第3章PSIM基本操作与分析方法 3.1元件查找与放置 PSIM仿真软件集成了电力电子、控制、传感器、测量仪表、信号源等元件模型，选择一个电路元件模型有三种方式。 （1） 第一种方式是选择“View→Library Browser”菜单项或单击工具栏快捷图标，打开元件库浏览器进行元件模型查找，如图31所示。 图31PSIM元件库浏览器 在PSIM元件库浏览器中，可通过左侧的元件库树形目录定位到某一个元件库，此时右边区域将显示出可供选择的全部元件。若知道某个元件的具体名字或部分名字，也可以在查找框中输入，单击Find按钮可快速查找所需的元件。 在找到所需的具体元件后，可双击拾起元件，此时鼠标变成所选的具体元件，然后移动鼠标到电路原理图合适的位置，单击即可放置选择的元件； 也可在元件浏览器中某一个具体元件上按住鼠标左键不放，拖动该元件到电路原理图中合适的位置，然后释放鼠标左键即可放置一个元件。 放置完一个元件后，鼠标处于元件拾起状态，可继续在合适位置放置该元件。若要放置其他元件，可返回元件库浏览器中，对需要放置的元件双击选中，或直接鼠标左键拖动该元件进行放置。 放置完一个元件后，鼠标处于元件拾起状态。如要释放该元件，可按键盘的“Esc”键释放元件，或者选择“Edit→Escape”菜单项释放元件，或者单击工具栏的选择图标“”释放元件。 （2） 第二种方式是通过菜单栏的“Elements”菜单，找到元件所在的元件库，然后找到所需的具体元件名称，在名称上单击即可拾起该元件，如图32所示。 图32Elements菜单下的元件 图32展示了“Elements→Sources→Voltage”元件库下面的元件，如要放置某一个具体元件，定位到具体元件后，在该元件名称上单击拾起该元件，然后在电路原理图绘制区域合适位置放置元件即可。放置完元件后，鼠标仍处于元件拾起状态。 （3） 第三种方式是通过PSIM窗口底部的元件工具栏进行元件选择、放置。元件模型工具栏如图33所示。该元件模型工具栏包含了一些使用频率较高的常用元件模型。 图33元件模型工具栏 若要通过元件模型工具栏放置元件，单击所需元件即可拾起该元件，然后移动鼠标到电路原理图绘制区域合适位置放置该元件即可。放置完元件后，鼠标仍处于元件拾起状态。 另外，在元件处于拾起状态时，可以右击对该元件的方向进行旋转调整，待调整到合适方向后即可放置元件。若需要调整已经放置的元件模型方向，可以单击该元件模型，以选中该元件，然后单击工具栏图标“”进行90°旋转、水平旋转和垂直旋转，该旋转方式可适用于选中的整个区域内的元件方向调整。 3.2创建仿真电路 3.2.1新建电路原理图 双击“PSIM 9.1”快捷图标或者选择“开始菜单→PSIM 9.1.1→PSIM”菜单项启动PSIM仿真软件，如图13所示。随后选择“File→New”菜单项，或者单击工具栏的新建图标“”，创建一张无限大的电路设计图纸，如图34所示。 图34PSIM新建电路设计文件 新建的电路图设计文件并未保存，可选择“File→Save”菜单项，或者单击工具栏的保存图标“”，或者按下快捷键“Ctrl+S”进行文件保存，在弹出保存对话框中选择存储目录及文件名进行保存。注意：电路图设计文件的后缀名是psimsch。若要保存为旧版本的设计文件，可以选择“File→Save as Older Versions”菜单项,并在保持类型中选择相应版本进行保存。 3.2.2绘制仿真电路模型 1. 放置电路元件 在新建电路设计图文件后，根据需要仿真的电路拓扑硬件，放置相应的仿真元件模型。元件的查找与放置可参看3.1节的具体操作方法。本小节以单相二极管整流仿真为例来绘制仿真电路模型。单相二极管整流电路硬件电路拓扑如图35(a)所示。单相二极管整流硬件拓扑由正弦交流电源AC、二极管D及负载R三个电路元件构成，因此需要从PSIM元件库中找到这三个元件，并放置到电路图设计文件上，如图35(b)所示。 图35单相二极管整流拓扑 在放置元件过程中，可以利用删除、复制、粘贴、撤销等功能对元件进行处理，功能执行可以利用键盘上的快捷键，也可以利用工具栏上的功能图标“”。在执行相应功能前需要选中元件，选中元件的方法是在元件上单击以选中一个元件，或者按住鼠标左键不放拖出一个区域，以选中该区域内的所有元件。在元件放置过程中，右击可以调整元件的放置方向，以适应电路图的绘制。 另外，如果在绘制电路原理图的过程中，需要放置一个图中已存在的元件，可以选中该元件，使用复制、粘贴功能进行相同元件放置。 2. 绘制元件连接线 在合适位置放置好三个元件后，需要将三个元件按照硬件电路拓扑连接的结构连接三个元件。连线方法是单击工具栏上类似于笔的画线图标“”，单击该图标后鼠标变成一支“笔”，然后移动“笔”到元件端点的小圆圈“”(如二极管的阴极K端)上，按住鼠标左键不放，并移动“笔”到负载电阻一个端点的小圆圈“”上，释放鼠标左键，此时一条电线将二极管的阴极K与电阻的一端连接起来了。在移动笔的过程中，可以看到一条电线跟着笔在移动。按照同样的方法将其他端点连接起来，连接好的电路图如图36(a)所示。在绘制电线过程中，可以灵活使用编辑功能对元件及电线进行相应的操作。 图36单相二极管整流拓扑 在绘制电线的过程中，可以单击已经绘制的电线，或者按住鼠标左键不放拖出一个区域选中该区域内的电线，随后可按键盘上的“Delete”按键或者单击工具栏的删除图标“”，对选中电线进行删除。 “笔”可以在任何想绘制电线的位置开始绘制电线，也可以在任何想结束绘制电线的位置停止绘制电线。未与元件端点或者其他线连接的线，在末端会出现一个小圆圈“”端点，以方便后续接着继续绘制。 3. 设置元件属性参数 元件连接好后，需要设置各元件的属性参数。以交流电源AC为例，先双击交流电源元件，弹出属性对话框，如图37所示。 图37元件属性参数设置对话框 图37左边对话框中显示的是元件默认参数，可以根据实际需要修改各参数值。如需要在电路图中显示设置的参数，可勾选参数设置文本框旁边的“Display”复选框，相应的参数就会显示在元件模型旁边。按照此方法将三个元件的属性参数依次设置为：  正弦交流电源名称设置为AC，电源频率设置为50Hz，最大峰值幅值设置为50V，如图37右边视图所示；  电阻名称设置为R1，阻值设置为5Ω；  二极管元件名称设置为D1，其他参数默认不变。 设置完属性参数后的拓扑电路图如图36(b)所示。元件旁边显示的参数可用鼠标拖放到合适的位置。另外，在设置元件参数时，若对某一个参数的定义不清楚，可在属性对话框上单击“Help”按钮，打开该元件的帮助文档，文档对元件的各参数及使用进行了详细描述。 4. 设置测量探针及仪表 为了查看电路运行的状态及性能，需要测量相关节点的电压、电流等参数，以便在电路运行结束后进行性能分析。假设需要查看正弦交流电源AC的输出电压、负载电流、负载电压，可利用2.4.3节中的相关探针及仪表进行测量。本例利用测量节点到地的电压探头“”、测量两个节点之间电压的电压探头“”和电流探头“”进行测量，将相应的探头及仪表放置在电路需要测量的位置即可。为给测量节点探头提供参考地，需放置一个接地元件“”，该元件作为信号或电压的参考接地点。设置完测量探头和接地参考点的电路原理图如图38(a)所示。 图38放置测量探头及设置探头属性参数 放置完探头后，为区分各个测量探头，需要设置探头属性参数。探头属性参数设置方法类似于元件属性参数设置方法。正弦交流电源AC的输出电压测量探头命名为Vin、负载电流测量仪表命名为Io、负载电压探头命名为Vo和Vo1。设置完属性及参考地的拓扑电路如图38(b)所示。负载电压采用两种方式进行测量，其测量结果是一致的，因为Vo1的一个节点是Vo的测量节点，Vo1的另一个节点是Ground参考地节点，所以测量结果是一致的。 通过上述四个步骤，即可完成仿真电路模型原理图的绘制。不论是简单仿真电路模型绘制，还是复杂仿真电路模型绘制，其绘制方法完全一样，必须经历上述四个步骤。四个绘制步骤的顺序可以交叉，并没有先后关系，在绘制电路原理图模型时灵活处理即可。 3.3电路模型仿真 瞬态时域仿真分析是计算仿真模型的时域响应特性，并描述为时间的函数。每个计算数据的时间点称为一个时间步长。瞬态时域仿真分析是通过仿真控制选项设置瞬态时域分析的参数，如仿真时间步长、仿真总时间等。 对将要仿真的电路模型，必须设置时域仿真控制，需要在模型电路原理图的任意位置放置仿真控制元件(元件外形类似时钟)，放置后即可设置仿真控制参数。本节将详细讲解瞬态时域仿真的操作细节。 3.3.1仿真控制设置 在创建完仿真电路模型后，可以选择“Simulate→Simulation control”菜单项放置仿真控制元件。在原理图的合适位置放置“Simulation control”控制元件后，双击该元件，弹出仿真控制属性参数设置对话框，如图39所示。在该界面中，需根据仿真需要，对仿真控制参数进行设置，各仿真参数定义如表31所示。在属性界面的SimCoder页面，可添加SimCoder注释文本，该注释文本将插入自动生成的C程序代码中。 图39仿真控制属性设置 表31仿真控制参数定义 参数 描述 Time Step 仿真时间步长，单位为s(sec.) Total Time 总仿真时间，单位为s(sec.) Free Run 自由运行。如果勾选“自由运行”复选框，仿真将以自由运行模式运行，直到手动停止为止。在仿真过程中，单通道或双通道示波器(在“Elements→Other→Probes”菜单项下)可用于查看电压波形，电流示波器可用于查看分支电流(右击元件顶部，选择“电流示波器”) Print Time 将仿真结果保存到输出文件的时间(默认值=0)。在此之前不保存输出 Print Step 打印步长(默认=1)。如果打印步骤设置为1，则每个数据点都将保存到输出文件中。如果是10，则每10个数据点中保存一个数据点，这有助于减小输出文件的大小 续表 参数 描述 Load Flag 加载功能标志(默认值= 0)。如果标志为1，则从文件(扩展名为.ssf)中优先加载仿真参数值作为初始条件 Save Flag 保存功能标志(默认值= 0)。如果标志为1，则当前仿真结束时自动将仿真设置参数保存到扩展名为.ssf的文件中 Hardware Target 硬件目标板选择。用于指定SimCoder自动代码生成的硬件目标板。 硬件目标板类型可以是以下之一：  None： 无硬件目标  TI F28335 ： TI F28335硬件，选择此项后可选择生成代码的版本  PEPro/F28335： Myway公司的PEPro/F28335  General_Hardware： 通用硬件  PE_Expert3： Myway公司的PE_Expert3硬件，对于PEExpert3硬件，需通过下拉框将PEView版本设置为PEView8或PEView9 在设置仿真步长时，应注意以下两点： (1) 在PSIM中，仿真时间步长在整个仿真过程中都是固定的。