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PSIM仿真教程.pdf
1 基本信息
1.1 介绍
1.2 电路结构
1.3 软硬件需要
1.4 安装程序
1.5 仿真电路
1.6 元器件参数说明书和格式
2 电力电路的组成
2.1 电阻器－电感器－电容器 支路
2.1.1 电阻器，电感器，和电容器
2.1.2 可变电阻器
2.1.3 饱和电感
2.1.4 非线性元件
2.2 开关
2.2.1 二极管，双向二极管和齐纳二极管
2.2.2 晶闸管和三端双向可控硅开关元件
2.2.3 GTO，晶体管，双向开关
2.2.4 线性开关
2.2.5 开关驱动模块
2.2.6 单相开关模块
2.2.7 三相开关模块
2.3 耦合电感
2.4 变压器
2.4.1 理想变压器
2.4.2 单相变压器
2.4.3 三相变压器
2.5 其他器件
2.5.1 运算放大器
2.5.2 dv/dt模块
2.6 电动机驱动模块
2.6.1 电机
2.6.1.1 直流电机
2.6.1.2 感应电动机
2.6.1.3 饱和感应电机
2.6.1.4 无刷直流电机
2.6.1.5 外激发的同步电机
2.6.1.6 永磁同步电机
2.6.1.7 开关磁阻电机
2.6.2 机械负载
2.6.2.1 恒定转矩负载
2.6.2.2 恒定功率负载
2.6.2.3 恒定转速的负载
2.6.2.4 普通负载
2.6.3 传动箱
2.6.4 机电接口模块
2.6.5 速度/转矩传感器
3 控制电路部分
3.1 传递函数模块
3.1.1 比例控制器
3.1.2 积分器
3.1.3 微分器
3.1.4 比例积分控制器
3.1.5 内置式滤波器模块
3.2 计算函数模块
3.2.1 加法器
3.2.2 乘法器和除法器
3.2.3 开方器
3.2.4 指数/幂级数/对数模块
3.2.5 均方根模块
3.2.6 绝对值模块和符号模块
3.2.7 三角函数模块
3.2.8 快速傅立叶变换模块
3.3 其他功能模块
3.3.1 比较器
3.3.2 限幅器
3.3.3 斜率（dv/dt）限制器
3.3.4 查表器
3.3.5 梯形波模块和方波模块
3.3.6 取样/保持模块
3.3.7 缩减模块
3.3.8 延时模块
3.3.9 多路选择器
3.3.10 总谐波失真模块(THD)
3.4 逻辑元器件
3.4.1 逻辑门
3.4.2 RS触发器
3.4.3 JK触发器
3.4.4 D触发器
3.4.5 单稳态多频振荡器
3.4.6 脉冲宽度计算器
3.4.7 A/D和D/A转换器
3.5 数字控制模块
3.5.1 零阶保持模块
3.5.2 z域转换函数模块
3.5.2.1 积分器
3.5.2.2 微分器
3.5.2.3 数字滤波器
3.5.3 单位时间延时器
3.5.4 量化元件
3.5.5 循环缓冲器
3.5.6 叉乘模块
3.5.7 存储读取元件
3.5.8 数组
3.5.9 堆栈器
3.5.10 多速取样系统
3.6 SimCoupler模块
3.6.1 PSIM和Simulink的配置
3.6.2 在Simulink中选择解决类型和仿真步长
4 其它部件
4.1 参数目录
4.2 电源
4.2.1 时间
4.2.2 直流源
4.2.3 正弦电源
4.2.4 方波电源
4.2.5 三角波电源
4.2.6 阶跃电源
4.2.7 分段线性电源
4.2.8 随机电源
4.2.9 数学功能电源
4.2.10 电压/电流控制源
4.2.11 非线性电压控制源
4.3 电压/电流传感器
4.4 探头和仪表
4.5 开关控制器
4.5.1 通断控制器
4.5.2 α控制器
4.5.3 PWM查表控制器
4.6 功能块
4.6.1 控制电路－功率电路界面模块
4.6.2 ABC-DQO转换功能块
4.6.3 数学功能块
4.6.4 外置DLL功能块
5 分析说明书
5.1 瞬时分析
5.1 瞬时分析
5.3 参数扫描器
6 电路原理图的设计
6.1 创建一个电路
6.2 编辑电路
6.3 子电路
6.3.1 创建子电路—在主电路中
6.3.2 创建子电路—在子电路中
6.3.3 连接子电路—在主电路中
6.3.4 子电路的其他特性
6.3.4.1 从主电路到子电路的变量
6.3.4.2 定制子电路图形
6.3.4.3 PSIM中元件库中所包含的子电路
6.4 其他功能
6.4.1 运行仿真
6.4.2 产生和查看Netlist文件
6.4.3 定义运行时间展示
6.4.4 设置
6.4.5 打印电路原理图
6.5 编辑PSIM数据库
7 波形处理
7.1 文件目录
7.2 编辑目录
7.3 轴目录
7.4 屏幕目录
7.5 视图目录
7.6 选择目录
7.7 标签目录
7.8 输出数据
8 错误/警告信息和其它仿真问题
8.1 仿真问题
8.1.1 时间步长的选择
8.1.2 逻辑电路的传播延迟
8.1.3 功率电路和控制回路的界面
8.1.4 FFT分析
8.2 错误/警告信息
8.3 调试
PSIM 6.0
用户指南
Powersim Inc.
