PSCADV5電路設計與仿真從入門到精通檢視原始碼討論檢視歷史

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《PSCADV5電路設計與仿真從入門到精通》，出版社： 機械工業出版社，ISBN：9787111717225。

截至2022年，機械工業出版社年出版新書近2700種，年引進和輸出版權總量近800種，產品橫跨科技出版、教育出版、大眾出版三大板塊，覆蓋機械、電工電子、汽車、建築、計算機、經管、心理、生活、科普、藝術設計、文創等十多個專業領域，以及高等教育、職業教育、技能教育等不同教育層次。

內容簡介

本書以PSCAD V5為基礎，詳細講解了PSCAD軟件的主要設置和基本操作，對主元件庫元件進行了詳細介紹，說明了自定義元件方法。在此基礎上介紹了仿真數據導出、調用外部C語言、Fortran語言源代碼程序、與MATLAB 接口、多重運行、並行與高性能計算等高級功能及其應用，對EMTDC特性也進行了簡要說明。結合當前研究熱點，給出了應用PSCAD開展新能源發電、高壓直流輸電及電能質量及電力電子技術仿真等領域研究的仿真實例，方便讀者加深對該軟件應用的理解。本書適用範圍廣泛，不僅適合廣大初學者，也可以作為電力科研人員的參考工具書，還可以作為大中專院校電力相關專業的教材或社會培訓機構的指導用書。