为了确保准确的仿真结果，必须正确选择时间步长。限制时间步长的因素包括开关周期、脉冲/波形的宽度以及瞬变的间隔。建议时间步长至少比上述最小步长小一个量级。 另外，PSIM采用了一种插值技术，该技术将计算出准确的开关时刻。利用这种技术，由于开关时刻和离散仿真点的未对准引起的误差将被大大减小。通过该技术可以以较大的时间步长进行仿真，其仿真结果仍非常准确。 (2) 仿真允许的最大时间步长在PSIM中自动计算。自动计算结果将与用户设置的时间步长进行比较，然后在仿真中使用两者中较小的一个。 3.3.2仿真运行与控制 在设置完仿真控制参数后，可选择“Simulate→Run Simulation”菜单项，或单击工具栏的仿真运行“” 图标，启动PSIM仿真器进行电路模型仿真。 在仿真运行时，可单击“Simulate”菜单下的“Cancel Simulation/取消仿真”“Pause Simulation/暂停仿真”“Restart Simulation/重启仿真”对仿真进行控制。也可以单击工具栏的仿真运行控制工具图标“”实现仿真运行控制。 3.4仿真结果查看与分析 3.4.1运行Simview 默认情况下，在仿真结束后会自动打开Simview波形显示和后处理程序。如果Simview没有自动打开，可以选择PSIM菜单的“Simulate→Run SIMVIEW”菜单项，或单击工具栏上的“” 工具图标，运行波形显示程序Simview。 图310自动运行Simview设置 如果需要PSIM仿真结束后自动运行Simview波形显示分析程序，可在PSIM的“Options”菜单中，勾选“Autorun SIMVIEW”项即可在仿真结束后自动运行Simview，如图310所示。 对3.2节创建的仿真电路模型，单击图标“”启动PSIM仿真。仿真结束后自动打开的Simview界面如图311所示。在弹出的属性窗口左侧列出了在电路模型中设置的测量探头名称。测量探头名称实际就是保存测量值的变量名称，该变量保存了在整个仿真中采集的数据，后续可以在Simview中对该数据进行查看与分析。 图311Simview运行界面 3.4.2仿真结果查看 1. 添加显示变量 在图311的属性窗口中，可以将左侧列表中变量添加到右侧显示变量列表中，添加完成后，单击“OK”按钮进行结果数据显示。显示变量添加方法有三种方式： 第一种： 双击左侧可用变量列表中需要显示的变量，则该变量立即添加到右侧显示变量列表中。 第二种： 单击左侧可用变量列表中需要显示的变量，然后单击“Add>”按钮即可添加到右侧显示变量列表中。该方法可以单击选中多个变量，然后单击“Add>”按钮完成多个变量的添加。 第三种： 如果想添加所有变量，直接单击“Add All>”按钮添加即可。 另外，Simview支持对变量进行数学运算，以表达式的形式进行显示。构建数学运算表达式的方法有两种方式： 第一种： 在图311左下角的空白框中手动输入“左侧列表中可用变量”来构建相应的数学表达式。表达式支持的数学运算函数可单击表达式输入框右上角的图标“”进行添加或查看。 第二种： 在“左侧列表可用变量”中选中一个变量，然后单击表达式输入框左上角“”图标添加到编辑框中，再单击“”图标添加相应的数学函数，以此方式构建出需要查看的变量表达式。 构建完数学表达式后，单击“Add>”按钮添加到右侧显示变量列表中。添加完需要显示变量的属性对话框如图312所示。在图312所示显示列表框中的变量，如果不想观察或者添加了错误的变量，可以在右侧列表中双击该变量进行删除； 或者在右侧列表中单击选中需要删除的变量(可以一次性选中多个需要删除的变量)，然后单击“<Remove”按钮进行删除。如果想删除所有变量，直接单击“<Remove All”按钮即可。 图312添加需要观察的变量 在图312窗口的“Curves”页面，可设置各显示变量波形的颜色、线型、符号标志等； 在“Screen”页面可以设置Simview显示窗口的前景颜色、背景颜色、栅格颜色、显示字体等属性。 2. 波形显示 在图312中单击“OK”按钮进入波形显示界面，所有需要显示的变量均在同一个坐标系窗口中显示，如图313所示。 图313变量波形显示窗口 3. 增加/删除显示变量 如果要增加/删除显示坐标窗口中的变量，可双击波形显示区域，或者在图形区域右击并在右键菜单中选择“Add/Delete Curves...”项，或者单击工具栏“”图标，随后弹出变量设置属性对话框，可按照上述“添加显示变量”的方法进行增加或删除需要显示的变量，同时也可以修改显示波形的颜色等属性参数。 4. 分窗口显示波形 多个变量在同一个窗口进行显示，有时不便于观察分析。可以选择Simview的“Screen→Add Screen”菜单项或者单击工具栏的“”图标增加一个显示坐标系窗口，在弹出的属性对话框中添加需要观察的变量，随后单击“OK”按钮回到波形显示窗口，如图314所示(可以根据显示需要，添加多个显示窗口)。 图314多波形坐标显示窗口 在显示出所需变量波形后，便可根据仿真电路硬件拓扑工作原理，对波形进行详细分析，以确定是否存在问题。若存在问题可返回仿真电路原理图设计窗口，对电路模型进行调整、修改，修改后重新进行仿真分析，直至仿真结果符合设计要求为止。 5. 波形测量 Simview提供了测量功能，可以对选定的变量波形进行测量。选择“Measure→Measure”菜单项，弹出测量值显示对话框窗口。在波形显示窗口单击将出现一条测量线，同时显示选中变量的波形值； 在波形显示窗口右击将显示另一条测量线，并且将测量两条竖线之间的波形。 6. 波形分析 待测量变量可以通过测量工具栏进行选择，也可以在波形显示坐标系窗口左上角的变量显示栏进行选择，单击需要测量的变量名即可选中需要分析的具体变量。选择变量后，可利用测量工具栏进行相关变量的测量与分析，分析工具具体功能说明见表123的说明。 7. 显示波形调整 显示波形可以利用菜单“Axis”设置X、Y坐标的属性及显示范围，也可以通过“View”菜单中的“Zoom”“Redraw”等工具进行波形显示的调整。 8. 添加注释及导出 在分析完波形后，可以在波形显示区域，利用菜单“Label”添加文字、箭头、直线等波形注释符号。可选择“Edit→Copy to Clipboard”菜单项将调整好的波形整体复制到剪贴板供使用。分析完的显示波形，可以选择“File→Save As”菜单项进行数据保存，便于后续继续分析。 3.5子电路创建 在进行仿真模型搭建时，为简化模型视图，可以将某一功能单元封装成PSIM子电路元件形式。某一功能单元以子电路元件的形式在模型电路中进行显示，其视图简单明了、功能清晰。如图315(a)为0/1电平脉冲转换成-3/6电平脉冲的子电路元件，图315(b)为其具体功能实现电路模型。 图3150/1电平转3/6电平子电路元件 3.5.1子电路元件创建 PSIM仿真软件 “Subcircuit” 菜单下的各项子菜单是创建子电路元件的菜单项，其详细功能描述见表14(a)及表14(b)。本节以图315所示子电路元件为例，详细讲解创建过程。 1. 创建子电路原理图文件 启动PSIM软件，新建PSIM电路图文件。保存新建的PSIM电路图文件，并取名为“subPWM.psimsch”。 2. 构建子电路元件实现电路 在创建的subPWM电路原理图设计文件中，按照图315(b)所示电路放置模型实现元件。 放置两个直流电源(选择“Elements→Sources→Voltage→DC”菜单项)DC1、DC2，分别设置为6V和3V； 将DC1与DC2串联，并从串联点引出公共输入端，作为参考GND连接点，形成6V和-3V电源； 放置两个双向开关(选择“Elements→Power→Switches→Bidirectional Switch”菜单项) SS1、SS2； 放置两个电阻(选择“Elements→Power→RLC Branches →Resistor”菜单项)Rg_on、Rg_off，阻值分别设置为10Ω和2Ω； 放置两个通断控制器(选择“Elements→Other→Switch Controllers→Onoff Controller”菜单项)ON1、ON2； 放置一个非门(选择“Elements→Control→Logic Elements →NOT”菜单项)NOT1。在所有元件放置完成后，按照图316所示将各元件连接起来。 图316子电路功能实现电路 3. 放置输入/输出端口 图316已经将实现元件连接起来了，并引出了输入/输出连接点。 选择“Subcircuit→Place Input Signal Port”菜单项，鼠标指针变成一个输入端口，放置在ON1和NOT1连接的导线上，并弹出如图317(a)所示的端口设置窗口。窗口包括参数设置及颜色设置两个页面。在参数设置页面，单击端口预设的位置，随后在端口名称Port Name框内输入端口名称“IN”，如图317(b)所示。随后关闭该设置窗口完成IN端口名称设置。以同样的方法设置DC1与DC2串联点的公共参考点GND输入端口，并将名称设置为“GND”。 图317端口设置界面 选择“Subcircuit→Place Output Signal Port”菜单项，鼠标指针变成一个输出端口，放置在两个电阻相连的中间位置，在弹出的端口设置界面中完成输出端口设置。完成输入/输出端口设置后的模型电路图如图315(b)所示。 选择“Subcircuit→Display Port”菜单项，可查看子电路所有端口设置情况，如图318所示。 4. 设置子元件尺寸 选择“Subcircuit→Set Size”菜单项，打开子元件尺寸设置窗口，如图319所示。在该窗口可以选择子元件的外形尺寸大小。 图318子电路端口设置显示 图319子元件尺寸设置窗口 5. 绘制子元件图形符号 选择“Subcircuit→Edit Image”菜单项，打开子电路图形符号编辑窗口，如图320(a)所示。根据该子电路的具体功能绘制其形象图形符号，以表达子电路具体功能，如图320(b)所示。当然也可以不绘制外形图形符号，不影响元件功能。 图320子电路图形符号绘制 绘制完成后关闭子电路图形符号绘制窗口，回到子电路模型窗口。通过菜单或者快捷键保存该子电路，随后关闭该电路图设计文件窗口，即完成子电路元件创建。 