PSCAD与Simulink接口的工程实现
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Simulink 设置相对比较简单完全按照它提供的数据格式 类
PSCAD 与 Simulink 接口的工程实现
型 进 行 。 只 需 在 其 菜 单 上 Simulation 的 Simulation Parameters 中的 Workspace I ／ O 中设置输入输出就可以了。注意在设 置 输 入 中 的 格 式 严 格 按 照[t、u1、u2、…un]的 格 式 进 行 。 即 第 一 列为时间列，第 2，3…n 列等为数据列。 Inport 模块的顺序和数 列的顺序是严格一致的，且它只取数据，即 In1 取第二列 即 第 一 个数据，In2 取第三列即第二个数据，以此类推，如果是多项个输 出则在 Output 中也要设置成数列形式，格式如输入。 4 仿真
这里给出一个简单的例子如图 3 所示来验证一下 PSCAD ／ Simulink 接口是否成功（篇幅所限制，接口调用频率部分未给出， 这部分在 PSCAD 自带例子中用的很多 ， 可 以 直 接 复 制 过 来 利 用）。 对于自定义接口元件来说，其内部设置如前所述。 V1、V2 为 输入参数，M 为输出参数， 在 Simulink 中对由 PSCAD 输入的参 数做了一个简单的加运算后把结果传送到 PSCAD。 为了比较数 据传送的正确性，在 PSCAD 的仿真中同样对 V1、V2 做了一个加 运算，输出为 V3。 从图 4 的仿真结果来看，M 和 V3 两组数据几乎 一模一样，这也说明了 PSCAD 和 Simulink 的接口连接成功。
调用 SIMULINK 子程序如 part3 所示。Matlab 的参数为（路 径 、文 件 名 、输 入 参 数 、输 出 参 数 ），其 路 径 和 文 件 名 对 应 着 Parameters 里面的设置，而输出输入参数的类型和维数 则 对 应 着 的 Graphic 设置。 Simulink 的参数为（路径、文件名、输入参数）。 二者参数的不同之处在于 Simulink 不用定义输出参数， 因为它 的输出能直接被传到 EMTDC 的数据空间中。
PSCAD ／ EMTDC 是 目 前 世 界 上 比 较 权 威 的 电 力 系 统 电 磁 暂态仿真软件之一，Matlab ／ Simulink 由于有强大的数据 分 析 处 理能力也被广泛的应用与电力系统的各种算法研究当中。 由于 PSCAD ／ EMTDC 提 供 Fortran、C 语 言 及 Matlab 三 种 接 口 方 式，所以 PSCAD 可以和 Matlab 结合起来仿真，而 PSCAD 目前 尚无中文说明书， 英文说明书中跟接口一些相关内容又相当地 分散，需要详细地阅读研究，所以初学者往往要在接口的实现上 耗费很多的精力。 基于此，本文详细地介绍了 PSCAD 和Simulink 接口的实现方法和实现过程。 1 接口原理
2 PSCAD 设置 2．1 系统参数设置
首先， 在 PSCAD 的 Edit 中的 Workspace Settings 中，把 所装的 Fortran 和 Matlab 的版本设置好，注意 Matlab 选项中的 版本和路径都要设置。 设置完后就可运行自带的跟 Matlab 接口 的例子。 其次，在需要接口的项目中设置，即在其 Circuit 画布上 右键单击选 Project Settings，然后在 Link 中把 Link this simulation．．．Matlab 选中。 这些参数的设置确保 PSCAD 和 Matlab 的正确连接。 系统中和 Matlab 相关联的部分设置完后，就可以 进行接口自定义元件的设置了。 2．2 接口自定义元件设计
图4仿真结果图5结束语本文从pscadsimulink接口的原理具体实现和仿真举例几方面对pscad和simulink的混合仿真接口做了详细的阐述以望使初学者能迅速掌握接口方法节约大量的学习时间从而把个人精力放到仿真本身以达到事半功倍的效果
《工业控制计算机》2009 年 22 卷第 2 期
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PSCAD 与 Simulink 接口的工程实现
接 口 自 定 义 元 件 包 括 Graphic、Parameters 和 Script 三 部 分的设计，这三个部分是相辅相成的。 因为 PSCAD 根据变量名 区别变量， 在设置的时候应该瞻前顾后以确保同一变量的变量 名要保持一致。
在 Circuit 画布界面的空白处右键单击， 选择 Create New Component， 即弹出元件自定义向导。 根据变量的输入输出类 型、数据类型、维数填写完毕，一个自定义元件的外壳便生成了。 下面就元件内部的设置做详细说明。 2．2．1 Graphic
