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[经验] 通过自定义元件实现电流跟踪放大

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  • TA的每日心情
    郁闷
    2017-4-3 23:39
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    [LV.3]偶尔看看II

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    发表于 2015-10-28 21:34:17 | 显示全部楼层 |阅读模式

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        由于项目要用到pscad的自定义元件功能,于是花了几天恶补了一下相关知识。正好看到说明书里面的CCIN功能,受到启发,正好可以实现电流放大功能。
    & @  R6 v$ {. ?* C! y% b
    8 [- p/ K# K9 q$ c; p! ]/ W$ @

    , r3 e) J* x5 j6 |2 [7 Z    本帖提出一种通过电流放大实现的方法,原理、实施都特别简单,但是该方法存在一些问题  l$ V, e$ X- P' e& x% `

    1 ?) ~4 z! ~6 u0 n    开此贴目的有三:
    2 |0 n& j1 k0 L! A- i: z$ Q2 j

    * e' T! {5 x# l& D      首先,抛砖引玉,分享经验,我想到的方法不一定好,希望能集思广益,看看应该如何改进;
    , y$ ~" b! w/ p" W
    ' s7 e- e9 a5 B4 t: h' Z: V7 \' t
          其次,通过一个实例帮助不熟悉自定义元件的人快速入门,并提供;

    ( l' f* w8 |& q' J4 r      最后,帮助大家开拓思路,希望大家在建模时能多一种选择。
    9 S9 |) S. ^- f; s; M7 S# O
    * J) p( f1 O  k- ^1 K  m
    $ d9 U5 R1 B9 X! p
    原理1 a5 g2 E0 ^6 j
        通过在Fortran Segment中调用PSCAD自带CCIN电流源功能,在每个仿真步长内将需要放大的电流值乘以(n-1),所得结果赋给CCIN,使得自定义元件流出电流与原电流的加和为被放大电流的n倍。. n2 |7 U3 H8 G# l. k! {
    * N5 ~& w0 Q% t' `) u3 t. N
    4 I& z; q5 A# b+ n8 r4 o5 f
    实现方法
    . j, X( P* U# Y3 N3 C" A考虑到大家对PSCAD4.2较熟悉,以下介绍如何在PSCAD4.5中实现,最后的附件中有两个版本的示例。
    + v" U7 I0 \: v. }' K& h4 e# Z( U, l" s1 H( N# B; |" x, G

    + E6 b! m3 v7 M1.创建简单的仿真系统! w; {5 Z! @. c6 c" `/ g+ O
        如图是一个简单的电压源串两个1Ohm电阻的系统,我们要实现的是Ia2放大为Ia1的n倍,即Ia2=Ia1*n。
    / q; j$ a' N0 @% Q/ R
    + [, ]! M: l3 u* R" A" F
    简单系统.jpg
    $ u5 k8 |- o5 F" I' V+ Q0 _
    % V, v5 Q" f' u/ A. y7 c- h
    2.创建与编辑自定义元件
    8 G( m* L  D, H1 _$ }
    ' c' q  ], L) w7 s    为紧凑一点,把这个过程放在一张图上,红色数字对于下面的1)~6)步。
    创建与编辑自定义元件.jpg

      ]5 g! O( H- N" y) e( s/ h* x' t4 ~    1)在画布空白处点右键Create-Component,在右边弹出一个侧边栏;0 D8 S1 s9 k0 t- q% Z7 i

    1 l1 l" v! X( Z+ i3 T    2)侧边栏中Component Wizard是元件创建向导,我们只需要填下元件的名字(Name),画布上元件显示的名称(Title),然后点Finish完成创建;
    ) \5 N# m8 }* B4 @- F4 V6 a3 F, o

    ) }0 Y3 I5 K  ^" f1 f    3)在元件上右键Edit Definition进入元件编辑;
    8 C8 ?5 V, @% @
    3 \8 K2 O* x2 o# K4 L5 w9 ]4 ]
        4)元件编辑界面分为3部分:Graphic图形界面,Parameter参数界面,Script脚本界面(也就是常说的编程序的地方),通过Edit Definition首先进入图形编辑界面,利用工具栏Shape里面的直线Line和端口Port,在元件上引出一根线,末端为端子N1;(PSCAD4.2好像默认将端子Connection Type设置为Input类型,颜色为绿色,请注意改为Electrical类型* R6 ^0 {, M/ a5 N" o. d( B

