PSCAD中的控制系统模块

1.Gain（增益）增益组件把输入信号与指定的因子相乘。可以输入一个变量名代替此因子所填的数字。2.DifferentialLagorForgettingFunction（微分延迟或遗忘函数）微分延迟组件用作一阶高通滤波器，有时也叫做冲蚀函数、改变函数、或者遗忘函数。输出可以随之置为用户指定的值。对此函数的解法如下，基于时间常数T的值。ttTTQtQtteXtXtte如果T＝0，则有：0.0Qt输出为：YtGtQt这里：Yt＝输出信号；Xt＝输入信号；Gt＝增益因子（可为变量）T＝时间常数；t＝时间步长。3.DerivativewithaTimeConstant（带时间常数的微分环节）微分函数决定了信号变化的速率。但此模块有放大噪声的趋势。为了将噪声的干扰降至最小，尤其是在计算步长小而微分时间常数大的情况下，可能需要给它加一个噪声滤波器。4.Lead-Lag（前导延迟环节）本组件模拟了一个带增益的前导延迟函数，它的输出可随时由用户重置为指定的值。最大最小输出限制内部指定。对此函数的解法基于时间常数1T和2T，过程如下所示：222121tttTTTTQtQtteXteXtXtteT如果20T，则类似与PI控制器：1TQtXtXtXttt如果10T且20T，则类似与增益环节：QtXt输出为：YtGtQt这里：Yt＝输出信号；Xt＝输入信号；Gt＝增益因子（可为变量）；T＝时间常数（可为变量）；t＝时间步长。5.RealPole（实极点）本组件仿真了一个延时或“实极点”函数，这里的输出可以在任何时候重置成用户规格化的值。输入信号在被处理之前与增益因子G（t）成比例。时域算法基于梯形法。本函数的解法如下：1ttTTQtQtteXte那么输出就为：YtGtQt这里：Yt＝输出信号；Xt＝输入信号；Gt＝增益因子（可变）；T＝时间常数（可变）；t＝时间步长。6.DelayFunction（延迟函数）延迟函数模拟了拉氏表达式sTe，这里T是延迟的时间，s是拉氏算子。输入信号置于队列中，随着时间的推进，信号值移入队列尾部并放置到输出line上。如果延迟时间大得超过了时间步长t，则队列可能会变得过于庞大。为了避免出现这样的情况，采用了抽样的方法。在指定的延迟时间中对输入值采样N次，只将采样值置于队列中。另外，在满足减少存储空间的前提下，同时还必须保证采样的数量对于保持延迟信号的精度来说是足够的。由于输出的阶梯特性，需要引入一个额外的大为为时延/(2*N)的延迟。用以补偿内部轻微减少延迟时间的效应。如果需要的话，可以采用一截延迟环节来对延迟环节的输出进行滤波，以平滑抽样所造成的阶梯效应。7.Square（平方）本组件将输入信号与其自身相乘。8.SquareRoot（平方根）本组件计算输入的算术平方根。每个正数都有两个平方根，一个为正一个为负，算术平方根定义为正的那个平方根的值。在实数域中，平方根对负数都没有定义，因此要求输入必须为正。本组件负的输入时输出为零。9.AbsoluteValue（绝对值）本组件给出输入信号的绝对值。10.TrigonometricFunctions（三角函数）Standardtrigonometricfunctions.本组件实现标准的三角函数功能。Tan函数在12n时奇异，因此应避免输入这些值。而ArcSin和ArcCos要求输入的值域范围为[-1.0,+1.0]，需避免超出此值域。11.ImpulseGenerator（脉冲发生器）脉冲发生器用来确定线性控制系统的频率响应。其可以产生指定频率的脉冲序列。在对控制系统进行分析之前，为了使得暂态响应逐渐变弱，需要使用一些脉冲通过控制系统。当然频率可以置零，仅发送一个脉冲给控制系统，即可以观测到频率响应。如果使用插值法，此组件在每生成一个脉冲的同时也生成了插值信息。对应于脉冲的准确时间的插值时间非零，以保证脉冲无论何时都不会落在时间步长坐标上。这就有效的祛除了组件对设备步长的依赖性，即使时间步长增加也能保持精度。12.GenericTransferFunction（通用传递函数）此传递函数由三段直线组成，有两个交点（LI,LO）和（UI,UO），是一分段连续函数。如果所需多于三段直线的话，可以采用XYTransferFunction组件13.LimitingFunction（限制函数）限制函数或“硬性限制器”在输入信号落入其最高和最低限值之内时输出输入信号。如果信号超出了限值，输出值就停留在限值上。14.Non-LinearGain（非线性增益）非线性增益组件用以强化或弱化大的信号波动。当输入信号在一指定的区域中时，采用“低增益”。如果输入信号离开这一区域，则给以“高增益”。此传递函数是连续的，因此信号在从一个增益变为另一个增益时，不会出现跳变。15.SingleInputComparator（单输入比较器）本组件输出两个值，取决于输入信号是高于还是低于输入的门槛值。如果允许插值兼容性的话，则可输出由器件生成的插值信息（即输入信号刚好过门槛值的确切时间点）。运用了插值后，本组件甚至在较大的时间步长时仍能保持精度。16.DownRampTransferFunction（下降斜坡函数）本组件随着输入信号的增大将其输出依据斜坡规律从指定值降到零。斜坡开始点和终点需指定。17.RateLimitingFunction（比率限制函数）比例限制器在输入信号的变化率不超过指定的限值时，输出输入信号。如果变化的比率超出了限值，则输出将超前或落后于输入，以确保变化的比率在限定的范围内。18.UpRampTransferFunction（上升斜坡函数）本组件随着输入信号的增大将其输出按斜坡规律从0增加到指定的值。开始爬坡和结束爬坡的输入点需提前指定。19.SignalGenerator（信号发生器）信号发生器可以输出三角波或者方波。