Parameters 的作用是提 供 自 定 义 元 件 的 一 些 参 数 的 设 置 。 它提供该元件在使用时可修改参数的界面。 当自定义元件内部 设 计 完 成 后 ， 可 在 Circuit 画 布 上 修 改 它 所 提 供 的 参 数 。 完 成 Graphic 画 图 后 ，选 到 Parametes 界 面 后 ，即 可 进 行 相 关 操 作 。 在编辑菜单上点 New Category， 弹出 Category 属性， 点 OK 后出现分类布，在上面右键点击选 New Control，可以 选 不 同 的
PSCAD 与外部数据交换通过自定义 元 件 来 实 现 。 PSCAD 内 有 两 个 Fortran 文 件 DSDYN （ 数 字 仿 真 动 态 子 程 序 ） 和 DSOUT（数字仿真输出子程序），通过对这两个文件 的 代 码 编 写 来实现自定义元件与 PSCAD 的数据交换。 在和 Simulink 接口 的时候先在 PSCAD 中建立自定义元件 ， 然 后 在 自 定 义 元 件 中 使 用 DSDYN 文 件 ，通 过 它 调 用 子 程 序 “SIMULINK＿INI”， 该 子 程 序 通 过 Fortran 的 API 接 口 功 能 启 动 Matlab 引 擎 而 打 开 Simulink 文件。 然后把 EMTDC （PSCAD 为 EMTDC 的图形界 面 ） 里 面 的 数 据 通 过 Simulink 的 Workspace I ／ O 参 数 传 递 给 Simulink。 之后再把 Simulink 仿真后的输出变量传送到 EMTDC 中。 由于 EMTDC 和 Simulink 之间仿真是同步仿真，所以可以保 证仿真结果的精确性。 其接口的内部结构如图 1 所示。
图 1 PSCAD 和 Simulink 接口内部结构 要实现接口功能，必须另行安装 Fortran 编译器，PSCAD 自 带的免费 GUN Fortran 77 编译器不支持该功能。 文 中 软 件 所 用的版本为 PSCAD4．2．0、Compaq Visual Fortran6．6 和 MATLAB6．5，各 个 版 本 不 同 ，可 能 在 操 作 上 会 有 微 小 的 不 同 。
Abstract This paper mainly introduces the principle and the implementation of PSCAD and Simulink interface．Combined with legend,it focuses on the design of custom interface module in the PSCAD simulation environment and the design parameters of a variety of settings．Finally, this paper verifies the correctness and practicality of the methods through simulation． Keywords:PSCAD,Simulink,Interface
图 3 PSCAD 及 Simulink 仿真电路图 仿真结果如图 4 所示。
图 4 仿真结果图 5 结束语
本文从 PSCAD ／ Simulink 接口的原理、 具体实现和仿真举 例几方面对 PSCAD 和 Simulink 的混合仿真接口做了详细的阐 述，以望使初学者能迅速掌握接口方法，节约大量的学习时间， 从而把个人精力放到仿真本身，以达到事半功倍的效果。 另外文 中所介绍的一些具体操作可能会有好几种实现方式， 本文重点 是介绍如何实现接口连接，所以具体操作只选用了其中的一种。
Graphic 的作用是设计自定义 元 件 的 外 观 ， 以 及 修 改 输 入 输出数列的名称和维数。 这里主要用到的是输入输出数列性质 的修改。 在自定义 元 件 上 右 键 选 择 Edit Definition 便 自 动 进 入 Graphic 界面。 双击绿色的节点，弹出 Connection 对话框，在这 里 可 以 根 据 具 体 情 况 修 改 输 入 输 出 性 质 。 注 意 里 面 的 Symbol 输入的名字是数列名，要和脚本代码里面保持一致。 与图 2 一致 的 Graphic 中 输 入 数 列 名 设 置 为 INPUT、2 维 ； 输 出 设 置 为 OUTPUT、1 维。 2．2．2 Parameters
最后就是为元件输出数据定义空间并把输出指针归位。 注 意，如果输入数据类型不同，那么在输入输出数据空间定义以及 指针归位的时候需要根据类型分别进行。