    ( L# o' k- O( Y$ X; s2 I/ H# [
        5)为便于元件的使用,希望在主电路直接通过修改参数的方式设置放大倍数、需要放大的电流。为此需要增加元件的参数,在Parameters界面内点击右键New parameter创建参数;8 y1 E' g' F8 b4 q
    - R( a8 i5 [5 J+ T* T: [( w
        6)创建两个参数:需要放大的电流Current、放大倍数Scale,有2点需要注意:! X8 D$ M/ ]0 z$ {$ N! C, G" b

    + v# j& J* e$ K1 V" ]: w7 C, d        a)每个参数中还有其他条目,Description是参数名,Symbol是在Script中用到的变量名,不要混淆;
    ' m4 N  e4 U# _0 g+ @! f5 N: ~
            b)Current为text文本类型,因为需要放大的变量是通过文本作为参数输入的,Scale为integer整型,这点比较好理解,在此处我设置了放大倍数的上下限是1~1000,也可以修改为其他值;
    & y- {) D4 T7 b; s! E# Ufile:///C:/Users/a/Documents/My%20Knowledge/temp/d48ab359-523f-4567-b793-723d9ea7e439.png
    2 s, d0 h* q! x0 b+ k$ C3 Q
    & y0 m3 Z* F8 P( p  Y
    3.编写脚本& [7 l- j; p( ?% d; A5 ]3 ~
         上一步中创建的元件是“死”的,这里才是整个元件的核心 ,在Script里面加入如下代码:2 M  I' L$ f6 Y( g" k
    9 Z6 k9 w! N) y% |+ k
    1. #BEGIN
      * P( }. _2 E8 P% f" M/ r
    2.     ENABCCIN($N1,$SS)=.TRUE.
      7 e( O/ T( Q# }& J% S7 w
    3. #ENDBEGIN  J# a% U! S6 I6 o+ B$ H, ^
    4.     CCIN($N1,$SS)=($Scale-1)*$Current  
    复制代码

    - Z, O( c) |! l9 A. R; F6 p8 Z, w8 u2 P# l& V+ z
        注意,Script包含多个Segment,请确保该段代码是放在Fortran Segment中5 g6 }5 H  `+ l% h! Z( ^) E( H1 T$ Z4 Z
    : a8 I( g4 d6 p- m1 i) G% ~
        解释一下这几行代码:  V: h# g, }# j
    . T' r0 f# F$ d, Y
       1) #BEGIN/#ENDBEGIN是一对指令,包含在其中的代码段只在仿真初始阶段运行一次,

      i1 ^$ m0 W7 e  y, @" _( U
    * z- e# C, @3 w+ j2 _
        【如不识别该指令语句,请用IF(TIMEZERO) THEN...ENDIF:" x( E8 n2 x! V6 T; p2 ]# t' l6 l( a* t  N
    1.     IF(TIMEZERO) THEN
        _$ c/ W6 O/ D' ~5 v, T1 t
    2.     ENABCCIN($NA,$SS)=.TRUE.1 Y  b# G1 Q+ @" A. k" ^
    3.     ENDIF2 g9 r- e7 c, Z: {8 f* e: f
    4.     CCIN($NA,$SS)=$Current*$Scale
    复制代码

      J; \6 k. J7 p6 s6 a
      V1 U  ~  F) x) o% R

    . p0 d8 F9 ~" `    2)ENABCCIN($N1,$SS)=.TRUE.开启CCIN功能,ENABCCIN的参数是端子名$NA、子系统名$SS,前面加的$是放在变量名前面的替代符。这里的变量指的是从元件端口、系统变量、元件参数。实际上,NA、SS只是一个代号,在PSCAD将script编译为fortran的过程中,会把NA、SS替换为真实的名字,形式有点像数组,便于EMTDC软件包的运算。
    . H/ F3 u/ K3 q+ |7 G7 ?: B' w' y  G4 n
        3)CCIN($NA,$SS)=($Scale-1)*$Current& u/ C0 E* y6 _  v
        CCIN产生一个接地电流源,电流大小为Current放大Scale-1倍,这条语句在BEGIN之外,说明其在每一个仿真步长中都会执行!Scal、Current是Parameter中的Symbol。
    5 D) K7 T" K( l, V: }5 j