占空周期可以改变以调整输出波的形状。在生成方波时若采用了插值法，当输出变化时，组件将会把生成插值信息输出。这些例程中，插值时间表示了精确的信号变化时间。采用插值法时组件能在使用很大的时间步长时保持精度。20.EdgeDetector（边缘检测器）本组件将当前输入与前一步长的输入进行比较，输出结果就取决于当前输入是高于、等于或者低于前一步长的输入。如果输入在步长内发生了变化，组件就成了边缘检测器。如果输入是连续的话，则组件就成了斜率探测器。注意的是，输出结果是通过填写选项卡提前指定的。21.LogarithmicFunctions（对数函数）本组件是标准的对数函数。输出输入信号的对数。或者以10为底数，或者以自然对数e为底数。22.ExponentialFunctions（指数函数）此组件输出输入信号的指数，底数为10或者e。23.2ndOrderComplexPolewithGain（二阶带增益的复极点）本组件有9种二阶滤波器形式：1.低通；2.中通；3.高通；4.高阻；5.中阻；6.低阻；7.高阻；8.中阻；9.低阻。低于特性频率的定义为低频，在特性频率附近的定义为中频，高于的定义为高频。函数7型、8型和9型除了需要对通过频率的上半部分有180°的相移，它们分别与4、5和6相似。滤波器的类型由输入参数“FunctionCode”所决定，它的下列菜单有1到9可供选择。24.Timer（定时器）如果输入信号F低于定时器的触发门槛值。一段延时后，定时器的输出等于ON的值。此值会输出“DurationON”秒。此后，输出依然保持ON的值，只要输入F低于定时器的触发门槛值。若输入F高于定时器的触发门槛值，则输出Off的值。25.RangeComparator（范围比较器）本组件能确定输入信号位于三个区域中的哪个，然后输出与此区域对应的值。这三个区域是通过定义下限和上限来确定下来的。第一区域低于限值，第二个区域位于两个限值之间（包括限值点），第三个区域高于上限值。如果第一区域和第三区域生成的值相同，则此组件就成了带宽探测器，其输入若在两个限值之间输出一个值，输入在限值之外输出另一个值。26.SurgeGenerator（浪涌发生器）本组件生成一个浪涌波形。波形由四个输入参数确定，分别是“startoftheupslope”、“endoftheupslope”、“startofthedownslope”和“endofthedownslope”。在“startoftheupslope”之前输出为0，在“endoftheupslope”和“startofthedownslope”之间输出峰值。27.TwoInputComparator（两输入比较器）本组件比较两个输入。如果其中一个信号与另一个相交，则输出一个脉冲，如果一个信号高于另一个，则输出一个水平输出，具体输出什么取决于指定的输出类型。如果应用了插值法，则本组件会生成插值信息（即两个信号相交的确切时间）并输出。此时，本组件对较大的时间步长仍能保持精度。28.PIController（PI控制器）本组件实现了比例积分的功能（即输出是输入信号比例和积分增益的和）。积分功能的时域计算采用的是梯形或矩形积分。在选择了“IntegrationMethod|Rectangular”之后，可能会使用插值法。若使用了插值法，则对指定的时间步长计算积分时，会将插值时间和信号极性都考虑在内。29.Integrator（积分器）本组件是无饱和限值可重置的积分器。它是控制系统功能的基本构成模块之一，可以使用梯形或者矩形积分方法来求解。通过在输入“Clear”处填入一个非零整数，可将积分器的输出置为定义的非零整数值。如果时间常数的绝对值小于10-20，则将其定义为默认值1.0。如果选择了“IntegrationMethod|Rectangular”，则可能用到插值法。若使用了插值法，则对指定的时间步长计算积分时，会将插值时间和信号极性都考虑在内。另外，当组件的“Clear”有输入时，也可能用到插值法。如果是这样的话，将使用插值信息确定重置的具体时间点，然后计算重置之后的下一时间步长的确切输出值。30.AM/FM/PMFunction（幅值、频率和相位调制功能）本组件有三个输入：频率（Freq）、相位（Phase）和幅值（Mag）。Freq与时间结合，然后规格化为-2π到+2π之间的某值。Phase与之相加，其和作为Sine或Cosine函数的自变量。最终的结果乘以Mag，最后予以输出。如果频率和相位为常数，则输出就是输入Mag的幅值调制。如果相位和幅值为常数，则输出就是输入Freq的频率调制。如果频率和幅值是常数，则输出就是输入Phase的相位调制。控制全部三个输入的实际例子就是电源模型。幅值信号用以加速电源的启动；频率信号可以调整得紧跟系统频率的变化；而幅值信号可以用来控制电源发出的功率大小。本组件还可以作为正弦波发生器单独使用。31.Counter（计数器）本组件在收到正的输入时，可以改变自身的状态至相邻的更高状态。当输入负值时，它改变自身状态到相邻的较低状态。通常增加或减小的输出为1。如果计数器在它的最高（最低）限制上，若再收到上调（下调）信号，可能会出现两种情况。第一，计数器忽略这一请求，什么也不做，对应于选择“LimitType|Sticky”。第二，计数器改变它的输出到最低（最高）限制，对应于选择“LimitType|Circular”。还有一个选择就是将计数器重置到它的初始状态。32.Divider（除法器）除法器用来将两个信号相除。为了避免分母为零，分母的内部限制为大于1.0-10，或小于-1.0-10。33.Summing/DifferenceJunction（和/差连接点）本组件允许电路设计者将几个信号进行