应用PSCAD进行电力电子装置仿真
PSCAD详细使用教程(中文)
前言电力系统是非常复杂的。
其数学表达式的定义比航天飞行器及行星运动轨迹的定义更要错综复杂和具有挑战性。
比起计算机.家电和包括工业生产过程在内的一些大型复杂机器，电力系统是世界上最大的机器。
EMTDC是具有复杂电力电子、控制器及非线性网络建模能力的电网的模拟分析程序。
对于一个好的技术人员来说它是一个很好的工具。
当在PSCAD的图形用户界面下运行时，PSCAD/EMTDC结合成的强大功能，使复杂的部分电力系统可视化。
从20世纪70年代中期起，EMTDC就成了一种暂态模拟工具。
它的原始灵感来源于赫曼.多摩博士1969年4月发表于电力系统学报上的IEEE论文。
来自世界各地的用户需求促成它现在的发展。
20世纪70年代暂态仿真发生了巨大的变化。
早期版本的EMTDC在曼尼托巴水电站的IBM 打孔计算机上运行。
每天只有一两个问题可以被提交并运行，与今天取得的成就相比等编码和程序开发相当缓慢。
随着计算机的发展，功能强大的文件处理系统可被用在文本编辑等。
今天，功能强大的个人计算机已可以更深入细致的进行仿真，这是二十年前所不能想到的。
用户要求EMTDC仿真的效率和简便。
所以曼尼托巴高压直流输电研究所开发了PSCAD图形用户界面以方便EMTDC仿真的研究。
PSCAD/EMTDC在20世纪90年代最初创立并使用在unix工作站。
不久，作为电力系统和电力电子控制器的模拟器，它取得了极大的成功。
PSCAD 也成为了RTDS-时实数字仿真或混合数字仿真的图形用户界面。
Dennis Woodford博士于1976年在加拿大曼尼托巴水电局开发完成了EMTDC的初版，是一种世界各国广泛使用的电力系统仿真软件，PSCAD是其用户界面，PSCAD的开发成功，使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统分析，使电力系统复杂部分可视化成为可能，而且软件可以作为实时数字仿真器的前置端。
可模拟任意大小的交直流系统。
操作环境为：UNIX OS, Windows95, 98, NT；Fortran 编辑器；浏览器和TCP/IP协议。
PSCAD在电力系统电磁暂态仿真的应用
引言电力工业是国民经济发展的基础工业。
随着经济建设的发展，发电设备的容量也在相应增大。
为了更好的保证安全运行，经济运行，并保证电能质量，我们应该考虑任何电力系统故障的情况，并加以研究。
电力系统正常运行的破坏多半是由短路故障引起的。
在供电系统中，短路冲击电流会使两相邻导体间产生巨大的电动力，使元件损坏；大的短路电流将使导体温度急剧上升，会使元件烧毁；阻抗电压大幅下降，影响系统稳定性。
发生短路时，系统从一种状态变到另一种状态，并伴随产生复杂的电磁暂态现象。
所以有必要对电力系统电磁暂态进行研究。
目前，电力系统暂态分析的研究理论已越来越完善，但基本上是通过建立数学模型，并解数学方程来分析的。
这让我们很难理解其推导过程，所以很有必要利用直观的方法来分析并得出相同的结论。
本设计利用PSCAD软件建立了简单电力系统和复杂电力系统两个仿真模型。
简单电力系统模型包括：同步发电机模型、负荷模型等；复杂电力系统模型包括：同步发电机模型、变压器模型、输电线模型、负荷模型等。
本设计通过运用EMTDC模块对电力系统仿真进行计算，并分析其电磁暂态稳定性，其中计算了发生四类短路故障时的暂态参数，并对其分析比较，来研究电力系统的这四类短路之间的异同和暂态对电力系统的影响。
通过此次设计进一步巩固和加强了四年来所学的知识，并得到了实际工作经验。
设计中查阅了大量的相关资料，努力做到有据可循。
在设计中逐步掌握了查阅，运用资料的能力，总结了四年来所学的电力工业的相关知识，为日后的工作打下了坚实的基础。
由于我在知识条件等方面的局限，仍存在许多不足，但在指导老师和学院大力支持和帮助下，已有相当大的改进，在此表示衷心的感谢。
第一章绪论1.1 电力系统分析简介运用数字仿真计算或模拟试验的方法，对电力系统的稳态方式和受到扰动后的暂态行为进行考察的分析研究。
对规划、设计的电力系统，通过电力系统分析，可选择正确的系统参数，制定合理的电力系统方案；对运行中的电力系统，借助电力系统分析，可确定合理的运行方式，进行系统事故分析和预想，提出防止和处理事故的技术措施。
基于PSCAD的电力电子技术课程实践教学研究与应用
