由一个实例说明PSCAD与C语言接口方法

yuanzhch

! A" F1 |% U' S% l0 C
在PSCAD中要实现新的算法，首先要建立一个自定义元件。自定义元件分为两种，一种是电气元件，一种是信号处理元件。本帖实现的内容是一个非线性电感，其电感值随着电流大小而变化，属于电气元件。写控制算法的同学可能主要用到后者，将输入信号经过一系列的处理计算得到一个输出信号。   
问题1：将程序写在哪里？
    首先要将算法程序分成两个部分：
8 L" ^% [  d2 d% m# i! a0 c& d    一部分是PSCAD可以实现的，如处理仿真参数、读入仿真数据、输出仿真结果以及积分、微分等简单函数。这部分内容写在自定义元件definition的Script中。可以写在Fortran中也可以写在DSDYN中，两者略有不同但不会影响简单应用，具体内容请参阅帮助文件。
    另一部分是我们自己的C语言算法，要将C算法总结成y=f（x，p）的输入输出形式的形式写在一个*.c文件中。并添加到PSCAD的File Reference中。 C函数的命名形式一定是 void XX_XXX__（）的形式，注意名字中的下划线，本人的试验结果是必须有这三个下划线，哪位同学有其他发现可以一起探讨一下。
3 t3 l5 j# M+ t9 `0 ?4 P问题2：如何传数据？
& C. a9 j2 a" k$ ?) _' c    由于PSCAD和C函数是互相传递指针，因此就需要将C函数写成f(y,x,p)的形式，例如：void ja_model__(real *h,real *ht,real *mt,real *ms,real *a,real *alpha,real *c,real *k,real *b,real *m)。其中h是输出，ht，mt是输入，后面的都是参数。在PSCAD中用call语句调用，例如：CALL JA_MODEL(H,HT,MT,$MS,$A,$ALPHA,$C,$K,B,M) 。注意函数名中的下划线，这里只有一个！其中H，HT，MT都是Fortran程序中的变量，后面参数前面加“$”是引用参数的意思，具体内容请参阅帮助文件。
问题3：如何保存前一时刻的变量并在本时刻调用？
    在时域仿真的时候我们不可避免的要用到上一时刻的某些计算结果。而PSCAD中的Fortran程序和C程序每一时刻都重新执行一次，变量都要清零，所以就要单独存放需要的数据。PSCAD提供了一个STORF数组，这里直接给出例子：
" y* N5 x% ~  S7 L- Z' C. |1 v#STORAGE REAL:4
      MY_NSTORF=NSTORF
# `. m  U& \- i' W4 N      NSTORF=NSTORF+4
! D. D0 K$ I$ Z( G8 k' C     BT=STORF(MY_NSTORF)
      HT=STORF(MY_NSTORF+1)
      MT=STORF(MY_NSTORF+2)
      H=STORF(MY_NSTORF+3)*$N/$L
这是读上一时刻值。
      STORF(MY_NSTORF)=B
- d) {, g& P, E) C% M, ~) I' X      STORF(MY_NSTORF+2)=M
0 c9 ]: ^6 i' `  D- l* v这是保存存本时刻值。
解决了上面3个问题就可以完成信号处理元件的建模。
问题4：如何建立电气元件？
( [) P" D3 z* v% u! h, ^. D    我们对一个电气元件建模就是要描述其伏安特性。如一个双端口元件，测它两个结点电压，然后计算出支路电流就可以了。PSCAD提供了一个基于结点的电气接口函数，说白了就是一个受控电流源叫GGIN和CCIN。帮助里可以搜到，下面给出例子：
4 X% r. G6 ~% A      CCIN($NA,$SS)=CCIN($NA,$SS)-STORF(MY_NSTORF+3)/1000.0
0 ?6 m  ?/ o9 y  J0 {' W      CCIN($NB,$SS)=CCIN($NB,$SS)+STORF(MY_NSTORF+3)/1000.0
      GGIN($NA,$SS)=GGIN($NA,$SS)+G
6 ~' L6 }% R8 Q, _" k7 U      GGIN($NB,$SS)=GGIN($NB,$SS)+G
9 }9 V4 \# g, i2 f5 f我觉得解决以上4个问题就能满足一般应用了。这里只是给大家提供一个思路，还有一些细节没有说到还需要看帮助文件，希望能帮到大家！附件中是个非线性电感，J-A模型是个微分方程在C函数中用龙格库塔法解之。
基于JA理论的非线性电感.rar (1.03 KB, 下载次数: 241)

2011-6-1 20:16 上传

点击文件名下载附件

南方的星星

刚刚接触这一块，一脸懵逼状态，专家分不够，云里雾里的，这个pscad的help里面好像没有特别多的介绍，楼主用的是哪个版本的呀，是不是我看帮助的方式不对，呜呜呜

南方的星星

这个里面的三种引脚类型：数据输入、数据输出以及电气引脚有什么区别呀

fengzhao

受用，思路好，期待探索拓展代码封装的功能，类似于黑盒功能

mingyu

虽然不太懂fortran，但是觉得你的思路很好!

yuanzhch

回复 2# mingyu


2 w. ~( p! L5 Z$ I: j# |0 x* d    怎么转成普通贴？

mingyu

回复 3# yuanzhch
5 I( D* Y- Q/ ^4 s* D, k6 t. [

# R# M+ I6 ~$ x; I: C) ~! R    自己可以结贴，返还部分学分。

shitarmy

楼主强人啊，谢谢分享！！！

sunek

我也在做PSCAD和C的接口，发现一些细节:
0 @# \* q7 |$ E1.fortran 接口子函数的文件名必须是xxx_df90.f ，C程序文件名必须是xxx_msc.c。当大家编译通过但连接出现问题的时候，可以试试修改调用的这两个文件的文件名。
- m: F' t% R0 l. C$ ?8 d/ `2.PSCAD3.0以前的版本连接外部文件采用的是File reference；4.0以后的版本发生了一些变化，在以前的基础上，在project setting的fortran标签页里，也要添加接口子程序（.f）文件的文件路径。
3.楼主提到了PSCAD存放数据的数组，其实有4个，数组指针名分别是STORF(实数量) STORI(整数量) STORL(逻辑量) STORC（复数量），对应类型的量应该存到对应的数组里。

楼主说的C函数命名时要加下划线的奇怪规则我也发现了。但想不明白原因。
4 `/ m5 r3 ~5 B% Z
以上是做毕设过程中总结的一些小经验，不一定正确，但如果你想我一样2天无法连接文件实现接口的时候，不妨来这里看看。用这里的方法试试

caunow

回复 1# yuanzhch
3 a- i0 w7 F) b( c8 n
' D5 j& U0 X, K; J# u# l) w
' B/ }% H! {! o; O( {  N   我也尝试过调用C，但是遇到了问题，PSCAD每一步长CALL一下C程序。想给C的变量赋一个初值，由于循环调用，每CALL一下，变量又都成初值了，请问楼主怎么解决啊？

yuanzhch

回复 7# caunow

( P( C: M" g6 `. o$ a, D& R/ g6 W
+ Z5 I/ M) ~4 r1 S) _    这就是我说的问题4，用STORF，STORC等数组。

furysun

楼主，思路很好很强大

kongkongdaozhu

楼主强人啊，谢谢分享！！！