目錄

前言

第1章 概述1

1.1 PSCAD 簡介1

1.1.1 PSCAD的發展2

1.1.2 PSCAD的應用3

1.2 PSCAD V5的新特性4

1.2.1值得注意的重點4

1.2.2 新增的及增強的特性5

1.2.3 新的主元件庫7

1.3 PSCAD V5的計算需求及範圍邊界8

1.3.1 計算需求8

1.3.2 範圍邊界9

1.3.3支持的Fortran編譯器10

1.4部署和許可管理10

1.4.1 認證許可10

1.4.2 基於硬件鎖的許可——本地許可10

1.4.3基於硬件鎖的許可——網絡許可11

1.5 PSCAD V5漏洞修復11

1.5.1兼容性升級11

1.5.2 PSCAD漏洞修復11

1.5.3 EMTDC/Master Library漏洞修復14

1.5.4 LCP漏洞修復15

第2章 主要設置與基本操作16

2.1 PSCAD V5的仿真流程及術語和定義16

2.1.1 仿真流程16

2.1.2 術語和定義17

2.2 PSCAD V5的主要設置18

2.2.1 應用程序設置 (Application options)18

2.2.2 項目設置 (Project settings)29

2.2.3 畫布設置 (Canvas Settings)36

2.3 PSCAD V5工作環境37

2.3.1 功能區控制條37

2.3.2 定義編輯器42

2.3.3 Workspace面板43

2.3.4 Build Messages和Runtime Messages面板49

2.3.5 Search和Search Results面板50

2.3.6 Bird’s Eye View面板52

2.3.7 Bookmarks面板52

2.3.8 Component Parameters面板53

2.3.9 Layers面板53

2.3.10 Make File和Map File面板56

2.3.11 Message Log面板56

2.3.12 Parameter Grid面板57

2.3.13 Start Page和Support Request面板58

2.4 PSCAD V5的基本操作59

2.4.1 Workspace操作59

2.4.2 Project操作60

2.4.3 Simulation操作62

2.4.4 打開和瀏覽Project64

2.4.5 項目編譯和鏈接66

2.4.6 元件和組件的操作67

2.4.7 連接線相關操作71

2.4.8 拖放操作74

2.4.9 電路方案（控制模板）75

2.4.10 在線繪圖和控制77

2.4.11 項目調試和改進107

2.4.12 智能粘貼114

2.4.13 選擇特性115

2.4.14 拓撲表116

2.4.15 工具提示120

第3章 無源元件122

3.1 概述122

3.2 無源元件 (Passive)123

3.2.1 RLC帶通濾波器 (Band Pass RLC Filter)123

3.2.2 C型濾波器 (C-Type Filter)124

3.2.3 RLC高通濾波器 (High Pass RLC Filter)125

3.2.4 RLC串聯濾波器 (Series RLC Filter)125

3.2.5 單相線間固定負載 (Single Phase L-L Fixed Load)125

3.2.6 單/三相線地固定負載 (Single/Three Phase L-G Fixed Load)126

3.2.7 三相容性/感性/阻性負載 (Three-Phase Capacitive/Inductive/ Resistive Load)128

3.2.8 運行可配置無源支路(Runtime Configurable Passive Branch)128

3.2.9 可變RLC (Variable RLC)129

3.2.10 可變串聯阻抗支路 (Variable Series Impedance Branch)130

3.2.11 火花間隙 (Spark Gap)130

3.2.12 飽和電抗器 (Saturable Reactor)130

3.2.13 金屬氧化物避雷器 (Metal Oxide Surge Arrestor)132

3.2.14 電容/電感/電阻 (Capacitor/Inductor/Resistor)134

3.2.15 頻率相關等效網絡 (Frequency-Dependent Network

Equivalent)134

3.2.16 磁滯電抗器 (Hysteresis Reactor)139

3.2.17 標幺值阻抗支路 (PU Impedance Branch)140

3.2.18 獨立可配置三角形聯結負載 (Individually Configurable, Delta-Connected Load)140

3.2.19 獨立可配置星形聯結負載 (Individually Configurable, Y-Connected Load)141

3.2.20 獨立可配置三角形聯結三支路負載 (Individually

onfigurable, Delta-Connected, 3-Branch Load)141

3.2.21 獨立可配置星形聯結三支路負載 (Individually Configurable, Y-Connected, 3-Branch Load)142

3.2.22 無源濾波器設計142

第4章 電源及動力系統元件145

4.1 電源145

4.1.1 單相電壓源模型1 (Single Phase Voltage Source Model 1)145

4.1.2 三相電壓源模型1 (Three-Phase Voltage Source Model 1)148

4.1.3 單相電壓源模型2 (Single Phase Voltage Source Model 2)151

4.1.4 三相電壓源模型2 (Three-Phase Voltage Source Model 2)152

4.1.5 三相電壓源模型3 (Three-Phase Voltage Source Model 3)154

4.1.6 單相電流源 (Single-Phase Current Source)155

4.1.7 三相電流源 (Three-Phase Current Source)156

4.1.8 諧波電流注入 (Harmonic Current Injection)156

4.1.9 諧波信號發生器 (Harmonic Signal Generator)158

4.1.10 光伏電源 (Photovoltaic Source)159

4.1.11 大功率點追蹤 (Maximum Power Point Tracker)161

4.1.12 電池 (Battery)162

4.1.13 受控源 (Dependent Source Models)164

4.1.14 比例電流源 (Current Scaler)165

4.1.15 理想比例變換器 (Ideal Ratio Changer)165

4.2 變壓器165

4.2.1 單相雙繞組變壓器 (1-Phase 2-Winding Transformer)166

4.2.2 單相三繞組變壓器 (1-Phase 3-Winding Transformer)169

4.2.3 單相四繞組變壓器 (1-Phase 4-Winding Transformer)169

4.2.4 單相N繞組變壓器 (1-Phase N-Winding Transformer)170

4.2.5 三相雙繞組變壓器 (3-Phase 2-Winding Transformer)170