基于PSCAD 的电力电子技术课程实践教学研究与应用∗彭思敏张兰红(盐城工学院,江苏盐城224051)∗江苏省高校青蓝工程项目(2016-15)、2019江苏省研究生教育教学改革课题项目等资助电力电子技术是一门横跨电力、电子、自动控制三门课程的交叉边缘学科,是利用大功率半导体器件对能量进行变换与控制的专业基础课程,是本科专业电气工程、自动化、建筑电气等的主干专业技术课程,具有很强的应用性和实践性[1]。
该课程的重点是讲解AC /DC 整流、DC /AC 逆变、AC /AC 变频、DC /DC 斩波等电力电子变换电路的工作原理与特点、电力电子元器件及触发(驱动)电路等相关内容,在课堂教学过程中常需要利用电路分析、波形解析及公式推导等方式来进行讲解各种变换电路的工作原理与特点。
然而,在传统教学过程中主要采用多媒体、板书等方式进行授课,书本或多媒体上的各种变换电路的输出波形往往是静止且不直观,较难真正理解各种变换电路的工作原理及特性等知识重点与难点,易导致学生学习积极性不高、实践应用能力弱,教学效果大打折扣[2]。
因此,采用仿真的方法不仅能让学生直观理解各种变换电路的工作原理及特性,又能与实际实践应用相结合,如智能电网、电池储能技术等,可有效地提高学生学习本课程的积极性与实践能力,保证教学效果。
本文将以电力电子技术课程中三相桥式逆变电路为例,在其理论教学过程中引入PSCAD /EMTDC 仿真软件,结合三相桥式逆变电路在智能电网中电池储能系统充放电控制的实际应用,利用该软件建立三相桥式逆变电路仿真模型,通过对仿真波形的分析与讲解,使学生能直观、全面掌握三相桥式逆变电路的工作原理及特性,激发学生对本课程理论学习的积极性、增强学生实践应用能力,最终提高教学质量。
1PSCAD /EMTDC 仿真软件简介直流系统电磁暂态分析程序(Electro Magnetic Transient in DC System ,EMTDC )是最初由加大拿曼尼托巴水电局的Dennis Woodford 博士在1976年开发的一种用于电力系统的仿真软件。
ATP和PSCAD在线路过电压仿真计算中的应用
2）切除电容性负载引起旳过电压
产生机理：电容性负载是指流过电容器、电缆或空载 长线路等旳电流。在断路器开断电容性设备旳过程中， 若断口上旳恢复电压上升速度超出其介质强度旳上升 速度，即会造成断路器开断时旳电弧重燃。此时若断 口两端电压极性相反，加之电源继续供给能量，使振 荡充分发展，从而引起产生过电压 影响原因：断路器旳性能、中性点接地方式 限制措施：提升断路器旳灭弧性能（使用真空开关）、 采用带并联电阻旳开关
暂时过电压
内部过电压
电力系统过电 压
雷电过电压
操作过电压 直击雷过电压 感应雷过电压
工频过电压 谐振过电压
投切空载线路过电压 切断空载变压器过电压 断续电弧接地过电压
1、工频过电压
工频过电压主要由长线路旳电容效应及电网 运营方式旳忽然变化引起。
特点：连续时间长，过电压倍数不高，一般 对设备绝缘危险性不大，但在超高压、远距离输 电拟定绝缘水平时起主要作用。
UC 当 L
1
时，电感上旳电压降与电容上旳电压
C
降绝对值相等、相位相反，电路中A、B两点犹如
断路，电源电动势完全作用于电阻压降，回路电
流到达最大，L、C上旳电压也到达最大，形成过
电压。
2、谐振过电压
2)铁磁谐振过电压
电力系统中旳铁磁谐振回路一般由空载变压器或
UR
UL
电压互感器与电容性元件组合而成，主要有下列 三种情况：
2、谐振过电压
谐振过电压在正常运营操作中出现频繁，其危害 性较大。运营经验表白，中低压电网中过电压事故大 多数都是由谐振现象所 引起。
因为谐振过电压作用时间较长，会给保护措施旳 选择造成困难，为了尽量预防发生谐振过电压，在设 计和操作电网时，需事先进行必要旳估算和安排，防 止形成严重旳谐振回路，或采用合适旳防谐振措施。
PSCAD使用教程(中文)