3.5.2子电路元件调用 在3.5.1节创建了一个电平转换子电路，本小节对该元件调用并进行仿真测试。 启动PSIM仿真软件，新建一个PSIM仿真电路图设计文件。 选择“Subcircuit→Load Subcircuit”菜单项,弹出加载子电路文件窗口如图321所示。双击子电路文件“subPWM.psimsch”进行子电路元件加载。随后鼠标指针变成该子电路元件的外形图形符号，根据需要放置在适当位置即可。 图321子电路加载窗口 图322元件库中的自创子电路元件菜单 另外，如果在创建子电路元件时，将该子电路元件模型电路图设计文件保存到自定义元件目录“＼PSIM9.1.1＼User Defined＼Custom library”下，将会在“Elements→Custom library”菜单项下出现创建的子电路元件，如图322所示。选择菜单下的元件“Elements→Custom library→subPWM”菜单项，鼠标立即拾起该元件，移动鼠标到适当位置，即可放下该元件。 利用方波电压源(选择“Elements→Sources→Voltage→Square”菜单项或者单击工具栏的方波电源图标“”)构建如图323(a)所示的测试电路,并添加输入、输出电压探头对输入、输出波形进行测量,方波电压源参数设置如图323(b)所示。 图323测试电路模型及测试信号 设置“仿真控制”参数后进行仿真测试，测试结果波形如图324所示。 图324仿真结果波形 从图324仿真结果波形可以看出，设计的子电路元件实现了将0/1电平转换成-3/6电平脉冲。从图323(a)所示电路模型看，电路模型简单、清晰、直观。 3.5.3主电路定义子电路元件参数 在3.5.1节创建的子电路元件，其元件参数是在子电路中设置的常量值，无法在调用主电路中设置或修改。另外，若在主电路中调用多个子电路元件，也无法将各个子电路元件的参数设置成不同的值。 为解决该问题，在创建子电路元件时，子电路具体实现电路元件的参数可设置成变量的形式，在主电路中就可以修改各变量的参数值，具体步骤如下： 在构建子电路实现电路时，将各元件的参数值设置为变量，如图315(b)中DC1和DC2的电压值分别设置为VH、VL，修改设置后的电路原理图如图325所示。 图325电源参数设置为变量 选择“Subcircuit→Edit Default Variable List”菜单项,在弹出的子电路默认变量列表中添加电压源DC1、DC2的默认电压参数值。添加方法是通过单击“Add” “Modify” “Remove”按钮进行添加、修改和删除，如图326所示。设置完成后单击“OK”按钮保存。 图326子电路变量默认值设置 默认参数值设置完后，保存子电路模型电路图，随后关闭子电路模型电路图文件，并返回调用主电路，在主电路中调用子电路元件，搭建功能仿真电路模型。 在搭建好的功能仿真电路模型中单击选中子电路元件，随后选择“Subcircuit→EditSubcircuit”菜单项弹出设置窗口界面，切换到Subcircuit Variables页面，如图327所示，该界面显示了子电路元件可以设置的参数变量。 在图327中，单击需要修改的变量，再单击“Modify”按钮对该变量的值进行修改。或者双击需要修改的变量，在弹出变量修改窗口进行修改,如图328所示。 图327主电路中设置子电路变量窗口 图328修改变量默认值 修改设置完成后，在Subcircuit Variables页面将变量前面的复选框选中，使其变量参数能在主电路调用的子电路元件旁显示。 设置完成后，直接关闭该对话框并返回到主电路设计图，在主电路图中可以看到子电路元件参数的具体设置，如图329所示。 图329主电路调用多个子电路元件模型 在图329中，VSQ1、VSQ2参数设置完全一样，但两个子电路元件模型参数设置不一样，子电路元件模型内部实现完全一样。对该电路模型进行仿真测试，测试波形如图330所示。 图330同一主电路调用变量参数不同的相同子电路元件 图330表明同样的子电路在主电路中被多次使用时，不同的参数值可赋值给同样的变量，达到在主电路中定义子电路元件参数的目的。 3.6元件参数文件应用 3.6.1参数文件格式说明 在3.5.3节通过将子电路参数定义为变量的方式，实现主电路对子电路元件参数的设置。该方式也表明参数可以定义为一个变量(例如直流电源“Vin”)，或者一个数学表达式(例如负载电阻“R1+R2”)，变量“Vin”“R1”“R2”可在参数文件“Parameter File(存储元件参数的文件)”中被定义。 参数文件是设计者在创建仿真电路模型时创建的文本文件。参数文件的格式有以下几种形式： <变量名> = <值> ％注释 (global) <变量名> = <值> ％注释:定义"(global)"仅在SimCoder中使用 <变量名><值> //添加评论 LIMIT<变量名><下限><上限> ％注释 //注释 其中， <变量名>： 是在电路元件参数中设置的参数变量(例如： R1)； <值>： 可以是数字(例如： R1 = 15.1)或数学表达式(例如： R3 = R1+R2/2)； =： 用来连接<变量名>和<值>(例如： R1 = 15.1)，等号“=”也可以用“空格”(例如： R1 15.1)代替； ％或//： 字符％或//到本行末尾的文本被视为注释(例如： ％R3是负载电阻 )； (global)： 仅在SimCoder中使用，定义后面的变量为全局变量。 注意： 在数学表达式中，变量与运算符之间不能有空格。例如“R3=R1+R2/2”是正确的，但是“R3=R1+R2/2”(“R1”与“+”之间加入空格)将被视为“R3=R1”，因为空格被视为数学表达式的末尾，“R3 = R1”后面的字符将被忽略。 “(global)”标识仅在SimCoder的自动代码生成中起作用，表明是一个全局变量，对于PSIM仿真将被忽略此定义。例如： 在PSIM仿真时将参数定义为“(global) kp = 1.2”与定义为“kp = 1.2”效果相同。 参数文件的文件名可任意取，其后缀为txt，定义一个参数文件的示例如图331所示。 图331参数文件示例 3.6.2参数文件调用示例 利用参数文件的方式定义仿真电路模型中各元件的参数非常方便，也便于对参数的保存与修改。利用参数文件构建仿真电路模型中各元件参数的方法如下： （1） 搭建仿真电路模型，并将元件参数设置为变量的形式，示例如图332所示。示例定义一个直流电源的电压值为Vin，三个电阻元件的阻值分别为R1、R2、R2*R1。放置三个电压探头和三个电流探头，用于测量输入电压及流过电阻的电流，以检验模型的工作状态。 图332元件参数变量模型 （2） 在仿真电路模型保存的目录下新建文本文件“test_param.txt”，并在文本文件中输入元件参数变量的值并保存，如图333所示。 图333创建参数文本文件 （3） 在仿真电路模型中，选择“Elements→Other→Parameter File”菜单项添加参数文件元件模型。然后双击参数文件元件模型，在弹出的属性对话框中单击“File”按钮，在弹出菜单中选择“Open...”，打开刚才创建的“test_param.txt”参数文件，如图334所示。 图334导入参数文件 随后关闭该属性对话框即可。若需要在参数文件元件旁边显示文件的内容，可选中显示复选框。 （4） 设置仿真控制对电路模型进行仿真，仿真结果如图335所示。V1、V2、V3测量的电压值均为10V，I1电流2A，I2电流5A，I3电流为1A，符合设计的仿真电路模型。 （5） 若要修改参数变量值，可打开参数文件元件的属性对话框，在变量值定义处直接进行修改，修改完成后PSIM将自动保存并更新参数值。也可以手动单击“File”按钮，在弹出菜单中选择“Save...”进行保存。 另外，也可以不用手动创建参数文件，而直接在添加的参数文件元件属性对话框中输入各变量的具体定义。即上述第（2）步不执行，在第（3）步中双击打开参数文件元件属性框后，PSIM默认创建一个未保存的“parauntitled1.txt”文本文件。直接在属性变量定义框内输入参数变量的具体定义，然后单击“File”按钮，在弹出菜单中选择“Save As...”，保存文件名为“test_param2.txt”文件，如图336所示。 图335仿真测试结果波形 图336PSIM参数文件元件自动创建参数文件 若参数文件名及保存路径直接采用PSIM默认创建的文件名及存储路径，在输入完变量参数值设置后，直接关闭属性对话框，PSIM将自动保存该参数文本文件。 3.7内嵌C程序块应用 3.7.1简化C程序块 在搭建电路仿真模型时，若某一功能不便使用PSIM元件库中的电路元件模型构建，可以使用简化C程序块元件,编写C程序代码实现。简化C程序块元件在PSIM元件库的“Elements→Other→Function Blocks→Simplified C Block”菜单项下。Simplified C Block允许用户直接输入C代码而无须编译代码，C解释器引擎将在运行时解释并执行C代码。这使得搭建模型时编写自定义C代码变得非常容易，并且可以定义和修改模块的功能。 与PSIM元件库中“Elements→Other→Function Blocks→C Block”菜单项的 C Block相比，Simplified C Block更易于使用，并可用于自动代码生成。 1. 简化C程序块构建 在PSIM电路原理图中添加Simplified C Block元件，双击该元件，打开简化C程序块的属性对话框,如图337所示。 图337简化C程序块属性对话框 在打开的属性对话框中，在Name、Input、Output输入框中定义模块的名称、输入端口数、输出端口数。在C程序代码输入框内编写具体功能的C程序代码。 自定义的输入变量分别为x1,x2,…,xn(n为定义的输入端口数量)，自定义的输出变量分别为y1,y2,…,yn(n为定义的输出端口数量)。输入变量xn是从PSIM传入的输入参量，输出变量yn是简化C程序块传到PSIM的输出参量。在编辑C代码时，除了使用自定义的输入、输出变量外，还可以在代码中使用t(PSIM经过的时间t)、delt(时间步，从PSIM传递)两个变量。所有输入和输出变量都是 double 数据类型，编写的简化C程序块代码会在每个时间步被PSIM调用。完成C程序代码输入后，可单击属性对话框的“Check Code”按钮，检查代码是否正确。 简化C程序块定义的输入/输出节点排列顺序是从上到下，输入端口在左侧，输出端口在右侧。例如，对于具有2个输入和3个输出的块，节点分别为x1、x2、y1、y2、y3。