    * {' s% R) L$ b, p, N4.结果

    % M8 C6 d! G0 T    将建好的元件和主电路连接好,增加监视元件,运行后查看波形。
    % [4 G9 `1 ~# X, D
    . k1 n5 e/ N! V( P" n; B1 J5 b9 P
    结果验证.jpg

    ; Q2 I9 D) Z+ `/ o  Y+ @4 @$ |7 E5 _2 e1 o; I+ H& N5 @1 ^8 h

    8 c* o' Z. k; q1 G- m; g. {$ G存在问题
    & T+ v* o) n% p  a    该种方法放大电流时,放大倍数增大将使得结果发散,表现为数值非常大(可达到10的数百次方)或干脆没有值(NaN),原因不明。- W, b& h4 R2 ]. `3 p
        我的猜想是,这种方法在某些情况下可能带来网络方程无法求解的问题,其具体原因可能是方程矛盾、矩阵奇异之类的,电网络学得不太好,这里也只是瞎猜。希望大家能给点意见。8 e: ~* \+ R" z# e9 B  J7 c9 x

    , X& s& E/ X6 F4 u. N# s) {, ^0 t8 i) H; {4 g1 m8 e! Z+ y

    9 E. {6 h- k3 W& s8 W1 r: \8 Z5 `

    * L' B7 f: E. e) m/ V PSCAD电流放大(包含4.5、4.2版本).rar (763.01 KB, 下载次数: 4)
    ' I% ?2 k0 |; ]) N: H5 b
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  • TA的每日心情
    愤怒
    2021-4-6 14:21
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    [LV.6]常住居民II

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    发表于 2019-3-28 14:33:29 | 显示全部楼层
    scale.png 这是按照PSCAD官网的scaling模型搭建出来的,实现了电流的跟踪放大,用的理想受控源就是CCIN的模型表现。只是需要注意的就是这个模块放置的位置,不然会有部分电路被短路掉,比如YnD接线方式的变压器,注入电流在D一侧就会短路变压器。
    scaling.png
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  • TA的每日心情
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    2018-11-17 19:58
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    发表于 2018-3-8 10:06:40 | 显示全部楼层
    #BEGIN/#ENDBEGIN里面的程序都仿真开始会跑一次对吧,为什么我加了之后,没有跑里面的程序
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  • TA的每日心情
    难过
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    [LV.8]以坛为家I

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    发表于 2019-3-26 10:31:39 | 显示全部楼层
    学习了!还不是很明白 等研究一下 再做交流
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    该用户从未签到

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    发表于 2015-10-31 18:29:11 | 显示全部楼层
    很好,很完整的例子,感谢楼主分享!
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  • TA的每日心情
    开心
    2017-1-5 08:51
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    [LV.1]初来乍到

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    发表于 2015-11-3 21:33:11 | 显示全部楼层
    附件下载不到了  我照着楼主说的做了一下 没成功  想请教一下  【如不识别该指令语句,请用IF(TIMEZERO) THEN...ENDIF:  不懂什么意思
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    发表于 2018-3-18 18:09:13 | 显示全部楼层
    强烈支持楼主ing……
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  • TA的每日心情
    郁闷
    2019-12-23 14:39
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    发表于 2019-3-25 23:41:45 | 显示全部楼层
    本帖最后由 stoat 于 2019-3-26 10:32 编辑
    0 B& ?8 T# ]+ e: f1 ]9 e
    " |: p/ k  K4 {7 P这么好的帖子,顶一下, B9 b& g) t3 ~1 _. O; a' G
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  • TA的每日心情
    开心
    2019-3-26 10:43
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    发表于 2019-3-26 10:50:17 | 显示全部楼层
    赞楼主的原创,认真学习中。。,谢谢
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  • TA的每日心情
    郁闷
    2019-12-22 11:38
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    发表于 2019-3-26 10:51:53 | 显示全部楼层
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