Plexim開發(fā)的系統(tǒng)級電力電子仿真軟件PLECS，是一套能在MATLAB/Simulink環(huán)境下快速模擬電力電子電路的仿真工具，最新版本V1.5.６已于今日正式發(fā)表。新版本最新功能是熱模擬，并可透過PLECS Viewer與沒有PLECS License的使用者分享電路模型。

PLECS V1.5.６的新功能包括熱分析，其熱函式庫讓使用者可將熱設(shè)計納入電力電路的設(shè)計中，使用者可定義與溫度相關(guān)的熱傳導(dǎo)和每個半導(dǎo)體元件的開關(guān)損耗能量分布；也可收集由半導(dǎo)體和電阻器而損耗的能量，并使用熱電阻和電容元件來模擬熱的行為。

完整授權(quán)版本的PLECS，可以產(chǎn)生一種內(nèi)含特殊認證的PLECS電路模型，使用者可以使用免費的PLECS Viewer來開啟這樣的電路模型(但不能修改)，以達到分享電路模型的目的。該工具并擴增了三相變壓器函式庫包括three-leg和five-leg配置的模型，含有core saturation以及variable phase shift angles。

此外PLECS V1.5.６具備離散狀態(tài)空間方法的模擬參數(shù)「Refine factor」可讓使用者在模擬離散式電路模型時，時步長(Time-Step)會比使用Simulink模型時要來的小。該工具并支持無刷直流電機、基納二極管(Zener Diode)、3D查表(Look-Up Table)等元件。

PLECS工具箱是基于MATLAB的Simulink為運行環(huán)境,可以與Simulink并行被使用,也可以作為Simulink的一個工具箱,和Simulink下的其他模塊并列存在. 熟悉Simulink的用戶,會很輕松的掌握PLECS軟件的編輯原理.PLECS的使用,有效的提高了Simulink的模擬仿真性能.它是特別為電力電子系統(tǒng)的仿真而開發(fā)的，但是當用于仿真既含有電路部分又含有復(fù)雜的控制方案的系統(tǒng)時，它同樣是一個有效的工具。

Simulink是運行在MATLAB環(huán)境中的用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包。對于建模，Simulink提供了一個圖形化的用戶界面。Simulink被廣泛地用于控制系統(tǒng)的仿真。但是Simulink不能接受用戶以網(wǎng)絡(luò)表或電路圖形式輸入的電路系統(tǒng)。PLECS工具箱擴充.Simulink功能，使我們可以在Simulink的環(huán)境中以網(wǎng)絡(luò)表的形式建立電路部分的模型。建模后的電路模型將以子系統(tǒng)的形式呈現(xiàn)在Simulink中。系統(tǒng)中控制部分的建模可以通過調(diào)用Simulink中的各種工具箱來完成。在對仿真系統(tǒng)進行建模以后，電路部分可以接收來自控制部分的電壓、電流信號及開關(guān)信號。而在仿真過程中，電路部分又將仿真的結(jié)果以電壓量、電流量的形式傳遞給控制部分。通過兩個部分的交互作用，可以完成比較復(fù)雜的仿真任務(wù)，并且可以利用MATLAB強大的計算功能來分析仿真的結(jié)果。

PLECS提供了涵蓋了電路、電力電子、電氣傳動等電氣系統(tǒng)中常見的基本元件和仿真模型，主要由兩大部分組成:內(nèi)建元件和庫元件。內(nèi)建元件包括:電阻、電感、電容、電流源、電壓源、變壓器、安培表、伏特表，開關(guān)等元件;而庫元件則主要有GBT、GTO、晶閘管、二極管、雙路開關(guān)、三路開關(guān)、異步電機等的仿真模型。用戶也可以根據(jù)自己的需求用內(nèi)建元件來構(gòu)建所需的電路元件。實際上，PLECS的庫元件正是采用內(nèi)建元件來構(gòu)成的。

PLECS區(qū)別于以往傳統(tǒng)的模擬仿真應(yīng)用軟件,主要有以下一些顯著特點:
(1) 兼容性好：與Simulink結(jié)合
(2) 高效的編輯原理
(3) 半導(dǎo)體開關(guān)元器件的理想化:如IGBT,IGCT的 Irr=0,di/dt=無窮大,Qrr=0

A 便于操作:
一個理想的開關(guān)轉(zhuǎn)化，不會讓我們擔心諸如導(dǎo)通電阻或吸收電容這樣的參數(shù)問題.
通常,我們可能不知道這些數(shù)值,特別是系統(tǒng)模擬所可能產(chǎn)生的寄生效應(yīng),也是很少被關(guān)注的,這樣,PLECS元件理想化優(yōu)勢就體現(xiàn)在這里.