单击“Edit Image”按钮，可对元件外形图形进行编辑，如图338(a)所示。利用图形编辑工具，可在外形图形上放置一些图形符号及字符，如图338(b)所示。设置完成后关闭图形编辑返回属性对话框，再返回电路原理图中，Simplified C Block元件外形如图338(c)所示。 图338简化C程序块外形图形编辑 Simplified C Block元件外形中带点的输入引脚是第一个输入x1端口。注意： 未使用的输入节点必须接地。同时与DLL块不同，简化C程序块的代码不可调试和逐步执行。 2. 简化C程序块应用 在构建完如图337所示的简化C程序块功能后，即可利用C程序块元件搭建仿真电路模型，并进行仿真测试，如图339所示。SSCB1为图337所创建的简化C程序块。 图339简化C程序块构建仿真模型 每个简化C程序块都是一个独立单元，一个简化C程序块中的全域变量对其他C程序块来说是不可见的。将C程序块中的值传递给另一个C程序块或其他任何电路的唯一方法是通过C程序块的输入/输出端口。当C程序块的输出直接连接到另一个C程序块的输入时，PSIM仿真引擎首先运行第一个C程序块，然后运行第二个C程序块。 3.7.2通用C程序块 通用C程序块(C Block)的功能类似3.7.1节的简化C程序块。C Block在PSIM元件库的“Elements→Other→Function Blocks→C Block”菜单项下，C Block允许用户直接输入C代码而无须编译代码，C解释器引擎将在运行时解释并执行C代码。这使得搭建模型时编写自定义C代码实现自定义功能变得非常容易，并且可以定义和修改模块的功能。与Simplified C Block相比， C Block功能更强，但不可用于SimCoder自动代码生成。 1. C程序块构建 在PSIM电路原理图中添加C Block元件，双击该元件，打开C程序块的属性对话框，如图340所示。 图340C Block元件属性框 在打开的属性对话框中，在Name、Input、Output输入框中定义模块的名称、输入端口数、输出端口数。在C程序代码区域可选择C代码的功能类型，并在相应的C程序输入框内编写具体实现C代码程序。 C Block元件的输入值存储在“in［n］”数组中，输出值存储在“out［n］”数组中。数组的大小n由Input、Output端口数确定。例如，对于具有2个输入和3个输出的C Block元件，输入节点分别为in［0］和in［1］； 输出节点分别为out［0］、out［1］和out［2］。类似Simplified C Block元件外形设置，可以单击“Edit Image”按钮对元件外形图形进行编辑。 C程序块定义的输入/输出节点排列顺序是从上到下的，输入端口在左侧，输出端口在右侧，同时 C Block元件外形中带点的输入引脚是第一个输入in［0］端口。注意： 未使用的输入节点必须接地，与DLL块不同，C程序块的代码不可调试和逐步执行。 在定义完输入/输出端口数量，设置好元件外形图形后，即可编写C程序块的功能程序代码。完整的C代码包括“变量/函数定义”“打开仿真用户功能”“运行仿真用户功能” 和“关闭仿真用户功能”四个功能类型。简单来说，C Block程序代码包含四部分，变量或函数的声明部分、仿真开始前执行的初始化代码部分、仿真运行的具体功能实现代码部分及仿真结束后执行的代码部分。 选择“功能类型”下的“变量/函数定义”，在程序编辑框内定义任何需要的头文件和变量。 选择“功能类型”下的“OpenSimUser”， 在程序编辑框输入初始化代码。 在每一次仿真开始时，仅调用“OpenSimUser”代码一次，进行初始化设置。 选择“功能类型”下的“RunSimUser”，在程序编辑框输入具体功能的C程序执行代码。PSIM仿真时，在每个时间步都会调用此功能函数，实现具体的功能。 选择“功能类型”下的“CloseSimUser”，在程序编辑框输入终止执行代码。 在每一次仿真结束时，将调用此函数一次。 2. C程序块应用 为说明C Block元件的应用，此处以RMS的计算为例，设计的RMS功能C Block元件如图341所示。 图341RMS计算的C Block 元件名称为SCB1、输入端口2个，输出端口1个，RunSimUserFcn的代码如图341所示。其他三个功能类型代码未添加，即在启动仿真、结束仿真时不执行任何功能。利用PSIM自带的RMS元件及自定义RMS C Block元件构建测试仿真电路模型如图342(a)所示，仿真结果波形如图342(b)所示，仿真结果完全一致。 图342RMS仿真 图342（续） 3.8外部动态链接库DLL应用 为了增强PSIM对复杂电力电子系统的仿真能力，允许用户用C/C++编写功能程序代码，并使用Microsoft Visual C/C++将其编译成Windows动态链接库DLL，然后将其链接到PSIM执行。PSIM在每个仿真时间步调用该DLL例程，执行用户自定义的功能算法。但是，当DLL元件块的输入端连接到一些离散分立元件(如： 零阶保持，单位延迟，离散积分器和微分器，z域传递功能块和数字滤波器)的输出端时，PSIM将DLL元件块作为离散元件，仅在离散采样时间点调用DLL元件块。 3.8.1外部DLL元件概述 PSIM元件库中的外部DLL元件提供了调用外部动态链接库DLL的接口，这些外部DLL元件可用于电源功率电路中，也可以用于控制电路中。PSIM提供了简单DLL块和通用DLL块两种类型的DLL元件。简单DLL元件块具有固定数量的输入和输出，并且DLL文件名是唯一需要定义的参数； 通用DLL元件块允许用户定义任意数量的输入/输出和附加参数，且用户还可以自定义通用DLL块的元件图形。 1. 简单DLL元件 PSIM提供具有固定输入/输出端口数量的简单DLL元件模型，该简单DLL元件块易于编程和使用。PSIM提供具有1、3、6、12、20和25个输入/输出端口的六种简单DLL元件，位于“Elements→Other→Function Blocks”菜单项下，外形如图343所示。 图343简单DLL元件外形 简单DLL元件节点分配是输入节点在左侧，输出节点在右侧，排序是从上到下。左侧带小圆点的输入引脚是第1个输入(in ［0］)端，其对应的右侧引脚为第1个输出引脚(out［0］)，如具有3个输入/输出端口的DLL元件，输入/输出引脚排列如图344所示。 图344DLL输入/输出端口排序及属性设置 作为具有固定数量输入、输出端口的简单DLL元件模块，其属性参数只有一个，为所调用的DLL文件名，如图344右侧属性窗口所示。Name是DLL元件模块的名字，File Name框输入的是DLL元件将要调用的动态链接库的文件名，如“msuser0.dll”。注意： 该参数框仅输入文件名，而不需要指定其存放路径。PSIM会按照规定的路径进行文件查找。 DLL元件左侧的输入端口(输入、输出是相对于DLL元件来说的，即将DLL当作一个真实元件，其具有输入、输出端口)接收与之相连的其他PSIM元件给出的参量值，然后对输入的参数值进行特定功能的运算处理，运算处理结束后获得当前运算结果，最后通过右侧的输出端口将DLL元件运算处理后的结果输出给与之相连接的其他PSIM元件。注意，未使用的输入节点必须接地。 被调用DLL文件名称可以是任意的，在创建DLL动态链接库时可指定文件名，也可在创建完DLL后手动修改为其他文件名。DLL元件模块调用的DLL文件可以按照优先顺序在两个搜索路径进行文件查找。一是存放在PSIM目录下，二是存放在调用DLL文件的电路原理图保存路径下。 注意： 若在原理图中包含多个DLL元件块且使用同一个DLL文件时，如果在DLL代码中声明并使用了全局或静态变量，则这些全局或静态变量将相同，并且将在所有DLL块之间共享。如果这不是用户想要的，则DLL计算可能不正确，在这种情况下应避免在代码中使用全局或静态变量。 2. 通用DLL元件 与具有固定数量输入和输出端口的简单DLL块不同，通用DLL块提供了更大的灵活性。通用DLL元件模块的输入/输出端口数不固定，默认情况下由用户在其属性窗口自定义输入和输出的数量。通用DLL元件输入和输出的数量、节点名称以及参数的数量和参数名称也可以在DLL程序中定义。通用DLL元件模块位于“Elements→Other→Function Blocks”菜单项下，元件外形及属性窗口如图345所示。 图345通用DLL外形及属性对话框 通用DLL元件默认不带任何输入、输出端口，使用者可以在属性窗口的端口数量输入框中指定输入/输出端口的数量。同时单击DLL file文本框旁的“” 浏览按钮，查找需要调用的DLL文件。单击该按钮，弹出打开文件对话框，找到并打开将要调用的DLL文件，即可设置通用DLL元件调用的动态链接库DLL文件。 通用DLL元件模型根据调用的DLL动态链接库文件不同，其打开DLL文件后的属性窗口将不同。如果在DLL程序代码中实现了界面属性设置函数，则打开后的界面将根据DLL文件的具体实现进行显示，用户也可以手动修改。在PSIM安装目录的“examples＼custom dll”子文件夹中提供了一些简单DLL块和常规DLL块使用的DLL示例。读者可以打开不同的DLL，观察属性窗口的变化。如图346所示，左图是调用PSIM提供的“pfc_vi_dll＼pfc_vi_dll.dll”示例DLL的属性界面，右图是调用PSIM提供的“general_dll_block1＼TestBlock.dll”示例DLL的属性界面。 图346通用DLL调用不同DLL的属性窗口 简单DLL有关使用规定同样适用于通用DLL，差别仅在参数数量可以变化，并且用户可以根据需要添加其他参数。通用DLL元件默认参数有DLL File(DLL文件名)、Number of Input Nodes(输入节点数)和Number of Output Nodes(输出节点数)，如图346左图所示。一旦选择了一个确定的DLL文件，会根据DLL文件中的定义，可能会显示Input Data File(输入数据文件)、IN Nodes(输入节点名称)、OUT Nodes(输出节点名称)、输入DLL例程的Parameter 1~ Parameter n等可选参数，如图346右图所示。 通用DLL元件模块可以定义任意数量的输入和输出，定义从PSIM传递到DLL例程的任意数量的参数，并为DLL例程定义输入数据文件。例如，输入/输出数量和参数名称的信息可以存储在输入数据文件中，并在运行时由DLL例程读取。注意，输入数据文件是可选的，如果不需要输入数据文件，则可以将其留为空白。 