1.1.1 一個簡單電路的仿真

使用PSIM軟件構建并仿真電路，可分為七個步驟。

①電路繪制界面創建：順序單擊主菜單“File”→[1]子菜單“New”，出現需要繪制電路的新界面。

②文件保存：順序單擊主菜單“File”→子菜單“Save”，將①創建的新電路界面在指定目錄保存為擴展名為psim或psimsch的PSIM文件。

③元件選擇與放置：順序單擊主菜單“Elements”→子菜單“Power”“Control”“Sources”“Other”等，出現下拉子菜單，選擇并放置功率元件、控制元件、電源/接地或其他元件等。

④參數設置：雙擊在電路界面放置的元件，出現該元件的參數“Parameters”設置項，單擊“Help”菜單，可查閱相關參數的設置規則。逐一修改設置項各條目的參數，單擊關閉，保存設置的元件參數。

⑤線路連接：在電路界面上放置兩個或兩個以上元件后，順序單擊主菜單“Edit”→子菜單“Wire”，放置連接兩個元件之間的電連接線。

⑥仿真控制與運行：順序單擊主菜單“Simulate”→子菜單“Simulation control”，放置系統控制元件，雙擊元件圖標以設置參數：定步長時間“Time step”、總運行時間“Total time”等。順序單擊主菜單“Simulate”→子菜單“Run simulation F8”，運行仿真電路。

⑦曲線顯示與數據保存：在沒有錯誤信息提示的電路仿真運行結束后，在PSIM軟件界面上會自動出現曲線顯示的界面“Simview”窗口及其參數選擇框“Properties”。其中，在條目“Select curves”下的變量框“Variables available”內出現可選擇曲線顯示的變量名稱，單擊它們，并通過“Add”增加變量到“Variables for display”中。然后，單擊“OK”按鈕能夠顯示所選擇變量的曲線。另外，通過單擊“Remove”按鈕刪除某變量，以刪除其顯示的曲線。

按照上述步驟，在PSIM軟件中可建立一個直流電路模型，如圖1.1所示。下面省略菜單英文名稱的雙引號等，僅使用右箭頭符號簡潔敘述圖示元件的選擇與放置、參數設置和電路運行顯示的過程。

下面給出了圖1.1所示電路元件的選擇路徑：

●VDC1，恒壓源：Elements→Sources→Voltage→DC。

●VRAND1，電壓噪聲：Elements→Sources→Voltage→Random。

●R1、R2、R3，電阻：Elements→Power→RLC Branches→Resistor。

●SS1、SS2、SS3，雙向開關：Elements→Power→Switches→Bi-directional Switch。

●G1、G2、G3，門控信號：Elements→Power→Switches→Gating Block。

●U1，電壓表：Elements→Other→Probes→Voltage Probe。

●I1，電流表：Elements→Other→Probes→Current Probe。

●四個參考地：Elements→Sources→Ground。

●仿真控制：Elements→Simulate→Simulation Control。

在電路元件之間通過Edit→Wire放置電連接線，并設置包括仿真控制模塊在內的每個元件參數，利用View→Element List顯示各電路元件的參數。其中，電路元件SS1、SS2、SS3、U1、I1和地線的參數為默認設置。下面說明其他元件參數的設置：

●VDC1：幅值14V，即Amplitude=14。

●VRAND1：峰峰值1V、偏移0.5V，即Peak-peak Amplitude=1，DC Offset=-0.5。

●R1、R2、R3：電阻值8Ω、4Ω、2Ω，即Resistance=8、4、2，Current Flag=1。

●G1、G2、G3：觸發時刻分別對應10s、30s，40s、60s，70s、90s，即Frequency=0，No.of Points=2，Switching Points=10 30，40 60，70 90。