至次， 自定义元件的内部设置已经完成。 可以回到 Circuit 画 布 进 行 Matlab ／ Simulink 文 件 的 路 径 、 文 件 名 和 接 口 调 用 频 率的设置了。 3 Simulink 脚本设置 类型。 这里主要用到 Text Field 和 Input Field。 前者用来设置 MatlabB ／ Simulink 路径和文件名， 后者用来改变调用 Simulink 文件的速度。 与例子图 2 一致的路径、文件的 Text Field 属性里 面 Symbol 分别设置为 Path 和 Name；Input Field 的设置为 Enabl，这里一定要把 Allow Signal Names 选上以便用变量名提取 频率发生器产生的控制信号。 路径、文件名和控制信号名等参数 可以在 Default 默认属性里面设置，也可以不设置，等元件内部定 义好以后到 Circuit 画布那里根据具体文件所在位置而输入。 2．2．3 Script
Project－realization of PSCAD and Simulink Interface
乐丽琴 （黄河科技学院信息工程学院电子信息工程系，河南 郑州 450063） 杨小品 （武汉大学，湖北 武汉 430072）
摘要 介绍了 PSCAD 与 Simulink 接口的原理及实现方法。 结合图例重点介绍了 PSCAD 仿真环境中接口自定义模块的设计 及各种参数的设置，最后通过仿真验证了该方法的实用性和正确性。 关 键 词 ：PSCAD，Simulink ， 接 口
为 输 入 参 数 定 义 空 间 并 准 备 把 它 传 送 到 Simulink 中 ， 如 part2 所 示 ， 这 里 的 参 数 个 数 （3） 和 输 入 端 口 INPUT 对 应 着 Graphic 的设置。 之所以多一个时间是因为 Simulink 中接收数 列的第一列默认为时间。 I＿CNT 为内部变量，为定义数据空间提 供循环数，一般来为变量数。 变量类型不同的话应分开定义。 第 五行则是是否调用接口文件的使能设置。
脚本代码主要由用户完成，其自由度比较大。 就本部分所阐 述的主题来讲，接口所要完成的代码在 DSDYN 文件中 添 加 ，只 需要对 DSDYN 文件添加代码。 代码块主要分数据定义、空间定 义、子系统调用等几部分。
首先，要在 script 界面上右键在 Segment Manager 选出 DSDYN，然后选择在 DSDYN 文件中在添加代码，如图 2 所示。 STORAGE 用来定义全局变量，即该自定义元件的输入变量。 有 REAL、 INTEGER、LOGIGAL 和 COMPLE 四种，根据实际情况选用。
PSCAD 与 Simulink 接口的工程实现
型 进 行 。 只 需 在 其 菜 单 上 Simulation 的 Simulation Parameters 中的 Workspace I ／ O 中设置输入输出就可以了。注意在设 置 输 入 中 的 格 式 严 格 按 照[t、u1、u2、…un]的 格 式 进 行 。 即 第 一 列为时间列，第 2，3…n 列等为数据列。 Inport 模块的顺序和数 列的顺序是严格一致的，且它只取数据，即 In1 取第二列 即 第 一 个数据，In2 取第三列即第二个数据，以此类推，如果是多项个输 出则在 Output 中也要设置成数列形式，格式如输入。 4 仿真
这里给出一个简单的例子如图 3 所示来验证一下 PSCAD ／ Simulink 接口是否成功（篇幅所限制，接口调用频率部分未给出， 这部分在 PSCAD 自带例子中用的很多 ， 可 以 直 接 复 制 过 来 利 用）。 对于自定义接口元件来说，其内部设置如前所述。 V1、V2 为 输入参数，M 为输出参数， 在 Simulink 中对由 PSCAD 输入的参 数做了一个简单的加运算后把结果传送到 PSCAD。 为了比较数 据传送的正确性，在 PSCAD 的仿真中同样对 V1、V2 做了一个加 运算，输出为 V3。 从图 4 的仿真结果来看，M 和 V3 两组数据几乎 一模一样，这也说明了 PSCAD 和 Simulink 的接口连接成功。
调用 SIMULINK 子程序如 part3 所示。Matlab 的参数为（路 径 、文 件 名 、输 入 参 数 、输 出 参 数 ），其 路 径 和 文 件 名 对 应 着 Parameters 里面的设置，而输出输入参数的类型和维数 则 对 应 着 的 Graphic 设置。 Simulink 的参数为（路径、文件名、输入参数）。 二者参数的不同之处在于 Simulink 不用定义输出参数， 因为它 的输出能直接被传到 EMTDC 的数据空间中。