另外，通用DLL可以自定义DLL块的外观图形，在属性对话框窗口底部的三个按钮执行以下功能：  编辑图像： 允许用户绘制和自定义DLL块的图像。  显示文件： 在文本编辑器中显示输入数据文件的内容。  读取文件： 重新读取输入数据文件。 3.8.2外部DLL导出功能函数 PSIM可调用的DLL有四个导出功能函数，其中PSIM仿真引擎使用其中的三个，另一个由用户界面使用(打开DLL文件时，属性窗口界面的改变由此函数实现)。在用C/C++编程实现DLL时，需要实现这四个函数(其中一个必须实现，另外三个可以不实现)。三个PSIM引擎调用的函数是RUNSIMUSER、OPENSIMUSER和CLOSESIMUSER，用户界面输出函数是REQUESTUSERDATA。 1. RUNSIMUSER函数 RUNSIMUSER函数是DLL例程中唯一的强制性实现函数，其他三个函数是可选的，可以不实现。PSIM在每个仿真时间步都会调用此函数。DLL例程从PSIM接收参数值作为DLL的输入，随后执行计算，计算结束后将结果发送回PSIM。输入/输出节点分配是输入节点在左侧，输出节点在右侧，其顺序是从上到下。函数的原型定义如下： void RUNSIMUSER( double t, double delt, double *in, double *out, void ** ptrUserData, int *pnError, char * szErrorMsg) 其中，  double t： 仿真时间t，单位s，输入参量，只读。  double del： 仿真步长，单位s，输入参量，只读。  double *in： 输入值数组，如果DLL模型有三个输入，则在程序代码中用in［0］、in［1］和in［2］可以访问这些输入值，输入参量，只读。  double *out： 输出值数组，执行计算后，应将输出值写入此数组中。如果DLL模型具有四个输出，则在程序代码中可用out ［0］、out ［1］、out ［2］和out［3］可将值输出，输出参量，只写。  void ** ptrUserData： 用户定义数据的指针，更多信息参考函数OPENSIMUSER，输入/输出参量，可读写。  int *pnError： 成功与否指示，成功时返回0，出错时返回1。输出参量，只写。例如，*pnError = 0； //success *pnError = 1； //error。  char * szErrorMsg： 错误信息字符串，如果有错误，请将错误消息复制到此字符串。输出参量，只写。例如，strcpy(szErrorMsg,“输入2不能超过50V”)。 DLL模块要实现的特定功能需要在RUNSIMUSER函数中实现，在函数计算处理时，可以利用t、delt、输入数组in［］和ptrUserData等输入数据参与计算，计算结果通过输出数组out［］输出，计算过程中产生的错误信息可以通过szErrorMsg输出。 2. OPENSIMUSER函数 OPENSIMUSER是可选的，在PSIM仿真开始时仅调用一次。PSIM调用此函数从DLL例程接收信息，并允许DLL例程分配内存供其自己使用。函数原型定义如下： void OPENSIMUSER( const char *szId, const char * szNetlist, void ** ptrUserData, int *pnError, LPSTR szErrorMsg, void * pPsimParams) 其中，  const char *szId： DLL模块的ID字符串，输入参量，只读。  const char * szNetlist： DLL块的网表字符串，输入参量，只读。在PSIM中通过菜单“Simulate→Generate Netlist file”进行网表文件查看，网表字符串是一系列由空格分隔的参数。常规DLL块的网表格式参看PSIM的帮助文档。  void ** ptrUserData： 指向用户定义数据的指针，可读写。必须在函数OPENSIMUSER中分配内存，并在CLOSESIMUSER中释放内存。每次调用时，它将传递给RUNSIMUSER。它允许DLL在仿真过程中管理自己的数据。 注意： 此指针与函数REQUESTUSERDATA中用户定义的指针不同，无法将指针从REQUESTUSERDATA函数传递到仿真功能函数中。它们仅通过Netlist线路进行通信。  int *pnError： 成功与否指示，成功时返回0，出错时返回1。输出参量，只写。  char * szErrorMsg： 错误信息字符串，输出参量，只写。  void * pPsimParams： EXT_FUNC_PSIM_INFO结构体指针，输入参量，只读。通过该指针传入相关信息。 struct EXT_FUNC_PSIM_INFO { char m_szPsimDir［260］;//PSIM文件夹名称 char m_szSchDir［260］; //文件夹下存放的PSIM电路图文件名(*.sch) char m_szSchFileName［260］; //PSIM电路图文件完整路径及文件名 }; 在PSIM仿真启动时，调用此函数，传入信息到DLL例程或从DLL例程获取信息。 3. CLOSESIMUSER函数 CLOSESIMUSER函数是可选的，在PSIM仿真结束时仅调用一次，其主要目的是允许DLL释放已分配的任何内存或资源。函数原型定义如下： void CLOSESIMUSER( const char *szId, void ** ptrUserData) 其中，  const char *szId： DLL模块的ID字符串，输入参量，只读。  void ** ptrUserData： 指向用户定义数据的指针，可读写。更多信息参考函数OPENSIMUSER。 4. REQUESTUSERDATA函数 REQUESTUSERDATA函数是可选的，它是与PSIM的处理用户界面接口。在创建通用DLL元件模块或在其属性框中修改其属性时，PSIM会调用它。函数原型定义如下： void REQUESTUSERDATA( int nRequestReason, //描述了调用此函数时用户的操作 int nRequestCode, //描述了从DLL请求的信息 int nRequestParam, //此值取决于参数nRequestCode void ** ptrUserData, //指向用户定义数据的指针，它包含在每个函数调用中， //允许用户管理自己的数据，内存由用户分配和释放 int * pnParam1, int * pnParam2, char * szParam1, char * szParam2) int*pnParam1,int*pnParam2,char*szParam1,char*szParam2： 这些参数取决于nRequestReason，nRequestCode和nRequestParam的值。 3.8.3外部DLL创建 图347Visual Studio 2010启动界面 一些复杂的控制算法，使用C/C++编程非常容易实现。为了能在PSIM中调用该控制算法，必须将控制算法程序代码封装成动态链接库。本节以Visual Studio 2010为开发环境，介绍PSIM可调用DLL动态链接库的创建方法。有关Visual Studio 2010开发环境安装不属于本书介绍的内容，读者可查阅有关文献进行了解。 1. 创建DLL工程 启动Visual Studio 2010开发环境，如图347所示。单击“New Project...”创建新工程，并弹出如图348所示的项目设置对话框。 图348项目设置对话框 在图348项目设置对话框中选择“MFC DLL”项，在Name文本框输入项目名称，在Location文本框选择项目保存的路径。本项目保存路径设置为“D：＼PSIMProject＼”，项目名称设置为TESTPSIMDLL。设置完成后单击“OK”按钮弹出MFC DLL Wizard欢迎信息，单击“NEXT”按钮进入下一步。 在弹出的应用设置对话框中选择“Regular DLL using shared MFC DLL”项，如图349所示，创建常规动态链接库DLL，随后单击“Finish”按钮，完成项目创建。 2. 编写DLL程序代码 在完成新建项目创建后，Visual Studio 2010进入项目，出现如图350所示的项目解决方案资源管理器。 图349DLL类型选择 图350项目解决方案资源管理器 在项目解决方案资源管理器的Header Files文件夹下双击“TESTPSIMDLL.h”头文件，在编辑窗口中打开该文件。删除该文件中由Visual Studio 2010创建的所有程序代码(注意是全部删除)。 在“TESTPSIMDLL.h”头文件中输入DLL导出函数的声明代码，具体代码如下： #ifndef TESTPSIMDLL_H #define TESTPSIMDLL_H #ifdef TESTPSIM_DLL_CPP #define TESTPSIM_DLL_API declspec(dllexport) #else #define TESTPSIM_DLL_API declspec(dllimport) #endif #ifdef cplusplus extern "C"{ #endif TESTPSIM_DLL_API void RUNSIMUSER(double t, double delt, double *in, double *out, void ** ptrUserData, int *pnError, char * szErrorMsg); #ifdef cplusplus } #endif #endif 输入完代码的头文件如图351所示。此段代码主要是声明PSIM仿真引擎调用的RUNSIMUSER函数，其他三个函数未实现，读者可自行研究，本书不再赘述。代码中包含了一些条件编译选项，告诉编译器RUNSIMUSER函数声明是一个标准C写成的库文件，同时使用TESTPSIM_DLL_API将函数声明为导出函数。 图351TESTPSIMDLL.h头文件代码 在项目解决方案资源管理器的Source Files文件夹下，双击“TESTPSIMDLL.cpp”实现文件，在编辑窗口中打开该文件。删除该文件中由Visual Studio 2010创建的所有程序代码(注意是全部删除)。 