PSCAD中的控制系统模块

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1、PSCA即的控制系统模块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。(微分延迟或遗忘函数)DifferentialLagorForgettingFunction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。JtJtQt=Qt-/tiTXtXt:t(T如果T=0,则有:Qt=0.0输出为:Yt二GtLQt这里:丫t=输出信号;Xt=输入信号;Gt=增益因子(可为变量)T=时间常数;1. t=时间步长DerivativewithaTimeConstan

2、t(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。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。-占(jeT2+X(t打1_对此函数的解法基于时间常数T1和T2,过程如下所示:T三1_Xt-Xtt_eT2T2如果T2=0,则类似与PI控制器:Qt二Xt*Xt-Xtt如果T1=0且T2=0,则类似与增益环节:Qt=Xt输出为:Yt二Gt:_Qt这里:丫t=输出信号;Xt=输入信号;

3、Gt=增益因子(可为变量);T=时间常数(可为变量);t=时间步长。RealPole(实极点)G1+sT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:Q(t)=Q(t筑*丁+x(tLeT那么输出就为:Yt二GtLQt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。DelayFunction(延迟函数)兮e&T-延迟函数模拟了拉氏表达式e*T,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

4、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。Square(平方)T歼本组件将输入信号与其自身相乘。2. SquareRoot(平方根)本组件计算输入的算术平方根。每个正数都

5、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。3. AbsoluteValue(绝对值)本组件给出输入信号的绝对值。(三角函数)TrigonometricFunctionsTArcCos|-TArcTan-Standardtrigonometricfunctions.本组件实现标准的三角函数功能。Tan函数在二时奇异,因此应避I2丿免输入这些值。而ArcSin和ArcCos要求输入的值域范围为卜1.0,+1.0,需避免超出此值域。ImpulseGenerator(脉冲发生器)脉冲发生器用来

6、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。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,L0)和(Ul,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

7、XYTransferFunction组件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。4. 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。SngleInputComparator(单输入比较器)m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

8、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。5. 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。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。6. 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o增加到指定的值。

9、开始爬坡和结束爬坡的输入点需提前指定。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。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。7

10、. LogarithmicFunctions(对数函数)8. 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ExponentialFunctions(指数函数)此组件输出输入信号的指数,底数为10或者e。9. 2ndOrderComplexPolewithGain(二阶带增益的复极点)疔1s七刊Q+wEP本组件有9种二阶滤波器形式:1.低通;2.中通;3. 咼通;4. 高阻;5. 中阻;6. 低阻;7. 高阻;&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

11、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。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,贝V输出Off的值。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

12、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禾口“endofthedownslope。在“startoftheupslope之前输出为0,在“endoftheupslope口“startofthedownslope”之间输出峰值。TwoInputComparator(两输入比较器)本组件比较两个输入。如果

13、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。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。Integrator(积分器)本组件是无饱和

14、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。AM/FM/PMFunction(幅值、频

15、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-2n到+2n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。Counter(计数器)Counter1to&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“Limi

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