PSCAD简明使用手册Chapter1:EMTDC/PSCAD简介 (1)1.1功能 (1)1.2技术背景 (1)1.3主要的研究范围 (1)1.4目前应用情况 (2)1.5各版本限制 (3)1.6目前最新版本：PSCAD第四版 (3)Chapter2:安装及License设置 (4)2.1安装 (4)2.2License设置 (6)Chapter3:PSCAD工作环境 (9)3.1术语和定义 (9)3.1.1元件 (9)3.1.2模块 (10)3.1.3工程 (10)3.2各工作区介绍 (10)3.2.1工作空间窗口 (10)3.2.2输出窗口 (14)3.2.3设计编辑器 (16)3.3工作区设置 (16)3.4在线帮助系统 (18)Chapter4:基本操作 (19)4.1工程 (19)4.2元件和模块 (22)4.2.1元件 (22)4.2.2模块 (25)4.3常用工具栏及快捷键 (25)4.3.1常用工具栏 (25)4.3.2快捷键 (27)Chapter5:在线绘图和控制 (29)5.1控制或显示数据的获取 (29)5.2图形框 (30)5.3图、曲线及轨迹 (31)5.4在线控制器及仪表 (34)5.5几种特殊表计 (36)5.5.1XY绘图 (36)5.5.2多测计 (38)5.5.3相量计 (39)参考文献 (41)Chapter1:EMTDC/PSCAD简介Dennis Woodford博士于1976年在加拿大曼尼托巴水电局开发完成了EMTDC的初版，是一种世界各国广泛使用的电力系统仿真软件，PSCAD是其用户界面，PSCAD的开发成功，使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统分析，使电力系统复杂部分可视化成为可能，而且软件可以作为实时数字仿真器的前置端。
可模拟任意大小的交直流系统。
操作环境为：UNIX OS,Windows95,98,NT等；Fortran编辑器；浏览器和TCP/IP协议。
PSCAD详细使用教程
PSCAD详细使用教程首先，打开PSCAD软件，你将看到一个空的工作区。
在工作区的顶部菜单栏中，有许多功能命令和选项，包括新建、打开、保存等。
在工作区的左侧是工具栏，提供了一系列组件和工具，可以在仿真过程中使用。
新建一个工程：点击顶部菜单栏的“文件”选项，选择“新建”或使用快捷键“Ctrl + N”。
在弹出的对话框中，输入工程的名称和路径，点击“确定”。
这样就创建了一个空的工程，可以开始仿真设计了。
连接元件：在绘制元件后，使用鼠标左键点击一个元件，再点击另一个元件，就可以将它们连接在一起。
连接时，会自动画出一条线来表示连接。
还可以使用线段元件手动画线连接元件。
设置仿真参数：点击顶部菜单栏的“仿真”选项，选择“仿真配置”或使用快捷键“Ctrl + S”进入仿真配置界面。
在这里可以设置仿真的时间、步长、初始条件等。
进行仿真前，务必设置好参数。
运行仿真：点击顶部菜单栏的“仿真”选项，选择“运行”或使用快捷键“F5”开始仿真。
仿真过程将会自动运行，并显示仿真结果。
可以在仿真过程中随时暂停、继续、停止仿真。
分析仿真结果：仿真完成后，可以分析仿真结果来检查电力系统的性能。
在工作区的右侧有一个“仿真结果”窗口，可以在其中查看仿真过程中各个元件的参数值。
也可以绘制波形图来进一步分析结果。
保存工程：完成仿真后，建议将工程保存起来以供后续使用。
点击顶部菜单栏的“文件”选项，选择“保存”或使用快捷键“Ctrl + S”。
在弹出的对话框中，选择保存的路径和文件名，点击“保存”。
导出结果：如果需要将仿真结果导出到其他软件进行进一步处理，可以点击顶部菜单栏的“结果”选项，选择“导出”或使用快捷键“Ctrl + E”。
在弹出的对话框中，选择导出的文件格式和保存路径，点击“导出”。
以上是PSCAD软件的基本使用方法和步骤。
通过实际操作和实验，读者可以进一步熟悉和掌握PSCAD软件的高级功能和技巧。
希望本篇文章能够帮助读者快速上手使用PSCAD软件，并在电力系统的仿真与分析中发挥出较好的效果。
基于PSCAD的双馈风力发电机的控制模式仿真研究
（3）
其中， Ls 、 Lr 、 Lm 为定、转子在 d 、 q 轴下的 等效电感和互感， s 为转差率， usd 、 usq 、 urd 、 u rq 、 isd 、 isq 、 ird 、 irq 分别为定、转子电压和电流的 d 、 q 轴分量， ω 为坐标系旋转角速度， p 为微分算子。 将旋转坐标系的 d 轴定向在定子磁链上，即为 双馈电机的定子磁链定向矢量控制。忽略定转子的 电阻和暂态过程，即有
Simulation Research on Control Modes of Doubly-Fed Wind Power Generator Based on PSCAD