目录
1 基本信息 7
介绍 7
电路结构 7
软硬件需要 8
安装程序 8
仿真电路 9
元器件参数说明书和格式 9
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
2.2
2.5
2.6
2.1
2 电力电路的组成 11
电阻器－电感器－电容器 支路 11
2.1.1 电阻器，电感器，和电容器 11
2.1.2 可变电阻器 11
2.1.3 饱和电感 12
2.1.4 非线性元件 13
开关 14
2.2.1 二极管，双向二极管和齐纳二极管 15
2.2.2 晶闸管和三端双向可控硅开关元件 16
2.2.3 GTO，晶体管，双向开关 17
2.2.4 线性开关 18
2.2.5 开关驱动模块 19
2.2.6 单相开关模块 21
2.2.7 三相开关模块 22
耦合电感 24
变压器 25
2.4.1 理想变压器 25
2.4.2 单相变压器 25
2.4.3 三相变压器 27
其他器件 28
2.5.1 运算放大器 28
2.5.2 dv/dt 模块 29
电动机驱动模块 29
2.6.1 电机 29
2.6.1.1 直流电机 29
2.6.1.2 感应电动机 32
2.6.1.3 饱和感应电机 35
2.6.1.4 无刷直流电机 36
2.6.1.5 外激发的同步电机 40
2.6.1.6 永磁同步电机 42
2.6.1.7 开关磁阻电机 44
2.3
2.4
2
2.6.2 机械负载 46
2.6.2.1 恒定转矩负载 46
2.6.2.2 恒定功率负载 47
2.6.2.3 恒定转速的负载 48
2.6.2.4 普通负载 48
2.6.3 传动箱 49
2.6.4 机电接口模块 49
2.6.5 速度/转矩传感器 51
3.2
3.3
3.1
3 控制电路部分 53
传递函数模块 53
3.1.1 比例控制器 54
3.1.2 积分器 54
3.1.3 微分器 55
3.1.4 比例积分控制器 56
3.1.5 内置式滤波器模块 56
计算函数模块 57
3.2.1 加法器 57
3.2.2 乘法器和除法器 58
3.2.3 开方器 59
3.2.4 指数/幂级数/对数模块 59
3.2.5 均方根模块 59
3.2.6 绝对值模块和符号模块 60
3.2.7 三角函数模块 60
3.2.8 快速傅立叶变换模块 61
其他功能模块 62
3.3.1 比较器 62
3.3.2 限幅器 62
3.3.3 斜率（dv/dt）限制器 62
3.3.4 查表器 63
3.3.5 梯形波模块和方波模块 64
3.3.6 取样/保持模块 65
3.3.7 缩减模块 66
3.3.8 延时模块 66
3.3.9 多路选择器 67
3.3.10 总谐波失真模块(THD) 68
逻辑元器件 69
3.4.1 逻辑门 69
3.4.2 RS 触发器 70
3.4.3 JK 触发器 71
3.4.4 D 触发器 71
3.4.5 单稳态多频振荡器 71
3.4.6 脉冲宽度计算器 72
3.4
3
3.5
3.6
3.4.7 A/D 和 D/A 转换器 72
数字控制模块 73
3.5.1 零阶保持模块 73
3.5.2 z 域转换函数模块 74
3.5.2.1 积分器 75
3.5.2.2 微分器 76
3.5.2.3 数字滤波器 77
3.5.3 单位时间延时器 79
3.5.4 量化元件 80
3.5.5 循环缓冲器 81
3.5.6 叉乘模块 82
3.5.7 存储读取元件 82
3.5.8 数组 83
3.5.9 堆栈器 83
3.5.10 多速取样系统 84
SimCoupler 模块 84
3.6.1 PSIM 和 Simulink 的配置 85
3.6.2 在 Simulink 中选择解决类型和仿真步长 87
4.1
4.2
4.6
4 其它部件 90
参数目录 90
电源 90
4.2.1 时间 90
4.2.2 直流源 91
4.2.3 正弦电源 91
4.2.4 方波电源 92
4.2.5 三角波电源 93
4.2.6 阶跃电源 94
4.2.7 分段线性电源 95
4.2.8 随机电源 96
4.2.9 数学功能电源 96
4.2.10 电压/电流控制源 97
4.2.11 非线性电压控制源 98
电压/电流传感器 99
探头和仪表 99