4.2.6 三相三繞組變壓器 (3-Phase 3-Winding Transformer)172

4.2.7 三相四繞組變壓器 (3-Phase 4-Winding Transformer)172

4.2.8 單相自耦變壓器 (1-Phase Auto Transformer)172

4.2.9 單相三繞組自耦變壓器 (1-Phase 3-Winding Auto

Transformer)174

4.2.10 三相Y/Y自耦變壓器 (3-Phase Star-Star Auto Transformer)174

4.2.11 帶第三繞組的三相Y/Y自耦變壓器 (3-Phase Star-Star Auto Transformer with Tertiary)175

4.2.12 單相雙繞組UMEC變壓器 (1-Phase 2-Winding UMEC Transformer)176

4.2.13 單相三繞組UMEC變壓器 (1-Phase 3-Winding UMEC

Transformer)178

4.2.14 3/5鐵心柱UMEC變壓器 (3/5 Limb UMEC Transformer)178

4.2.15 基於對偶的三相雙繞組變壓器 (Duality-Based, 3-Phase 2-Winding Transformer)180

4.3 電機182

4.3.1 雙繞組直流電動機（Two Winding DC Machine）182

4.3.2 繞線式感應電動機 (Wound Rotor Induction Machine)186

4.3.3 同步電動機 (Synchronous Machine)191

4.3.4 永磁同步電動機 (Permanent Magnet Synchronous Machine)200

4.3.5 單相感應電動機 (Single-Phase Induction Machine)201

4.3.6 交流勵磁機 (AC Exciters)202

4.3.7 直流勵磁機 (DC Exciters)211

4.3.8 靜止勵磁機 (Static Exciters)215

4.3.9 水輪機調速器 (Hydro Governors)224

4.3.10 熱工（蒸汽機）調速器 [Thermal (Steam) Governors]226

4.3.11 電力系統穩定器 (Power System Stabilizers)229

4.3.12 水輪機 (Hydro Turbines)235

4.3.13 汽輪機 [Thermal (Steam) Turbines]238

4.3.14 風機調速器 (Wind Governor)239

4.3.15 風源 (Wind Source)240

4.3.16 風力機 (Wind Turbine)242

4.3.17 內燃機 (Internal Combustion Engine)243

4.3.18 多質量扭轉軸接口244

第5章 輸配電線路元件248

5.1 斷路器248

5.1.1 單相斷路器 (Single-Phase Breaker)248

5.1.2 三相斷路器 (Three-Phase Breaker)250

5.1.3 斷路器定時控制邏輯 (Timed Breaker Logic)251

5.1.4 統計斷路器 (Statistical Breaker)252

5.2 故障253

5.2.1 單相故障 (Single Phase Fault)253

5.2.2 三相故障 (Three-Phase Fault)254

5.2.3 故障定時控制邏輯 (Timed Fault Logic)255

5.2.4 隔離開關 (Isolation Switch)256

5.2.5 TRV包絡線發生器 (TRV Envelope Generator)256

5.3 架空輸電線路258

5.3.1 概述258

5.3.2 架空線系統的創建260

5.3.3 架空線配置 (Overhead Line Configuration)264

5.3.4 架空線接口 (Overhead Line Interface)267

5.3.5 Bergeron模型 (Bergeron Model)268

5.3.6 頻率相關相域模型 [Frequency Dependent (Phase) Model]269

5.3.7 手動數據輸入 (Manual Data Entry)271

5.3.8 架空線塔模型 (Overhead Line Towers)275

5.3.9 通用塔 (Universal Tower)278

5.3.10 變電站母線 (Substation Bus Work)280

5.3.11 地平面 (Ground Plane)281

5.3.12 附加選項 (Additional Options)283

5.3.13 線路常量文件284

5.3.14 LCP明細輸出查看器290

5.3.15 線路段互耦合293

5.3.16 輸電段的多實例化300

5.3.17 故障移動的串接線路設置301

5.3.18 單一電路PI線路段 [PI-Sections (Single Circuit)]302

5.3.19 兩電路PI線路段 [PI-Section (Double Circuit)]304

5.3.20 三線互耦合線路 [Mutually Coupled Wires (Three Lines)]306

5.3.21 兩線互耦合線路 [Mutually Coupled Wires (Two Lines)]306

5.4 地下電纜307

5.4.1 地下電纜系統的創建307

5.4.2 電纜配置 (Cable Configuration)309

5.4.3 電纜接口 (Cable Interface)310

5.4.4 同軸電纜截面 (Coax Cable Cross-Section)312

5.4.5 管型電纜 (Pipe-Type Cable)314

5.4.6 簡化地纜 (Simplified Underground Cable)315

5.5 高壓直流輸電和柔性交流輸電系統317

5.5.1 電力電子器件 (Power Electronic Switch)317

5.5.2 插補觸發脈衝 (Interpolated Firing Pulses)320

5.5.3 6脈波換流橋 (6-Pulse Bridge)324

5.5.4 通用電流控制 (Generic Current Control)328

5.5.5 通用γ角控制 (Generic Gamma Control)331

5.5.6 低壓限流 (Voltage Dependent Current Limits)333

5.5.7 逆變器CCCM控制器 (CCCM Controller for Inverter)334

5.5.8 整流器CCCM控制器 (CCCM Controller for Rectifier)335

5.5.9 真實γ角測量 (Apparent Gamma Measurement)335

5.5.10 有效γ角測量 (Effective Gamma Measurement)336

5.5.11 小γ角測量 (Minimum Gamma Measurement)336

5.5.12 靜止無功補償器 (Static VAR Compensator)336

5.5.13 TCR/TSC電容投切邏輯控制(TCR/TSC Capacitor Switching

Logic)341

5.5.14 晶閘管投切電容器分配器 (Thyristor Switched Capacitor Allocator)341

5.5.15 TSC/ TCR非線性電納特性 (TSC/TCR Non-Linear

