电力电子系统的PSIM+MATLAB联合仿真方法

李洁，王伟，李晓妮，钟彦儒

西安理工大学，陕西西安金花南路5号 710048

电子邮箱：lijie@http://www.doczj.com/doc/1e7e1b330b4c2e3f57276362.html

JOINT SIMULATION METHOD OF PSIM+MATLAB

FOR POWER ELECTRONIC SYSTEMS

LI Jie, WANG Wei, LI Xiao-ni, ZHONG Yan-ru

Xi’an University of Technology, 710048

ABSTRACT: A new idea of joint simulation with PSIM and MATLAB is proposed in order to meet the requirements of those power electronic systems that need more elaborate modeling both in system level and in circuit-level. The proposed joint simulation method is illustrated by the example of analysis of the deadtime effect in voltage source inverters. It is shown that the method can make PSIM and MATLAB give full play to their strengths, simplify the process of the establishment of the simulation models, extend the application occasions to maximum extent, and greatly accelerate the simulation speed.

KEY WORDS: simulation；PSIM； MATLAB； power electronics systems

摘要：针对一些要求仿真建模细致程度同时兼顾系统层面及线路层面的电力电子系统仿真需求，提出了用PSIM+MATLAB联合建立仿真模型的新思路。以电压源逆变器的死区效应分析为例，示范了PSIM+MATLAB联合仿真方法。可见该方法可充分发挥PSIM及MATLAB各自的优势，简化建立仿真模型的过程，最大限度扩展了适用场合，大大加快仿真速度。

关键词：仿真；PSIM；MATLAB；电力电子系统

1引言

近年来计算机仿真技术在电力电子领域得到了广泛的应用，促进了电力电子产品研发水平的提高，改善了电力电子产品的性能，缩短了产品的设计周期。目前,应用较多的电力电子线路(或系统)专用仿真软件有Cadence/OrCAD/Pspice 、PSIM、Saber等。此外，功能强大的MA TLAB也提供了电力系统模块库PowerSystem Blocksets。

在电力电子装置的设计过程中，通常我们会从不同层面去考查装置各部分的设计是否得到了优化。例如，对于装置的主电路拓扑而言，我们希望仿真软件能够在线路层面上提供精确的仿真波形，像开关器件的开通、关断过程也尽可能模拟地精确；而以优化控制部分的设计为目标对系统进行仿真时，主电路拓扑的细节在某些情况下即使只是被粗糙地建模，也不会对控制系统的设计产生本质的影响，这时我们反而有希望仿真软件在控制部分有简捷、高效的建模方式。

在上述电力电子线路(系统)专用仿真软件中，Saber功能最为强大，它可以仿真电力电子元件、电路和系统。Saber 的仿真结果真实性好，与PSpice 类似。但Saber 的数据处理量也相当庞大，仿真速度慢。而且由于Saber 软件价格昂贵、使用也较为复杂，不利于推广，目前大型企业应用较多。而PSpice虽然其仿真波形可以十分逼近电路实验结果，对电路拓扑设计有重要指导意义。但PSpice 的求解器收敛性较差，对闭环系统仿真时很难收敛。PSIM以理想化的元件模型建模，而且同时提供了功率级电路和控制电路中的常用元件模型，采用较为简单的梯形法求解系统方程，仿真速度快，可兼顾线路与系统层面的仿真需求。尽管PSIM也提供了与C语言等的接口，可生成dll文件以创建用户自定义模型模块，但与MA TLAB相比所能实现的控制策略与控制部分的建模方便程度还远不及MA TLAB。而MA TLAB的PowerSystem Blocksets 作为电力系统模块库，元件模型的精细程度是电网级的，仿真的研究目标是暂态稳定和继电保护等问题，与电力电子装置的研究目标不在一个层面上。最突出的问题表现在对软开关拓扑的仿真上，MA TLAB开关器件模型与吸收电路固定连接，如果

基金项目：国家自然科学基金(60804040)、西安理工大学博士启动基金(105-210617)