在“TESTPSIMDLL.cpp”实现文件中输入RUNSIMUSER函数的具体实现代码，如下： #include "stdafx.h" #ifndef TESTPSIM_DLL_CPP #define TESTPSIM_DLL_CPP #endif #include "TESTPSIMDLL.h" extern "C" void RUNSIMUSER(double t, double delt, double *in,double *out, void ** ptrUserData, int *pnError, char * szErrorMsg) { out［0］=in［0］+10; return ; } RUNSIMUSER函数的具体功能实现代码根据具体功能编写，本示例是将输入值加上10，再将结果输出，仅用于演示DLL的创建。 3. 编译生成DLL动态链接库 图352生成的DLL文件 在完成代码编程后保存项目，然后编译生成DLL动态链接库。项目编译完成后生成的DLL文件如图352所示。其中TESTPSIMDLL.dll是PSIM可以调用的DLL文件。 前面介绍了DLL创建及生成的过程，代码编写主要是根据PSIM引擎将要调用的RUNSIMUSER函数的输入、输出参数进行具体功能实现。PSIM导出的其余三个函数类似RUNSIMUSER函数进行函数声明和实现，读者可以自行研究。 3.8.4简单DLL元件应用示例 PSIM提供的具有固定输入/输出端口数量的简单DLL元件，在调用DLL动态链接库时仅需要设置DLL的文件名即可。本节以3.8.3节创建的DLL为例，介绍简单DLL的调用过程。 1. 1个输入/输出简单DLL调用 启动PSIM仿真软件，添加PSIM电路模型，并在原理图中添加具有1个输入/输出的简单DLL元件(DLL Block (1input))，创建的电路模型及仿真波形如图353所示。模型中直流电源设置为4V，并连接到DLL的输入端口，DLL的输出端口通过一个电阻连接到地。 图353简单DLL调用TESTPSIMDLL.dll模型及仿真 从仿真结果可知，TESTPSIMDLL.dll实现的功能完全正确，说明创建的TESTPSIMDLL.dll通过简单DLL元件模型被PSIM正确调用，并正确执行。 2. 3个输入/输出简单DLL调用 将3.8.3节中RUNSIMUSER函数的实习代码改成如下代码： out［0］=in［0］+in［1］+in［2］; //将3个输入相加，并从第1个输出端口输出 out［1］=(in［0］+in［1］)*in［2］; //将第1个和第2个输入相加，再乘以第3个输入， //并从第2个输出端口输出 out［2］=in［0］*(in［1］+in［2］); //将第2个和第3个输入相加，再乘以第1个输入， //并从第3个输出端口输出 修改完代码后，在项目属性中，设置编译输出DLL名字为“PSIMDLL33”，如图354所示，随后编译生成DLL动态链接库。 图354修改生成DLL的名称 新建一个PSIM仿真电路模型，并在原理图中添加具有3个输入/输出的简单DLL元件(DLL Block (3input))，创建的电路模型及仿真波形如图355所示。 图355简单DLL调用TESTPSIMDLL33.dll模型及仿真 从仿真结果可知，PSIMDLL33.dll实现的功能仿真完全正确，说明创建的PSIMDLL33.dll通过简单DLL元件模型被PSIM正确调用，并正确执行。 3. DLL动态链接库实现RMS测量 将3.7.2节用C程序块实现的RMS功能用外部DLL实现。将3.8.3节中RUNSIMUSER函数实现代码改成如下代码，注意在头文件中加入include “math.h”数学库函数头文件。 static double nsum=0.0, sum=0.0, rms=0; double Tperiod, freq; freq = in［1］; Tperiod=1.0/freq; if (t >= nsum*Tperiod) { nsum=nsum+1.0; rms = sqrt(sum*delt/Tperiod); sum=0.0; } out［0］ = rms; sum=sum+in［0］*in［0］; 代码中第1个输入端口in［0］是信号输入端口，第2个输入端口是信号的频率值。求出的RMS从第1个输出端口输出。编辑完RMS实现代码后，将输出DLL文件取名为“testdll_rms_freq.dll”，编译生成testdll_rms_freq.dll库文件。随后在PSIM中建立RMS仿真电路模型，模型及仿真结果如图356所示。 图356RMS实现testdll_rms_freq.dll仿真测试 从图356仿真测量结果可知，编写的DLL实现了RMS测量，与3.7.2节采用C程序块实现的效果完全一样。testdll_rms_freq.dll的实现代码要求2个输入、1个输出，简单DLL元件中没有2输入1输出的DLL元件模块，但可以用输入/输出端口大于要求端口数量的简单DLL元件模型进行调用，将多余的输入端口接地，多余的输出端口悬空即可。 3.8.5通用DLL元件应用示例 通用DLL比简单DLL具有更多的灵活性，本节利用通用DLL代替简单DLL，对3.8.4节的DLL进行调用，讲解通用DLL的具体使用。 1. 具有1个输入/输出的DLL调用 将3.8.4节中创建的TESTPSIMDLL.dll用通用DLL元件进行调用，建立的仿真电路及仿真波形如图357所示。 图357通用DLL调用TESTPSIMDLL.dll仿真 从图357仿真结果可知，与图353仿真结果一致，说明通用DLL与简单DLL实现的功能一致。 2. DLL动态链接库实现RMS测量 3.8.4节生成的testdll_rms_freq.dll库文件具有2个输入、1个输出，采用通用DLL元件模型建立仿真电路模型并仿真，如图358所示。 从图358仿真测量结果可知，与图356仿真结果一致，说明通用DLL与简单DLL调用功能完全一致。 3. 全局变量或静态变量测试 在3.8.1节简单DLL元件应用中提到，若在原理图中包含多个DLL元件块且使用同一个DLL文件时，如果在DLL代码中声明并使用了全局变量或静态变量，则多个DLL元件块所调用的DLL文件将使用相同的全局变量或静态变量，并且将在所有DLL块之间共享。在3.8.4节生成的testdll_rms_freq.dll中包含有静态变量“static double nsum=0.0,sum=0.0, rms=0； ”的定义，若在同一个PSIM原理图文件放置两个DLL元件块(简单或者通用)，并同时调用testdll_rms_freq.dll，模型及仿真结果如图359所示。 从图359的仿真测量结果可知，Vrms和gVrms是使用PSIM的标准元件库中RMS元件测量的结果，完全正确； VDLLrms是使用简单DLL元件调用testdll_rms_freq.dll的结果，gVDLLrms是使用通用DLL元件调用testdll_rms_freq.dll的结果，其结果不正确，因为它们共用了静态变量。 图358通用DLL调用testdll_rms_freq.dll仿真 图359同一个带全局变量或静态变量的DLL被多个DLL元件同时调用 3.9PSIM与MATLAB协同仿真 MATLAB是MathWorks公司开发的大型科学计算与数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算等。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图仿真环境，可实现动态系统建模、仿真和分析，被广泛应用于线性系统、非线性系统、连续系统、离散系统、连续离散混合系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真。 MATLAB/Simulink包含大量的计算算法、数学运算函数和专用工具箱，在控制系统设计与仿真方面具有不可替代的地位。PSIM在电源功率电路建模与仿真方面具有独特的一面，但在控制系统设计与仿真方面不及MATLAB/Simulink。为充分利用PISM在电源功率仿真和MATLAB/Simulink在控制仿真的各自优势，PSIM软件开发了SimCoupler模块，实现PSIM软件与MATLAB/Simulink的协同仿真。通过SimCoupler模块，系统仿真的一部分可以在PSIM中实现和模拟，而其余部分可在MATLAB/Simulink中实现，以充分发挥各自的优势，充分互补，实现更为复杂的电力电子系统仿真。PSIM仿真软件的SimCoupler模块支持MATLAB/Simulink Release 13或者更高版本。 3.9.1SimCoupler接口模块概述 SimCoupler模块是PSIM软件的附加模块，提供了PSIM和MATLAB/Simulink之间的协同仿真接口。SimCoupler 图360SimCoupler链接节点和Simulink模型 接口由PSIM中的链接节点和MATLAB/Simulink中的SimCoupler模型模块两部分组成，节点及模型如图360所示。 PSIM中的链接节点位于PSIM元件库“Elements→Control→SimCoupler Module”菜单项下，用于为PSIM中构建的仿真模型提供输入、输出接口。 “In Link Node”元件模型是输入链接节点，用于从MATLAB/Simulink接收一个值，并将该值传给PISM仿真模型。 “Out Link Node”元件模型是输出链接节点，用于从PSIM中输出一个值给MATLAB/Simulink，MATLAB/Simulink仿真模型可利用接收到的值进行下一步的分析、计算及仿真。 “In Link Node”和“Out Link Node”都是控制元件，只能在控制电路中使用。 SimCoupler Model Block是用于MATLAB/Simulink中建模的模块，位于Simulink Librarybrowser的Sfunction SimCoupler工具箱中，SimCoupler模型模块通过输入/输出端口连接到Simulink模型中。要在MATLAB/Simulink中找到SimCoupler模型模块，需要先将其加入Simulink Library中才能使用。加入MATLAB/Simulink库的方法是： 先启动PSIM软件，选择“Utilities→SimCoupler Setup”菜单项。随后弹出SimCoupler设置对话框，单击“Next”按钮进行下一步设置，如图361所示。示例使用的MATLAB版本为2010b，在单击“Next”按钮设置时，就将SimCoupler添加到系统中所安装的MATLAB软件中，安装完成后给出安装成功提示信息，单击“确定”按钮即可。 