Cai Zhi Liu Jianzheng Wang Jian Liu Shu (State Key Lab of Power Systems, Department of Electrical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084) Abstract Doubly fed induction generator (DFIG) used in MW-class variable speed constant frequency wind energy generation system can capture wind energy with the highest efficiency by using the stator flux oriented vector control method. Based on the wind turbine characteristics, the arithmetic of the control objective reference values is derived. It is shown three control modes can be used to realize maximum power point tracking which are speed-mode control, torque-mode control and power-mode control. Based on The dynamic and static performances of three control modes analyzed and compared, it is proposed the best control mode is power-mode control. The model of MW-class wind generation system was established by PSCAD in order to simulate the operational performance with wind speed variation. The results show the correctness of the conclusion. Key words：doubly fed induction generator；maximal wind energy tracking；speed-mode control； torque-mode control； power-mode contro
基于PSCAD和MATLAB的电力系统电磁暂态仿真研究
基于PSCAD和MATLAB的电力系统电磁暂态仿真研究摘要电磁暂态的研究主要是针对电力系统出现故障时对系统参数进行分析。
本文根据电力系统的故障分析理论，运用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC和系统仿真软件MATLAB，以双电源供电系统为模型分别对其进行了单相接地、两相相间短路及三相接地故障条件下的电磁暂态仿真分析，通过仿真结果比较，得出两种仿真环境下的仿真波形几乎一致，与故障分析算例基本吻合，这说明这两种仿真环境都适用于电力系统的电磁暂态仿真，但在故障设置方面，PSCAD的设置更为灵活方便。
同时，由PSCAD建立一个简单的交直流传输系统为模型，根据PSCAD-MATLAB接口技术原理，实现了接口环境下的电磁暂态仿真研究，这说明了PSCAD-MATLAB接口仿真技术在电磁暂态分析中的有效性。
关键字：电磁暂态；PSCAD；MATLAB；接口技术The simulation study for electromagnetic transient in powersystem based on PSCAD and MATLABAbstractElectro-magnetic transient research mainly aims at power system which for analysis of system parameters when it is malfunctioning. Based on the theory of fault analysis in power system, the