●仿真控制：步長0.1s，時長100s，即Time step=0.1，Total time=100。

在完成電路元件的參數設置后，順序單擊Simulate→Run Simulation或按〈F8〉鍵，啟動PSIM電路模型運行。在PSIM軟件界面右下角出現程序運行進程條，顯示模型運行時間。當模型運行結束時，PSIM軟件界面自動出現Simview界面。然后，單擊在Properties→Variables available窗口中的變量U1，并通過單擊Add按鈕將其添加到窗口Variables for display中。接著，單擊OK按鈕，在第一個坐標窗口顯示變量U1的曲線。同樣，在界面Simview上，順序單擊菜單Screen→Add Screen，再次出現窗口Properties，采用上述相同的操作方法將變量I1添加到窗口Variables for display中，在第二個坐標窗口中顯示變量I1的曲線。

1）曲線顯示。圖1.2顯示了在界面Simview中電路模型（圖1.1）的運行曲線，注意變量U1和I1的默認單位分別為V和A，在各自的縱坐標軸上沒有顯示相應的變量單位。橫坐標變量為Time，顯示了單位s。圖1.1所示的電路可以簡單模擬電動汽車12V低壓電氣系統的功率需求，三個電阻負載可用來模擬如小燈、前照燈和遠光燈等阻性負載消耗的功率，其中接地表示汽車低壓電氣系統的搭鐵。采用VRAND1模擬在實際電氣線路中出現的電壓噪聲，它疊加在電壓源VDC1上，因此低壓直流母線電壓U1表現為有波動的曲線。在開關SS1、SS2和SS3的分別作用下，負載電流I1的曲線有三個臺階，每個臺階都是波動的電流，其波動幅度由負載的電壓噪聲和阻值決定。

2）波形數據分析。在Simview界面中，順序單擊Analysis→Avg或RMS，計算并顯示曲線在其窗口坐標時間的平均值或有效值。變量U1的平均值和有效值均為14.0V。變量I1的平均值和有效值分別為2.4A和3.6A。順序單擊Measure→Measure，出現一條垂直時間軸的虛線，能夠觀察所有曲線在虛線對應時刻的瞬時值，移動此虛線，各條曲線的瞬時值發生相應變化。

3）仿真數據保存。在Simview界面中，順序單擊File→Save As，出現Save As（另存為）窗口，輸入文件名Fig1-1data，在保存類型中選擇Tab separated text file（Excel compatible），然后單擊保存按鈕。如果在Excel軟件中導入數據文件Fig1-1data.txt，能夠進一步計算圖1.2的電壓U1和電流I1的波形參數。

4）曲線圖像保存。在Simview界面中，順序單擊Edit→Copy to Clipboard→Metafile format或Bitmap，將曲線圖像以圖元格式或位圖格式復制到剪切板中，可用組合鍵〈Ctrl+V〉粘貼到畫圖面板或其他繪圖軟件界面中顯示與處理。

5）多條曲線顯示。在Simview界面中，順序單擊Screen→Add Screen，出現Properties界面，將創建一個顯示曲線的新坐標窗口。在已建立的坐標窗口中，雙擊鼠標或順序單擊Screen→Add/Delete Curves，同樣能出現Properties界面。在Variables available窗口中單擊變量I（R1）、I（R2）和I（R3），出現變量背景色條，單擊Add按鈕將它們添加到Variables for display窗口中，單擊OK按鈕，即可在同一坐標窗口中顯示電阻R1、R2和R3的電流曲線，如圖1.3所示。其中，I（R1）、I（R2）和I（R3）曲線的默認顏色分別為紅色、藍色和綠色。在Variables available窗口中，單擊Curves，可設置曲線的屬性，如顏色和寬度等；單擊Screen，可設置坐標系的字體、背景顏色等屬性。在Simview界面中，順序單擊Label→Text、Line、Dotted Line或Arrow，可在坐標窗口內添加文本、實線、點線或箭頭。

6）坐標設置。在Simview界面中，順序單擊Axis→X Axis或Y Axis，可設置曲線顯示窗口的橫坐標或縱坐標的上下限，能夠通過網格數設置調節坐標值。