将SimCoupler添加到MATLAB/Simulink库的操作，只需执行一次即可，除非需要关联其他PSIM版本的SimCoupler模型模块。 如果在同一台计算机上安装有多个PSIM软件版本，当你从一个PSIM版本切换到另一个PSIM版本进行仿真时，必须重新运行相应版本的“Utilities→SimCoupler Setup”进行设置(即需要将相应版本的SimCoupler添加到MATLAB/Simulink库中)。 选择“Utilities→SimCoupler Setup”菜单项，实际是调用SetSimPath.exe程序进行SimCoupler设置。SetSimPath.exe程序位于PSIM安装目录下。 图361添加SimCoupler到Simulink库 利用SimCoupler进行协同建模时，两部分模型分别在各自的仿真平台构建，各自模型构建的框图如图362所示。 图362各模型构建框图 图362(a)是在PSIM中建立的仿真电路模型，其中功能子电路是具体实现的功能电路，SLINKI1、SLINKI2、SLINKIn是功能子电路的输入节点，SLINKO1、SLINKO2、SLINKOn是功能子电路的输出节点。该功能电路通过In Link Node输入链接节点“SLINKI1、SLINKI2、SLINKIn”从MATLAB/Simulink获得输入值，然后功能子电路进行运算，将运算后需要输出给MATLAB/Simulink的值从Out Link Node输出节点“SLINKO1、SLINKO2、SLINKOn”输出。 图362(b)是在MATLAB/Simulink中建立的仿真模型，其中SimCoupler模型块是载入图362(a)所建的PSIM模型后自动生成的模型块，模型块的输入端口对应PSIM模型的输入链接节点，模型块的输出端口对应PSIM模型的输出链接节点。换句话说，MATLAB/Simulink中的SimCoupler模型块就是PSIM建立的模型，与PSIM模型等同。MATLAB/Simulink通过SimCoupler模型块将PSIM仿真电路模型包含进MATLAB/Simulink的仿真模型中。 在MATLAB/Simulink搭建完仿真模型后，就可以在MATLAB/Simulink中设置仿真参数，并运行仿真。在MATLAB/Simulink仿真结束后，MATLAB/Simulink模型中要求观察的参量在MATLAB/Simulink中进行显示； 同时PSIM的Simview将自动启动，在PSIM模型中设置了观察探头的参量，将在Simview中显示。 3.9.2SimCoupler协同仿真步骤 SimCoupler模块的使用既简单又直接，利用PSIM与MATLAB/Simulink进行电力电子系统协同仿真，一般功率电路模型在PSIM中构建，系统控制电路模型在MATLAB/Simulink中构建。以下是PSIM与MATLAB/Simulink进行协同仿真的具体步骤。 1. 将SimCoupler模块添加到Simulink库中 在PSIM软件中选择“Utilities→SimCoupler Setup”菜单项，调用SetSimPath.exe程序将SimCoupler模块添加到Simulink库中，并设置SimCoupler模块以对PSIM和MATLAB/Simulink进行协同仿真。执行后，SimCoupler块在Simulink库浏览器中的“Sfunction SimCoupler”工具箱中。需要注意： 此步是必需的，否则MATLAB/Simulink将不能与PSIM协同仿真。 此步只需要运行一次，一旦运行过此步后，在后续进行其他模型的协同仿真时，此步可以直接跳过，不操作。 在PSIM文件夹或MATLAB文件夹改变时，必须重新运行此步，才能再次进行协同仿真。 2. 在PSIM中构建所需部分仿真电路模型 启动PSIM仿真软件，首先将需要在PSIM中实现的部分电路进行建模； 其次，在电路模型构建完成后，添加输入、输出链接节点，并对各链接节点命名； 最后，保存该电路模型到项目文件夹中。 如果有一个以上的In Link Node或Out Link Node节点，可以设置这些节点在MATLAB/Simulink的SimCoupler模型块中出现的顺序。选择PSIM的“Simulate→Arrange SLINK Nodes”选项，弹出如图363所示的对话框。 图363对话框中SLINK In栏列出了所有的输入链接节点，SLINK Out栏列出了所有的输出链接节点。可以选中某一个节点，单击左侧或者右侧的上/下箭头可调整该节点在列表中的位置。链接节点在SLINK In栏和SLINK Out栏中从上到下的排列顺序，与MATLAB/Simulink的SimCoupler模型块中节点出现的顺序一致。输入节点将在SimCoupler模型块的左侧，从顶部到底部按照SLINK In栏中的顺序排列； 输出节点将在SimCoupler模型的右侧，从顶部到底部按照SLINK Out栏中的顺序排列。 图363输入/输出链接节点排列顺序调整对话框 3. 在MATLAB/Simulink中构建剩余部分仿真电路模型 启动MATLAB，进入Simulink。打开已有的Simulink模型文件或者新建一个Simulink模型文件，构建剩余部分仿真模型(去除已经在PSIM中构建了的部分)。 4. 添加SimCoupler模型块到电路原理图中 Simulink库浏览器中的“Sfunction SimCoupler”工具箱中，将SimCoupler模型拖放到Simulink模型文件中。 5. 加载SimCoupler模型块的PSIM仿真电路模型 在Simulink原理图中双击SimCoupler模型块，在弹出的对话框中单击“Browse...”按钮，找到并选择第2步创建的PSIM原理图文件，然后单击“Apply”按钮，SimCoupler模型块的输入和输出端口数将自动匹配成PSIM中设置的链接节点数。 6. 将SimCoupler模型块连接到Simulink电路模型中 加载PSIM仿真模型后，SimCoupler模型块出现了输入、输出端口，将SimCoupler模型块的输入、输出端口与Simulink模型电路连接起来，形成完整的仿真模型。 7. 设置Simulink的仿真参数 转到Simulink仿真参数设置窗口，配置仿真参数。需要设置仿真时间、求解器类型及仿真步长。若求解器类型选择Fixedstep(固定步长)，则将固定步长设置为与PSIM的时间步长相同或接近的值； 若求解器类型选择Variablestep(可变步长)，得到的仿真结果将不正确。为了获得正确的结果，必须在SimCoupler模型块的输入端放置零阶保持器，且该零阶保持器的采样时间必须与PSIM时间步长相同或接近。 8. 在Simulink中开始仿真 完成上述步骤后，启动Simulink仿真。仿真结束后，可以查看需要观察的参量数据，同时PSIM的Simview程序也会自动打开，显示相关参量曲线。 另外需要注意，在Simulink的反馈系统模型中使用SimCoupler模型块时，SimCoupler模型块可能是代数循环的一部分。MATLAB/Simulink的某些版本无法解决包含代数循环的系统，而其他一些版本则可以解决包含代数循环的系统，但性能降低。为了打破代数循环的限制，可在SimCoupler模型块的每个输出端口处放置一个存储模块。该存储模块引入了一个积分时间步长的延迟，以打破代数循环问题。 3.9.3平均电流控制Buck变换器协同仿真 本节将以单环平均电流反馈控制Buck变换器的协同仿真为例，说明PSIM与MATLAB/Simulink的协同仿真。本示例的完整仿真模型如图364所示。模型功率电路部分电源设置为50V，电感为1mH，电容为47μF，负载电阻为5Ω。设置电感电流采集传感为反馈控制提供控制参量。控制电路部分，采用PI补偿调节控制器，将当前电感电流与设置的参考电流Iref比较，比较后的误差量进行PI(kp=1.5，ki=0.0001)运算，运算结果再进行限幅处理，随后与锯齿波(频率为20kHz、幅值为1、占空比为1)进行比较，产生一定占空比的PWM波控制功率开关管工作，实现Buck变换控制。 图364平均电流反馈控制电路模型 在图364的模型中，将实线框内的部分放到MATLAB/Simulink中实现，其余部分(功率电路及部分控制电路)在PSIM中实现。本实例使用的MATLAB版本是R2010b。 （1） 将当前版本PSIM的SimCoupler模块添加到Simulink库中。 本示例使用的是PSIM 9.1.1版本，启动PSIM软件，并选择“Utilities→SimCoupler Setup”选项， 将PSIM9.1.1与MATLAB/Simulink关联以进行协同仿真。注意此操作只需要执行一次，直到下次希望将其他版本的PSIM与MATLAB/Simulink进行关联以协同仿真。 （2） 在PSIM中新建原理图文件，构建图364中的功率电路及部分控制电路模型，并添加输入、输出链接节点，设置仿真控制参数，电路模型如图365所示。 图365PSIM中仿真电路模型 图365中的电路模型，将电流传感器(增益为1)采集输出的电流连接到输出链接节点，并命名为IL，将其值输出给MATLAB/Simulink； 利用电压传感器(增益为1)测量变换器的输出电压，并将采集输出连接到输出链接节点，并命名为Vo，将其值输出给MATLAB/Simulink； 比较器的同相输入端是输入的调制信号，连接到输入链接节点，节点命名为Vm，将从MATLAB/Simulink中获得控制所需的调制信号。在PSIM模型中添加了Vm、Vo、Vcarr的测量探头，在仿真结束后可以查看相关仿真运行数据。根据需要可以选择“Simulate→Arrange SLINK Nodes”菜单项调整链接节点的排列顺序，此处采用默认排列顺序。 模型仿真运行控制参数的仿真时间步设置为2E006(2us)，总仿真时间为0.1s，其他参数采用默认参数。设置完成后，将所建模型保存到项目文件夹，本示例保存路径及文件名为“I：＼PSIM＼test＼SimCouplertest.psimsch”。 （3） 在MATLAB/Simulink中构建实线框中的控制电路模型，如图366所示。模型准备从PSIM中获得电感电流IL，并与常量2.4比较，将比较的误差经PI运算后获得的调整控制信号输出给PSIM。模型中的参数设置与图364完全一致。 图366MATLAB/Simulink中搭建的部分模型 （4） 在Simulink库浏览器中的“Sfunction SimCoupler” 工具箱中，将SimCoupler模型拖放到Simulink模型文件中，如图367所示。 