封锁/解锁控制
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各页面列表
各元件列表
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二、 HVDC和FACTS元件库
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包括： ——基本的开关器件如IGBT, GTO, 二极管等； ——基本的主电路单元如逆变器，整流器等； ——常见的应用级电路如HVDC，SVC等； ——常用的控制系统； ——触发脉冲产生电路；
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颤振检测和去除
颤振是Dommel算法中对电气网络进行暂态仿真时所采用的 梯型积分方法所固有的，仿真步长之间的同步振荡现象。 颤振通常由闭合包含了电感的支路内的一个开关所引起。 EMTDC对每个节点电压和支路电 流进行连续监测，如果某个电压或 电流在5个连续仿真步长内连续改 变方向，则被认为是发生了震颤。 EMTDC中可以禁止进行颤振检测，但同时允许去除颤振， 此时仅有由支路投切所引起的颤振被去除。也可在EMTDC 中设置颤振检测水平，低于此水平的颤振将被忽略。
6个可控关断 器件单独控制
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6脉冲整流桥触发专用方式
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PSCAD元件介绍及其应用
2.3 电力电子器件
类型选择
插值脉冲 缓冲电路
第 19 页
PSCAD元件介绍及其应用
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PSCAD元件介绍及其应用
2.4 可控变换桥
内部锁相环输入
换流母线
换流变
PSCAD元件及其应用
武汉大学电气工程学院 乐 健 2012.06
PSCAD元件介绍及其应用
主要内容
PSCAD主元件库 HVDC和FACTS元件库 Sources元件库 Transformers元件库 Transmission lines/Cables元件库 Machines元件库 I/O Devices元件库 Sequencer元件库 其它元件
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PSCAD元件介绍及其应用
可控关断或自然关断 脉冲个数：1或6 附加封锁/解锁信号
脉冲/时间输出格式 —6脉冲输出有效； —自然关断器件有效；
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PSCAD元件介绍及其应用
输出信号格式
单个自然关断器件控制
单个可控关断器件控制
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PSCAD元件介绍及其应用
6个自然关断器 件单独控制
电流过零时பைடு நூலகம்关动作
无插值时的二极管电流
有插值时的二极管电流
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PSCAD元件介绍及其应用
插值的应用场合 具有大量快速切换设备的电路； 带有浪涌避雷器的电路与电力电子设备连接； HVDC系统与易发生次同步谐振的同步机相联； 使用小信号波动法分析AC/DC系统，这时精细的 触发角控制是必须的； 使用GTO与反向晶闸管构成的强制换相换流器； PWM电路和STATCOM系统； 分析具有电力电子设备的开环传递函数；
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PSCAD元件介绍及其应用
2.1 EMTDC的插值算法
在指定的时间段内，电力网络的暂态仿真是一系列离散间 隔（时间步长）网络方程的求解。EMTDC是固定时长的暂 态仿真程序，因此仿真之前一旦选定就保持不变。 由于时间步长固定，网络事件如故障或晶闸管动作可能发 生在这些离散时间点之中（若不刻意更改）。这就意味着 如果器件动作处于时间步长间隔中的话，只有等到下一时 间步长时程序才能体现出此事件。 一个办法就是采用变步长解法，如果发现了器件动作事 件，程序将把事件步长分割为更小的步长。然而，这无 法克服器件开合感性和容性电路时，由于电流和电压的 微分所造成的伪电压和电流尖峰问题。
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PSCAD元件介绍及其应用
外插电源
插值算法中的第三步涉及到外插电源特性。
在不采用外插电源算法时，第3步的电源电压将是线性外插 所得到。而采用外插电源算法时，电源电压将为：
V ' V sin( (t t ) )
此时求解的结果将更加准确。
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PSCAD元件介绍及其应用
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PSCAD元件介绍及其应用
插值算法的步骤
1. 所有的开关设备在被DSDYN子程序调用时，将其开关 判 定标准加入到一个轮询表中。主程序在每个仿真步长 的结束时刻求解电压和电流，同时在新的仿真步长开始 时刻存储开关设备的状态。这些开关设备可直接通过时 间来指定其开关动作时刻，或通过电压或电流的电平交 叉点。 2. 主程序对开关设备进行判定，确定出其开关动作标准 已经满足的开关设备，其后立即将该子系统内所有电压 和电流插值至该动作时刻。该支路进行开关动作，同时 导纳矩阵需要重新进行三角化。
2.2 插值触发脉冲元件
返回一个二元数组，包括触发脉冲 信号和晶闸管、IGBTs以及GTO插 值关断（导通）时刻所必需的插值 时间标签。第一个元素信号为0或1， 表示实际的门极控制信号。第二个 元素为插值动作时间。
元件的输出是基于输入信号H和L的比较得出的。L通常是 触发角定值，H则来自于锁相振荡器或者与之等同的环节 。 若使用的是GTO或IGBT，则此组件还提供了对OFF信号 的输入信号比较。
第6页
PSCAD元件介绍及其应用
另一种解决方法是采用变步长进行求解，即当检测到开关事 件发生时，程序将划分仿真步长为更小的时间间隔。但这种 方法不能避免在投切容许或感性电路时，由于电流或电压微 分而造成的虚假电压和电流尖峰。 当开关时间发生于采样点之间时，EMTDC采用插值算法来 寻找精确的事件发生时刻。该方法比减小仿真步长具有更快 的速度和更高的精度。从而使得EMTDC能在采用较大时间 步长的情况下更精确地对任何开关事件进行仿真。
第8页
PSCAD元件介绍及其应用
3.
EMTDC以插值时刻为起始时刻，求解出下一仿真步 长结束时刻的节点电压。所有的设备都将被轮询，以确 定在原始仿真步长结束时刻是否需要进行插值开关动作。 4. 当没有开关动作时，EMTDC执行最后的插值动作， 将求解过程恢复至原始的仿真步长序列。
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PSCAD元件介绍及其应用
6脉波格雷兹变换桥
第 21 页
PSCAD元件介绍及其应用
测量的触发脉冲角和换相角 触发脉冲序列
正负母线
触发脉冲信号 与换流变的配合
封锁/解锁控制