usage of Power System Computer Aided Design/Electromagnetic Transients in DC system and Matrix Laboratory, as well as the model of two-source supply system, this paper mainly illustrates the simulation for electromagnetic transients through the application of a variety of faults, such as single-phase earth fault, inter-phase short circuit, andthree-phase grounding fault. By the comparison of simulation outcomes, it showed that the simulation waveforms under two kinds of simulation environment does almost unanimously which is similar to the example of fault analysis, the two simulation environments are suitable for the research of electromagnetic transients in power system. But in fault setting, the setting of PSCAD is more agile and convenient . Meanwhile, it presented the implementation of the simulation study for electromagnetic transient with the basis of the principle ofPSCAD-MATLAB interface techniques and the model established by PSCAD of a simple AC/DC transmission system, which has shown that the effectiveness of PSCAD-MA TLAB interface techniques in the study of electromagnetic transients.Key words: electromagnetic transients; PSCAD; MATLAB; interface techniques目录摘要 (I)Abstract (II)第一章概述 (1)1.1 国内系统事故概况 (1)1.2 电力系统的电磁暂态数字仿真概述 (2)1.3 本文主要工作 (3)第二章电力系统的故障分析 (5)2.1 电力系统的故障介绍 (5)2.1.1 电力系统的短路故障概念和分类 (5)2.1.2 电力系统的短路故障原因及其危害 (6)2.2 电力系统的不对称故障分析方法—对称分量法 (7)2.2.1 对称分量法原理 (7)2.2.2 对称分量法的应用 (8)2.2.3 正序等效定则 (10)第三章基于PSCAD/EMTDC和MATLAB的电磁暂态仿真设计 (12)3.1 PSCAD/EMTDC的工作环境介绍 (12)3.2 MATLA的工作环境介绍 (15)3.3 基于PSCAD和MATLAB的电力系统电磁暂态仿真设计 (19)3.3.1 基于PSCAD交流电力网络的模型建立 (19)3.3.2 基于MA TLAB交流电力网络的模型建立 (24)3.3.3电力系统的故障设置 (28)3.3.4时域仿真分析 (30)第四章基于PSCAD/EMTDC和MATLAB的电磁暂态接口仿真研究 (32)4.1 PSCAD和MATLAB的接口技术介绍 (32)4.1.1 接口技术的背景 (32)4.1.2 接口技术原理及接口的实现过程 (33)4.2 基于PSCAD-MA TLAB的电力系统电磁暂态仿真 (35)4.2.1 基于PSCAD的交直流系统的模型建立 (35)4.2.2 电力系统的故障设置 (39)4.2.3 PSCAD-MA TLAB的接口环节 (40)4.2.4 时域仿真分析 (41)4.2.5 接口仿真分析 (43)第五章结束语 (51)参考文献 (52)附录A (54)附录B (58)致谢 (62)第一章概述1.1 国内系统事故概况我国电力系统是世界上发展非常迅速的系统。