图367SimCoupler模型拖放 （5） 双击SimCoupler模型块加载PSIM仿真电路模型，在弹出的对话框中单击“Browse...”按钮，找到并选择“I：＼PSIM＼test＼SimCouplertest.psimsch”原理图文件，然后单击“Apply”按钮，随后关闭对话框，如图368所示。SimCoupler模型块的输入和输出端口数将自动匹配成PSIM中设置的链接节点数及相应节点名称。如果之后在PSIM中的原理图节点数目发生变化，需要选择“Edit→Update Diagram”选项来更新SimCoupler模块。 图368添加SimCoupler的PSIM电路模型 （6） 将SimCoupler模型块连接到Simulink电路模型中，形成完整的仿真电路模型，如图369所示。添加Scope观察器，并将输出电压、电感电流接入，仿真过程中可进行查看。 图369SimCoupler构建的Simulink电路模型 （7） 设置Simulink的仿真参数，将仿真结束时间设置为0.1s、求解器类型设置为Fixedstep(固定步长)、求解器设置为ode5，仿真步长设为2e6，与PSIM的时间步长相同。参数设置界面如图370所示。 图370Simulink仿真参数设置 （8） 完成上述步骤后启动Simulink仿真。仿真结束后，在MATLAB/Simulink查看的参量数据波形如图371(a)所示，同时，自动启动PSIM的Simview波形如图371(b)所示。从两者波形可知，仿真波形一致。 图371仿真波形 若将求解器类型选择Variablestep(可变步长)，得到的仿真结果将不正确,如图372所示。 为了获得正确的结果，必须在SimCoupler模型块的输入端放置零阶保持器，且该零阶保持器的采样时间必须与PSIM时间步长相同或接近，加入零阶保持器的采样时间设置为2e6，新的MATLAB/Simulink模型如图373所示，仿真结果与图371完全一致。 图372求解器类型选择Variablestep的仿真 图372（续） 图373添加零阶保持器的仿真模型 3.10交流频域仿真分析 通过交流频域(简称AC)仿真分析可以获得一个电路或控制环路的频率响应特性。在PSIM中进行AC分析的一个显著特点是电路可以保持原有的开关模式，而不需要转换成平均模型，尽管通过平均模型执行AC分析可以节省更多的时间。 3.10.1交流频域分析元件模型 PSIM元件库中带有AC分析的元件模型，其位于“Elements→Other”和“Elements→Other→Probes”菜单项下，各元件外形及说明如表32所示。 表32AC分析元件模型说明 元 件 外 形 元 件 名 称 说明 AC Sweep Probe 交流扫描探头，用于对某个输出节点的AC分析 AC Sweep Probe (loop) 环路交流扫描探头(测量环路AC响应) AC Sweep 交流扫描设置(频率响应分析参数设置) AC仿真分析控制由AC Sweep元件进行设置。在进行AC仿真分析前需要在电路原理图模型中的任意位置放置AC仿真分析控制元件(AC Sweep)，并设置AC Sweep的仿真分析控制参数。在放置的AC Sweep元件上，双击弹出该元件的属性对话框，如图374所示，具体参数定义如表33所示。 表33AC Sweep参数定义 属 性 参 数 说明 Start Frequency 交流扫描的起始频率(Hz) End Frequency 交流扫描的末点频率(Hz) No. of Points 数据点数 Flag for Points 用于定义如何生成数据点的标志。标志=0： 数据点按Log10比例线性分布； 标志=1： 数据点以线性比例线性分布 Source Name 激励源名称 Start Amplitude 起始频率处激励源的振幅(幅值) End Amplitude 末点频率处激励源的振幅(幅值) Freq. for extra Points 附加数据点的频率。如果频域特性在某个频率范围内快速变化，则可以在该区域中添加额外的点以获得更好的数据分辨率 图374AC Sweep参数设置属性对话框 交流分析的原理是将一个小的交流激励信号(激励源)作为扰动注入系统中，并在输出点提取相同频率的信号。为了获得准确的交流分析结果，交流激励源的幅值必须设置适当。一方面，激励源的幅值必须足够小，以使扰动保持在线性区域内； 另一方面，激励源的幅值又必须足够大，以使输出信号不受数值误差的影响。 通常，一个物理系统在低频段衰减较小，而在高频段衰减很大。因此，设置激励源时，最好是在低频段(起始频率处)设置一个相对较小的幅值，而在高频段(结束频率处)设置一个相对较大的幅值。 另外，有时交流分析完成后会出现一个警告信息： “Warning： The program did not reach the steady state after 60 cycles. See File ‘message.txt’ for more details(警告： 60个周期后程序未达到稳态。有关警告信息的具体内容，可查阅‘message.txt’文件以获取详细信息说明)”。该警告产生的原因是当软件在执行了60个周期后，交流扫描输出仍然未检测到稳态。为了解决这个问题，可以增加电路中的阻尼(包括寄生电阻)、调整激励源幅值，或者减小仿真时间步长。文件“message.txt”将提供有关发生这种情况的频率和相对误差的信息(相对误差将指示数据点距离稳定状态有多远)。 3.10.2交流频域分析设置方法 在PSIM仿真中进行AC仿真分析非常简单，仅需要四个设置即可进行AC仿真分析。具体如下： 确定一个正弦电压源作为AC扫描分析的激励源(需要在仿真模型中加入一个正弦交流信号源)。 将交流扫描探头(AC Sweep Probe)放置在需要分析(检测点)的位置。如果要测量闭环控制系统的环路响应，需要使用节点到节点的环路交流扫描探头(AC Sweep Probe (loop) )。 将AC Sweep扫描控制元件模块放置在电路原理图模型中的任意位置，并定义AC扫描参数。 运行仿真，进行AC仿真分析。 3.10.3交流频域分析示例 1. Buck变换的开环响应分析 在PSIM中建立一个开环Buck变换器模型，如图375所示。在调制信号(Ur)上注入一个激励源SINe，在变换器的输出端进行测量，检测变换器输出电压Vo与调制信号Ur之间的开环频率响应特性。 图375Buck变换开环AC仿真分析 2. 闭环电路传递函数响应分析 通过交流分析可以获取闭环系统环路响应特性。在PSIM建立一个单环平均电流反馈控制模式的Buck变换器，如图376所示。在电流反馈环路中注入激励信号SINe(反馈电流和激励SINe相加作为反馈信号)，采用环路交流扫描探头获得环路传递函数。根据环路传递函数，可以确定控制环路的带宽和相位裕度。 需注意，交流扫描探头的连接需要保证在激励源注入后，探头两端覆盖反馈环路。 图376单环平均电流反馈控制Buck变换器AC仿真分析 3. 开关电源传递函数响应分析 由补偿调节器控制的开关电源也可进行AC分析。在PSIM中建立一个单环电压反馈控制的Buck变换器，补偿调节器采用Type 3调节器。激励源在运算放大器输出之前插入反馈路径中，如图377所示。 图377Type 3型单环电压反馈控制Buck变换器AC仿真分析 从图377(c)的频率响应曲线可以看出，系统的相位裕量约为50°，增益裕量接近20dB，系统是稳定系统。因此可以通过AC Sweep频率分析来判断闭环系统的稳定性，以辅助DC/DC变换器控制环路的设计。图377(b)模型中，AC Sweep也可以前移到运算放大器的输出之后，仿真曲线与图377(c)的频率响应曲线一样。 3.11参数扫描分析 PSIM元件库带有参数扫描元件模型，可以通过该模型对某些元件进行参数扫描，评估参数对系统的影响。参数扫描模块位于“Elements→Other”菜单项下， 图378参数扫描元件模型 元件外形如图378所示，元件属性参数如表34所示。参数扫描元件模块可扫描的参数一般包括：  RLC分支的电阻、电感和电容(R、L、C）；  比例控制器的增益(P，Proportional)；  积分器的时间常数(I，Integrator)；  比例积分控制器的增益和时间常数(PI, proportionalintegral)；  二阶低通和高通滤波器的增益、截止频率和阻尼比( 2ndorder Lowpass Filter/2ndorder Highpass Filter)；  二阶带通和带阻滤波器的增益、中心频率以及通带和阻带( 2ndorder Bandpass Filter/2ndorder Bandstop Filter)。 表34Param Sweep属性参数说明 参数 说明 参数 说明 Start Value 参数的起始值 Increment Step 参数步长增量值 End Value 参数的终止值 Parameter to be Swept 启用参数扫描功能 图379参数扫描属性参数设置 例如，某个电阻器“R1”的电阻设置为“Ro”。要将电阻从2Ω扫描到10Ω(增量值为2Ω)。则相应参数设置为： 参数起始值设置为2，参数终止值设置为10，参数步长增量值设置为2，扫描参数设置为Ro，并勾选“Display”复选框，具体设置如图379所示。注意： 要扫描的参数值应该是元件的参数值，而不是元件的名称。例如示例中，将要扫描的参数应定义为“Ro”，而不是元件名称“R1”，Ro才是元件的参数值。 参数扫描分析将输出两条曲线： 一条是输出量随时间变化的曲线，另一条是最后一个仿真点的输出与扫描参数之间的变化曲线。 例如，一个具有两个输出变量V1和V2的电路，对电阻R1的阻值Ro进行扫描，总仿真时间设置为0.1s。仿真结束后，在Simview中会显示两个曲线图，一个曲线图是V1和V2随时间变换的曲线，另一个是V1和V2随Ro变换的曲线，V1和V2值是0.1s时最后一个仿真点的值。 3.12本章小结 本章首先对PSIM的元件查找与放置、仿真电路原理图设计、仿真控制、仿真结果查看与分析等基本操作进行详细的讲解与分析； 随后，对PSIM子电路创建、元件参数文件使用、C程序块使用、外部动态链接库DLL的设计与调用、PSIM与MATLAB协同仿真等高级功能的使用与操作进行详细的讲解； 最后，对PSIM电力电子仿真的频域仿真分析及参数扫描分析进行讲解。通过对本章的学习，读者能掌握PSIM构建仿真电路模型的基本操作方法与分析方法。