B 穩(wěn)定性好:
在模擬電路的搭建時，使用吸收電路往往使模擬系統(tǒng)復(fù)雜性增加,彈性系數(shù)也會上升.
　　
　　有些模塊通常會要求固定時步模擬或使用彈性系數(shù)解算器.而PLECS在沒有緩沖器的條件下,就可以讓您在Simulink的所有固定時步和可變時步解算器中進行自由選擇.

C 速度快:
傳統(tǒng)的一些電路模擬程序,轉(zhuǎn)化瞬間的計算十分繁瑣.有限斜率強制縮短了程序運行步
驟的時間.在PLECS中,這個問題就容易解決.只需要通過理想開關(guān)的即時運行就可以實現(xiàn).
每個轉(zhuǎn)化過程只需要兩步.在某種程度上大大加快了模擬速度.

(4) 特殊的程序庫
除了標準的參數(shù)如電流電壓,有源器件外,PLECS還提供了一些特別的元件.在程序庫里,你可以找到很多半導(dǎo)體元器件,如開關(guān),斷路器.變流器和三相變壓器等等.

為了模擬電子驅(qū)動,我們在PLECS里還可以找到交流或直流發(fā)電機,如感應(yīng)發(fā)電機或永磁同步發(fā)電機.
目前全球已經(jīng)使用PLECS軟件的客戶有：
　　　　　　　　　　
工業(yè)領(lǐng)域：ABB ACS Converter
　　　　　Siemens?。粒Γ?span lang=EN-US> (自動化領(lǐng)域)
　　　　　Philips Research Laboratories (研究實驗室)
　　　　　Alstom Power Conversion　(電子領(lǐng)域)
　　　　　Bombardier Transportation （交通領(lǐng)域）
　　　　　Panasonic Electronic Devices (驅(qū)動領(lǐng)域)
　　　　　Smiths Aerospace　（航空領(lǐng)域）
　　　　　Vestas Wind System（工業(yè)設(shè)備：風力發(fā)電系統(tǒng)）
　　　　　Aerotech Telub (S)
　　　　　Artesyn Technologies (USA)
　　　　　Atlantic Power Systems(USA)
　　　　　Bombardier Transportation(D)
　　　　　Bosch (D)
　　　　　Conti TEMIC (D)
　　　　　Converteam SAS (F)
　　　　　CT-Concept Technologie (CH)
　　　　　DaimlerChrysler (USA)
　　　　　Danfoss Drives (DK)
　　　　　Enerdrive (CH)
　　　　　Fraunhofer IISB (D)
　　　　　GE Global Research (D)
　　　　　General Motors (USA)
　　　　　Goodrich (UK,USA)
　　　　　Vestas Wind Systems (DK)
　　　　　Rockwell Automation (USA)
　　　　　......

　全球重點大學及實驗室：
?。?span lang=EN-US>lorida State University,CAPS (USA)
　Colorado School of Mines (USA) (礦業(yè)大學)
?。?span lang=EN-US>LR,Institude of Robotics and Mechatronics (D) (機器人技術(shù))
　Universiteit Gent,EELAB (
　Paul Scherrer Institut (CH)
　Imperial College London,EE-C&P (UK)
　Aalborg University (DK)
　CHRN (CH)
　Colorado School of Mines (USA)
　University of Canterbury (NZ)
　Kun Shan TU (TW)
　NTB Buchs (CH)
　Seoul National University (KR)
　Sogang University (KR)
　......

　PLECS軟件具有強有力的競爭性,其優(yōu)勢如下:
(1) 將自己的功能集成在Simulink中，仿真系統(tǒng)電路部分的仿真由PLECS工具箱完成，而控制部分仍可以利用Simulink自身強大的功能，兩者的結(jié)合使各自的優(yōu)點得到了充分發(fā)揮;描述電路的語言簡單明了，易于編程，易于修改;
(2) 由于采用了狀態(tài)空間的方法，仿真速度快
(3) 成本低；在時間和步驟上，簡化了傳統(tǒng)的系統(tǒng)模擬軟件 　
(4) 支持固定時步、可變時步模式
(5) 半導(dǎo)體開關(guān)元件理想化，甚至還包括可能產(chǎn)生的寄生效應(yīng)
(6) 標準平臺，無移動成本，不受計算機基礎(chǔ)設(shè)施變化的影響
(7) 兼容性好 (作為Simulink的工具箱或與Simulink獨立并行使用．熟悉Simulink的用戶很容易掌握)
(8) 快速模擬工程技術(shù)及研發(fā)上的新構(gòu)思新理念
(9) 提供更快的模擬系統(tǒng)和所要求的無微調(diào)參數(shù)
(10) 能進行系統(tǒng)里各個部分的熱量仿真（唯一具有該功能的軟件）