PSCAD ／ EMTDC 是 目 前 世 界 上 比 较 权 威 的 电 力 系 统 电 磁 暂态仿真软件之一，Matlab ／ Simulink 由于有强大的数据 分 析 处 理能力也被广泛的应用与电力系统的各种算法研究当中。 由于 PSCAD ／ EMTDC 提 供 Fortran、C 语 言 及 Matlab 三 种 接 口 方 式，所以 PSCAD 可以和 Matlab 结合起来仿真，而 PSCAD 目前 尚无中文说明书， 英文说明书中跟接口一些相关内容又相当地 分散，需要详细地阅读研究，所以初学者往往要在接口的实现上 耗费很多的精力。 基于此，本文详细地介绍了 PSCAD 和Simulink 接口的实现方法和实现过程。 1 接口原理
2 PSCAD 设置 2．1 系统参数设置
首先， 在 PSCAD 的 Edit 中的 Workspace Settings 中，把 所装的 Fortran 和 Matlab 的版本设置好，注意 Matlab 选项中的 版本和路径都要设置。 设置完后就可运行自带的跟 Matlab 接口 的例子。 其次，在需要接口的项目中设置，即在其 Circuit 画布上 右键单击选 Project Settings，然后在 Link 中把 Link this simulation．．．Matlab 选中。 这些参数的设置确保 PSCAD 和 Matlab 的正确连接。 系统中和 Matlab 相关联的部分设置完后，就可以 进行接口自定义元件的设置了。 2．2 接口自定义元件设计
图4仿真结果图5结束语本文从pscadsimulink接口的原理具体实现和仿真举例几方面对pscad和simulink的混合仿真接口做了详细的阐述以望使初学者能迅速掌握接口方法节约大量的学习时间从而把个人精力放到仿真本身以达到事半功倍的效果
《工业控制计算机》2009 年 22 卷第 2 期
33
PSCAD 与 Simulink 接口的工程实现
接 口 自 定 义 元 件 包 括 Graphic、Parameters 和 Script 三 部 分的设计，这三个部分是相辅相成的。 因为 PSCAD 根据变量名 区别变量， 在设置的时候应该瞻前顾后以确保同一变量的变量 名要保持一致。
在 Circuit 画布界面的空白处右键单击， 选择 Create New Component， 即弹出元件自定义向导。 根据变量的输入输出类 型、数据类型、维数填写完毕，一个自定义元件的外壳便生成了。 下面就元件内部的设置做详细说明。 2．2．1 Graphic
Parameters 的作用是提 供 自 定 义 元 件 的 一 些 参 数 的 设 置 。 它提供该元件在使用时可修改参数的界面。 当自定义元件内部 设 计 完 成 后 ， 可 在 Circuit 画 布 上 修 改 它 所 提 供 的 参 数 。 完 成 Graphic 画 图 后 ，选 到 Parametes 界 面 后 ，即 可 进 行 相 关 操 作 。 在编辑菜单上点 New Category， 弹出 Category 属性， 点 OK 后出现分类布，在上面右键点击选 New Control，可以 选 不 同 的
PSCAD 与外部数据交换通过自定义 元 件 来 实 现 。 PSCAD 内 有 两 个 Fortran 文 件 DSDYN （ 数 字 仿 真 动 态 子 程 序 ） 和 DSOUT（数字仿真输出子程序），通过对这两个文件 的 代 码 编 写 来实现自定义元件与 PSCAD 的数据交换。 在和 Simulink 接口 的时候先在 PSCAD 中建立自定义元件 ， 然 后 在 自 定 义 元 件 中 使 用 DSDYN 文 件 ，通 过 它 调 用 子 程 序 “SIMULINK＿INI”， 该 子 程 序 通 过 Fortran 的 API 接 口 功 能 启 动 Matlab 引 擎 而 打 开 Simulink 文件。 然后把 EMTDC （PSCAD 为 EMTDC 的图形界 面 ） 里 面 的 数 据 通 过 Simulink 的 Workspace I ／ O 参 数 传 递 给 Simulink。 之后再把 Simulink 仿真后的输出变量传送到 EMTDC 中。 由于 EMTDC 和 Simulink 之间仿真是同步仿真，所以可以保 证仿真结果的精确性。 其接口的内部结构如图 1 所示。
图 1 PSCAD 和 Simulink 接口内部结构 要实现接口功能，必须另行安装 Fortran 编译器，PSCAD 自 带的免费 GUN Fortran 77 编译器不支持该功能。 文 中 软 件 所 用的版本为 PSCAD4．2．0、Compaq Visual Fortran6．6 和 MATLAB6．5，各 个 版 本 不 同 ，可 能 在 操 作 上 会 有 微 小 的 不 同 。