开关控制器 101
4.5.1 通断控制器 101
4.5.2 α控制器 102
4.5.3 PWM 查表控制器 103
功能块 105
4.6.1 控制电路－功率电路界面模块 105
4.6.2 ABC-DQO 转换功能块 106
4.6.3 数学功能块 107
4.3
4.4
4.5
4
4.6.4 外置 DLL 功能块 108
5 分析说明书 111
瞬时分析
111
交流分析 111
参数扫描器 114
5.1
5.2
5.3
6.1
6.2
6.3
6 电路原理图的设计 116
创建一个电路 117
编辑电路 117
子电路 118
6.3.1 创建子电路—在主电路中 119
6.3.2 创建子电路—在子电路中 119
6.3.3 连接子电路—在主电路中 120
6.3.4 子电路的其他特性 120
6.3.4.1 从主电路到子电路的变量 121
6.3.4.2 定制子电路图形 121
6.3.4.3 PSIM 中元件库中所包含的子电路 123
其他功能 123
6.4.1 运行仿真 123
6.4.2 产生和查看 Netlist 文件 123
6.4.3 定义运行时间展示 123
6.4.4 设置 124
6.4.5 打印电路原理图 124
编辑 PSIM 数据库 124
6.4
6.5
7 波形处理 125
文件目录 125
编辑目录 126
轴目录 126
屏幕目录 127
视图目录 128
选择目录 129
标签目录 130
输出数据 130
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
7.8
8 错误/警告信息和其它仿真问题 131
仿真问题 131
8.1.1 时间步长的选择 131
8.1.2 逻辑电路的传播延迟 131
8.1
5
8.1.3 功率电路和控制回路的界面 131
8.1.4 FFT 分析 132
错误/警告信息 132
调试 133
8.2
8.3
6
1
基本信息
1.1 介绍
PSIM 是专门为电力电子和电动机控制设计的一款仿真软件。它可以快速的仿真和便利
地与用户接触，为电力电子，分析和数字控制和电动机驱动系统研究提供了强大的仿真环境。
这本手册包含了 PSIM○1 和它的 3 个其它模型：电动机驱动模型，数字控制模型和联结
模型。电动机驱动模型已经在机器模型和为驱动系统研究的机械装备模型里建立起来了。数
字控制模型为数字控制分析提供了离散的元素，例如：零状态监控，z-domain 转换功能 blocks,
量子化 blocks，数字滤波器。联结模型为共同仿真在 PSIM 和 Matlab/Simulink○2 之间提供了
相互接触。
PSIM 仿真软件包括 3 个方面：电路示意性的程序 PSIM，PSIM 仿真器，波形形成过程
项目 SIMVIEW。仿真环境图解如下：
这本手册的第一章描述了电路结构，软、硬件需要，参数规格形式。第二章到第四章
描述电力和控制电路成分。第五章描述了瞬时分析和交流分析的说明书。第六和第七章讨论
PSIM 示意性项目和 SIMVIEW 的用法。最后，错误和警告信息在第八章讨论。
○1 PSIM 和 SIMVIEW 是 Powersim 公司的著作权，2001-2003
○2 Matlab 和 Simlink 是 Mathwork 公司的注册商标
1.2 电路结构
一个电路在 PSIM 里表现为 4 个部分：电力电路，控制电路，传感器和开关控制器。
以下图标展示了这些部分之间的关系：
7
电力电路包括转换装置，谐振分支，变压器，联结感应器。控制电路表现在图表里。S
域和 z 域里的元器件和逻辑元器件（例如：逻辑门和 flip flop）和非线性元器件（例如：乘
法器和除法器）被用于控制电路。传感器测量电力电路电压和电流并把数值传到控制电路。
门信号经常由控制电路产生并通过开关控制器反馈到电力电路来控制开关。
1.3 软硬件需要
PSIM 可在 Microsoft Windows 98/NT/2000/XP 环境下运行，需要的最小内存是 32M。
1.4 安装程序
快速安装指南由“PSIM—快速指南”和 CD-ROM 提供。
PSIM 目录的部分文件见以下图表：
8
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