Susceptance Characteristic)342

5.5.16 空間矢量調製 [Space Vector Modulation (SVM)]343

5.5.17 滯環電流PWM發生器 (Hysteresis Current Control PWM Generator)345

5.5.18 MMC載波信號發生器 (MMC Carrier Signal Generator)345

5.5.19 MMC全橋單元 (MMC Full-Bridge Cell)346

5.5.20 MMC半橋單元 (MMC Half Cell)348

5.5.21 MMC全橋觸發信號發生器 (Firing Signal Generator for

MMC Full Cell)348

5.5.22 MMC半橋觸發信號發生器 (Firing Signal Generator for

MMC Half Cell)349

5.5.23 MMC多維比較器 (MMC Multi-Dimensional Comparator)349

第6章 保護與監控元件351

6.1 保護351

6.1.1 耦合電容式電壓互感器 [Coupled Capacitor Voltage Transformer(CCVT)]351

6.1.2 電壓互感器 [Potential Transformer (PT/VT) ]353

6.1.3 JA模型電流互感器 [Current Transformer (CT) - JA Model]354

6.1.4 Lucas模型電流互感器 (Current Transformer - Lucas Model)355

6.1.5 JA模型的雙CT差分配置(Two CT Differential Configuration

- JA Model)357

6.1.6 比相繼電器 (Block Average Phase Comparator Relay)358

6.1.7 蘋果特性的距離繼電器 (Distance Relay - Apple

Characteristics)359

6.1.8 透鏡特性的距離繼電器 (Distance Relay-Lens Characteristics)359

6.1.9 雙斜率電流差動繼電器 (Dual Slope Current Differential

Relay)359

6.1.10 反時限過電流保護 (Inverse Time Over Current Relay)361

6.1.11 歐姆圓 (Mho Circle)362

6.1.12 負序方向元件 (Negative Sequence Directional Element)362

6.1.13 透鏡特性失步繼電器 (Out of Step Relay-Lens

Characteristics)363

6.1.14 歐姆圓特性失步繼電器 (Out of Step Relay-Mho

Characteristics)364

6.1.15 多邊形特性失步繼電器 (Out of Step Relay-Polygon Characteristics)366

6.1.16 跳閘多邊形 (Trip Polygon)367

6.1.17 線對地阻抗 (Line to Ground Impedance)367

6.1.18 線間阻抗 (Line to Line Impedance)368

6.1.19 過電流檢測 (Over-Current Detector)369

6.1.20 相序濾波器 (Sequence Filter)369

6.2 測量儀表370

6.2.1 諧波阻抗求解接口 (Interface to Harmonic Impedance

Solution)370

6.2.2 電流測量 [Current Meter (Ammeter)]372

6.2.3 Doble狀態 (Doble State)373

6.2.4 頻率/相位/有效值測量 (Frequency/Phase/RMS Meter)374

6.2.5 多表計 (Multimeter)375

6.2.6 相位差測量 (Phase Difference)376

6.2.7 有功/無功功率測量表 (Real/Reactive Power Meter)376

6.2.8 單相有效值測量表 (Single-Phase RMS Meter)377

6.2.9 三相有效值測量表 (Three Phase RMS Voltmeter)378

6.2.10 電壓表 (Voltmeters)379

6.3 控制元件379

6.3.1 二階復極點 (Second Order Complex Pole)379

6.3.2 二階傳遞函數 (Second Order Transfer Function)381

6.3.3 離散小波變換 (Discrete Wavelet Transform)382

6.3.4 快速傅里葉變換 [Fast Fourier Transform (FFT)]385

6.3.5 X-Y傳遞函數 (X-Y Transfer Function)387

6.3.6 XYZ傳遞函數 (XYZ Transfer Function)390

6.3.7 XY表 (XY表)391

6.3.8 頻率相關傳導函數 [Frequency-Dependent Transfer Function (FDTF) ]392

6.3.9 自定義浪涌發生器 [Surge Generator (Custom) ]393

6.3.10 標準浪涌發生器 [Surge Generator (CIGRé, IEC or IEEE

Standard) ]394

6.3.11 4/8通道復用器 (4 or 8 Channel Multiplexor)396

6.3.12 6通道譯碼器 (6 Channel Decoder)396

6.3.13 ABC/DQ0變換 (ABC to DQ0 Transformation)397

6.3.14 AM/FM/PM函數 (AM/FM/PM Function)398

6.3.15 角度轉換 (Angle Resolver)398

6.3.16 數組求積/求和/點積 (Product/Sum of all elements/DOT

product)399

6.3.17 遲滯控制器 (Backlash)399

6.3.18 變化檢測器 (Changer Detecter)399

6.3.19 Clarke/反Clark變換(Clarke Transformation)400

6.3.20 複數共軛 (Complex conjugate)400

6.3.21 計數器 (Counter)401

6.3.22 死區控制器 (Deadband Controller)401

6.3.23 延遲函數 (Delay Function)402

6.3.24 恆定時間常數微分 (Derivative)403

6.3.25 微分滯後 (Differential Pole)403

6.3.26 離散化 (Discretizer)404

6.3.27 斜降傳遞函數 (Down Ramp Transfer Function)405

6.3.28 斜升傳遞函數 (Up Ramp Transfer Function)405

6.3.29 邊沿檢測器 (Edge Detector)405

6.3.30 通用傳遞函數 (Generic Transfer Function)406

6.3.31 諧波畸變率計算 (Harmonic Distortion Calculator)406

6.3.32 插補採樣器 (Interpolating Sampler)407

6.3.33 超前滯後環節 (Lead-Lag)408