Abstract This paper mainly introduces the principle and the implementation of PSCAD and Simulink interface．Combined with legend,it focuses on the design of custom interface module in the PSCAD simulation environment and the design parameters of a variety of settings．Finally, this paper verifies the correctness and practicality of the methods through simulation． Keywords:PSCAD,Simulink,Interface
图 3 PSCAD 及 Simulink 仿真电路图 仿真结果如图 4 所示。
图 4 仿真结果图 5 结束语
本文从 PSCAD ／ Simulink 接口的原理、 具体实现和仿真举 例几方面对 PSCAD 和 Simulink 的混合仿真接口做了详细的阐 述，以望使初学者能迅速掌握接口方法，节约大量的学习时间， 从而把个人精力放到仿真本身，以达到事半功倍的效果。 另外文 中所介绍的一些具体操作可能会有好几种实现方式， 本文重点 是介绍如何实现接口连接，所以具体操作只选用了其中的一种。
Graphic 的作用是设计自定义 元 件 的 外 观 ， 以 及 修 改 输 入 输出数列的名称和维数。 这里主要用到的是输入输出数列性质 的修改。 在自定义 元 件 上 右 键 选 择 Edit Definition 便 自 动 进 入 Graphic 界面。 双击绿色的节点，弹出 Connection 对话框，在这 里 可 以 根 据 具 体 情 况 修 改 输 入 输 出 性 质 。 注 意 里 面 的 Symbol 输入的名字是数列名，要和脚本代码里面保持一致。 与图 2 一致 的 Graphic 中 输 入 数 列 名 设 置 为 INPUT、2 维 ； 输 出 设 置 为 OUTPUT、1 维。 2．2．2 Parameters
最后就是为元件输出数据定义空间并把输出指针归位。 注 意，如果输入数据类型不同，那么在输入输出数据空间定义以及 指针归位的时候需要根据类型分别进行。
至次， 自定义元件的内部设置已经完成。 可以回到 Circuit 画 布 进 行 Matlab ／ Simulink 文 件 的 路 径 、 文 件 名 和 接 口 调 用 频 率的设置了。 3 Simulink 脚本设置 类型。 这里主要用到 Text Field 和 Input Field。 前者用来设置 MatlabB ／ Simulink 路径和文件名， 后者用来改变调用 Simulink 文件的速度。 与例子图 2 一致的路径、文件的 Text Field 属性里 面 Symbol 分别设置为 Path 和 Name；Input Field 的设置为 Enabl，这里一定要把 Allow Signal Names 选上以便用变量名提取 频率发生器产生的控制信号。 路径、文件名和控制信号名等参数 可以在 Default 默认属性里面设置，也可以不设置，等元件内部定 义好以后到 Circuit 画布那里根据具体文件所在位置而输入。 2．2．3 Script
Project－realization of PSCAD and Simulink Interface
乐丽琴 （黄河科技学院信息工程学院电子信息工程系，河南 郑州 450063） 杨小品 （武汉大学，湖北 武汉 430072）
摘要 介绍了 PSCAD 与 Simulink 接口的原理及实现方法。 结合图例重点介绍了 PSCAD 仿真环境中接口自定义模块的设计 及各种参数的设置，最后通过仿真验证了该方法的实用性和正确性。 关 键 词 ：PSCAD，Simulink ， 接 口
为 输 入 参 数 定 义 空 间 并 准 备 把 它 传 送 到 Simulink 中 ， 如 part2 所 示 ， 这 里 的 参 数 个 数 （3） 和 输 入 端 口 INPUT 对 应 着 Graphic 的设置。 之所以多一个时间是因为 Simulink 中接收数 列的第一列默认为时间。 I＿CNT 为内部变量，为定义数据空间提 供循环数，一般来为变量数。 变量类型不同的话应分开定义。 第 五行则是是否调用接口文件的使能设置。
脚本代码主要由用户完成，其自由度比较大。 就本部分所阐 述的主题来讲，接口所要完成的代码在 DSDYN 文件中 添 加 ，只 需要对 DSDYN 文件添加代码。 代码块主要分数据定义、空间定 义、子系统调用等几部分。
首先，要在 script 界面上右键在 Segment Manager 选出 DSDYN，然后选择在 DSDYN 文件中在添加代码，如图 2 所示。 STORAGE 用来定义全局变量，即该自定义元件的输入变量。 有 REAL、 INTEGER、LOGIGAL 和 COMPLE 四种，根据实际情况选用。