1.1.1 一个简单电路的仿真

使用PSIM软件构建并仿真电路，可分为七个步骤。

①电路绘制界面创建：顺序单击主菜单“File”→[1]子菜单“New”，出现需要绘制电路的新界面。

②文件保存：顺序单击主菜单“File”→子菜单“Save”，将①创建的新电路界面在指定目录保存为扩展名为psim或psimsch的PSIM文件。

③元件选择与放置：顺序单击主菜单“Elements”→子菜单“Power”“Control”“Sources”“Other”等，出现下拉子菜单，选择并放置功率元件、控制元件、电源/接地或其他元件等。

④参数设置：双击在电路界面放置的元件，出现该元件的参数“Parameters”设置项，单击“Help”菜单，可查阅相关参数的设置规则。逐一修改设置项各条目的参数，单击关闭，保存设置的元件参数。

⑤线路连接：在电路界面上放置两个或两个以上元件后，顺序单击主菜单“Edit”→子菜单“Wire”，放置连接两个元件之间的电连接线。

⑥仿真控制与运行：顺序单击主菜单“Simulate”→子菜单“Simulation control”，放置系统控制元件，双击元件图标以设置参数：定步长时间“Time step”、总运行时间“Total time”等。顺序单击主菜单“Simulate”→子菜单“Run simulation F8”，运行仿真电路。

⑦曲线显示与数据保存：在没有错误信息提示的电路仿真运行结束后，在PSIM软件界面上会自动出现曲线显示的界面“Simview”窗口及其参数选择框“Properties”。其中，在条目“Select curves”下的变量框“Variables available”内出现可选择曲线显示的变量名称，单击它们，并通过“Add”增加变量到“Variables for display”中。然后，单击“OK”按钮能够显示所选择变量的曲线。另外，通过单击“Remove”按钮删除某变量，以删除其显示的曲线。

按照上述步骤，在PSIM软件中可建立一个直流电路模型，如图1.1所示。下面省略菜单英文名称的双引号等，仅使用右箭头符号简洁叙述图示元件的选择与放置、参数设置和电路运行显示的过程。

下面给出了图1.1所示电路元件的选择路径：

●VDC1，恒压源：Elements→Sources→Voltage→DC。

●VRAND1，电压噪声：Elements→Sources→Voltage→Random。

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

●SS1、SS2、SS3，双向开关：Elements→Power→Switches→Bi-directional Switch。

●G1、G2、G3，门控信号：Elements→Power→Switches→Gating Block。

●U1，电压表：Elements→Other→Probes→Voltage Probe。

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

●四个参考地：Elements→Sources→Ground。

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

在电路元件之间通过Edit→Wire放置电连接线，并设置包括仿真控制模块在内的每个元件参数，利用View→Element List显示各电路元件的参数。其中，电路元件SS1、SS2、SS3、U1、I1和地线的参数为默认设置。下面说明其他元件参数的设置：

●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：电阻值8Ω、4Ω、2Ω，即Resistance=8、4、2，Current Flag=1。

●G1、G2、G3：触发时刻分别对应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：步长0.1s，时长100s，即Time step=0.1，Total time=100。

在完成电路元件的参数设置后，顺序单击Simulate→Run Simulation或按〈F8〉键，启动PSIM电路模型运行。在PSIM软件界面右下角出现程序运行进程条，显示模型运行时间。当模型运行结束时，PSIM软件界面自动出现Simview界面。然后，单击在Properties→Variables available窗口中的变量U1，并通过单击Add按钮将其添加到窗口Variables for display中。接着，单击OK按钮，在第一个坐标窗口显示变量U1的曲线。同样，在界面Simview上，顺序单击菜单Screen→Add Screen，再次出现窗口Properties，采用上述相同的操作方法将变量I1添加到窗口Variables for display中，在第二个坐标窗口中显示变量I1的曲线。

1）曲线显示。图1.2显示了在界面Simview中电路模型（图1.1）的运行曲线，注意变量U1和I1的默认单位分别为V和A，在各自的纵坐标轴上没有显示相应的变量单位。横坐标变量为Time，显示了单位s。图1.1所示的电路可以简单模拟电动汽车12V低压电气系统的功率需求，三个电阻负载可用来模拟如小灯、前照灯和远光灯等阻性负载消耗的功率，其中接地表示汽车低压电气系统的搭铁。采用VRAND1模拟在实际电气线路中出现的电压噪声，它叠加在电压源VDC1上，因此低压直流母线电压U1表现为有波动的曲线。在开关SS1、SS2和SS3的分别作用下，负载电流I1的曲线有三个台阶，每个台阶都是波动的电流，其波动幅度由负载的电压噪声和阻值决定。

2）波形数据分析。在Simview界面中，顺序单击Analysis→Avg或RMS，计算并显示曲线在其窗口坐标时间的平均值或有效值。变量U1的平均值和有效值均为14.0V。变量I1的平均值和有效值分别为2.4A和3.6A。顺序单击Measure→Measure，出现一条垂直时间轴的虚线，能够观察所有曲线在虚线对应时刻的瞬时值，移动此虚线，各条曲线的瞬时值发生相应变化。

3）仿真数据保存。在Simview界面中，顺序单击File→Save As，出现Save As（另存为）窗口，输入文件名Fig1-1data，在保存类型中选择Tab separated text file（Excel compatible），然后单击保存按钮。如果在Excel软件中导入数据文件Fig1-1data.txt，能够进一步计算图1.2的电压U1和电流I1的波形参数。

4）曲线图像保存。在Simview界面中，顺序单击Edit→Copy to Clipboard→Metafile format或Bitmap，将曲线图像以图元格式或位图格式复制到剪切板中，可用组合键〈Ctrl+V〉粘贴到画图面板或其他绘图软件界面中显示与处理。

5）多条曲线显示。在Simview界面中，顺序单击Screen→Add Screen，出现Properties界面，将创建一个显示曲线的新坐标窗口。在已建立的坐标窗口中，双击鼠标或顺序单击Screen→Add/Delete Curves，同样能出现Properties界面。在Variables available窗口中单击变量I（R1）、I（R2）和I（R3），出现变量背景色条，单击Add按钮将它们添加到Variables for display窗口中，单击OK按钮，即可在同一坐标窗口中显示电阻R1、R2和R3的电流曲线，如图1.3所示。其中，I（R1）、I（R2）和I（R3）曲线的默认颜色分别为红色、蓝色和绿色。在Variables available窗口中，单击Curves，可设置曲线的属性，如颜色和宽度等；单击Screen，可设置坐标系的字体、背景颜色等属性。在Simview界面中，顺序单击Label→Text、Line、Dotted Line或Arrow，可在坐标窗口内添加文本、实线、点线或箭头。

6）坐标设置。在Simview界面中，顺序单击Axis→X Axis或Y Axis，可设置曲线显示窗口的横坐标或纵坐标的上下限，能够通过网格数设置调节坐标值。