　　采用PLECS工具箱，可以在Simulink工作環(huán)境中高效率地完成對電氣系統(tǒng)的仿真和分析，為分析和設(shè)計復(fù)雜的電氣系統(tǒng)提供了一個強有力的仿真手段，提高了仿真和系統(tǒng)開發(fā)的效率．-%-11638-%--%-27916-%--%-13767-%-

發(fā)信人: chgbean (gbean), 信區(qū): PowerTech
標   題: 電力電子相關(guān)仿真軟件簡介PSpice
發(fā)信站: BBS 水木清華站 (Mon Sep   6 23:45:40 2004), 站內(nèi)

用于模擬電路仿真的SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emp

hasis）軟件于1972年由美國加州大學伯克利分校的計算機輔助設(shè)計小組利用FORTRAN語

言開發(fā)而成，主要用于大規(guī)模集成電路的計算機輔助設(shè)計。SPICE的正式實用版SPICE 2

G在1975年正式推出，但是該程序的運行環(huán)境至少為小型機。1985年，加州大學伯克利分

校用C語言對SPICE軟件進行了改寫，1988年SPICE被定為美國國家工業(yè)標準。與此同時，

各種以SPICE為核心的商用模擬電路仿真軟件，在SPICE的基礎(chǔ)上做了大量實用化工作，

從而使SPICE成為最為流行的電子電路仿真軟件。

  

     PSPICE則是由美國Microsim公司在SPICE 2G版本的基礎(chǔ)上升級并用于PC機上的SPIC

E版本，其中采用自由格式語言的5.0版本自80年代以來在我國得到廣泛應(yīng)用，并且從6.

0版本開始引入圖形界面。1998年著名的EDA商業(yè)軟件開發(fā)商ORCAD公司與Microsim公司正

式合并，自此Microsim公司的PSPICE產(chǎn)品正式并入ORCAD公司的商業(yè)EDA系統(tǒng)中。目前，

ORCAD公司已正式推出了ORCAD PSPICE Release 9.0，與傳統(tǒng)的SPICE軟件相比，PSPICE

9.0在三大方面實現(xiàn)了重大變革：首先，在對模擬電路進行直流、交流和瞬態(tài)等基本電

路特性分析的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了蒙特卡羅分析、最壞情況分析以及優(yōu)化設(shè)計等較為復(fù)雜的

電路特性分析；第二，不但能夠?qū)δM電路進行，而且能夠?qū)?shù)字電路、數(shù)/?；旌想娐?span lang=EN-US>

進行仿真；第三，集成度大大提高，電路圖繪制完成后可直接進行電路仿真，并且可以

隨時分析觀察仿真結(jié)果。



  

     ORCAD PSPICE Release 9.0共有六大功能模塊，其中核心模塊是PSPICE A/D，其余

功能模塊分別是：Capture（電路原理圖設(shè)計模塊）、Stimulus Editor（激勵信號編輯

模塊）、Model Editor（模型參數(shù)提取模塊）、PSPICE/Probe（模擬顯示和分析模塊）

和Optimizer（優(yōu)化模塊）。

  

     雖然PSPICE應(yīng)用越來越廣泛，但是也存在著明顯的缺點。由于SPICE軟件原先主要是

針對信息電子電路設(shè)計而開發(fā)的，因此器件的模型都是針對小功率電子器件的，對于電

力電子電路中所用的大功率器件存在的高電壓、大注入現(xiàn)象不盡適用，有時甚至可能導(dǎo)

致錯誤的結(jié)果。PSPICE采用變步長算法，對于以周期性的開關(guān)狀態(tài)變化的電力電子電路

而言，將造成大量的時間耗費在尋求合適的步長上面，從而導(dǎo)致計算時間的延長，有時

甚至不收斂。另外，在磁性元件的模型方面PSPICE也有待加強。