pscad 编程
pscad 编程PSCAD编程是一种用于电力系统仿真和分析的软件编程语言。
它提供了一种直观且功能强大的方法来模拟和评估各种电力系统的性能。
本文将介绍PSCAD编程的基本概念、应用领域和一些常用技巧，以帮助读者更好地理解和应用这一工具。
PSCAD是一种基于图形界面的编程环境，它允许用户通过拖放和连接不同的电气元件来构建电力系统模型。
用户可以根据需要添加发电机、变压器、电缆、开关等组件，并设置它们的参数和连接关系。
通过PSCAD提供的仿真功能，用户可以模拟不同的运行条件，如故障、负荷波动和电源变化等，以评估电力系统的稳定性和可靠性。
在PSCAD编程中，用户可以使用C语言或者Fortran语言来编写自定义的模块。
这些模块可以实现特定的功能，如控制逻辑、保护算法和数据处理等。
用户可以通过PSCAD提供的接口将这些模块集成到系统模型中，并进行相应的参数配置。
通过这种方式，用户可以实现对电力系统的更精细化建模和仿真，从而更准确地评估系统性能。
PSCAD编程在电力系统研究和工程设计中具有广泛的应用。
它可以用于设计和优化电力系统的控制策略，如发电机励磁控制、无功补偿和电压调节等。
同时，PSCAD编程也可以用于评估电力系统的稳定性和可靠性，如短路电流计算、暂态稳定分析和电磁暂态仿真等。
此外，PSCAD编程还可以用于研究新能源系统的集成和运行，如风力发电、太阳能发电和电动汽车充电等。
在进行PSCAD编程时，有一些常用的技巧可以帮助提高效率和准确性。
首先，对于复杂的系统模型，可以将其分解为多个子模型，并使用层次化的方法进行建模。
这样可以使模型更清晰、易于理解和维护。
其次，对于需要重复使用的模块，可以将其封装为函数或者子系统，以便在不同的模型中重复利用。
此外，为了验证模型的正确性，可以通过与实际系统数据对比来验证仿真结果的准确性。
PSCAD编程是一种强大且灵活的电力系统仿真工具。
通过使用PSCAD 编程，用户可以更好地理解电力系统的行为和性能，并进行相关的研究和工程设计。
PSCAD_EMTDC自定义元件在电力系统仿真中的运用
12 第26卷第7期2010年7月电力科学与工程Electr i c Power Sc i ence and Eng i n eer i n gVol 126,No 17Jul .,2010PSCAD /E M T DC 自定义元件在电力系统仿真中的运用袁 欣,孙元博,张承学(武汉大学电气工程学院,湖北武汉430072)摘要:以配电网单相故障选线为背景,以提高电磁暂态分析软件PSCAD /E M T DC 在电力系统仿真中的灵活性为目的,提出了基于PSCAD /E M T DC 与MAT LAB 接口技术的自定义模型实现方法。
充分利用了PS CAD /E M T DC 与MAT LAB 两款软件的优点。
用PSC AD /E MT DC 建立接口模型,实现接口模型的参数设置,启动MAT LAB 数据引擎调用M 文件。
分析了一个配网单相短路实例,将接口程序产生的数据作为选线算法的入口数据并进行了一种方法的故障选线。
仿真结果表明,通过相应的接口技术可以实现自定义模型的故障选线功能。
关键词:PS CAD /E M T DC;自定义模型;MAT LAB;接口技术;相关系数中图分类号:T M743;TP311154 文献标识码:A收稿日期:2010-04-09。
基金项目:江西省研究生创新基金项目(YC08A075)。
作者简介:袁欣(1985-),男,硕士研究生,研究方向为电力系统仿真、运行与控制,E 2mail:yuanxin1570@ 。
0 引 言 PSCAD /E MT DC 是目前世界上被广泛使用的一种电力系统仿真分析软件。
主要功能是进行电力系统时域和频域计算仿真,典型应用是计算电力系统遭受扰动或参数变化时,电参数随时间变化的规律程序。
用户在面板上可以构造电气连接图,输入各元件的参数值,运行时则通过F OR 2T RAN 编译器进行编译、连接,运行的结果可以随着程序运行实时地生成曲线,以检验运算结果是否合理,并能与MAT LAB 接口[1,2]。