电气工程常用计算机软件简介

　　为了今后在学习中利用计算机分析、计算电气工程问题，，以下对在电气工程中广泛应用的一些数字计算机仿真软件做一简要介绍。

　　MATLAB软件可以方便地完成函数和矩阵计算，也可以对微分方程、代数方程进行数值求解。还可以用任何一种高级语言如 FORTRAN、C语言或PASCAL来编程求解这些方程，也可以调用这些语言中的一些含有特定应用的程序库，如完成积分或矩阵求逆的子程序。MATLAB有多种工具箱，可用来解决某些特定类型的问题。对电气工程最有用的当属Simulink，它是一个非线性动态系统仿真工具箱，由大量的积木式模块组成，采用交互式图形输入，可用于以这些模块为基本单元的控制系统仿直。

　　MATLAB 广泛应用于电气工程领域，也可用于控制系统和信号处理。因此，在学习电气工程课程之前，最好先掌握 MATLAB。

　　SPICE 是美国加州大学 Berkely 分校在20世纪70年代早期为集成电路仿真开发的软件.SPICE是 Simulation Program with Integrated-Circuit Emphasis（面 向 集成电路仿真程序）的首字母缩写词。它是低功率等级电力电子最广泛应用的仿真软件。SPICE有几种商业版本，各版本之间的主要不同点在于可用的模型数和子电路库数、图形预处理和后期处理能力、特性模型规定的难易程度等。有些商用版本设法改善了程序在处理诸如电力电子和电机传动这样的刚性系统时涉及的收敛问题。微机版本的 SPICE称为 PSpice，目前应用最为广泛。

　　PSpice 应用的普遍性有几个原因，容易使用且借助图形预处理器使用就更加方便。国外许多大学课程和电路及电子学方面的大学教科书均编入了基于PSpice 的例子和练习，熟悉 PSpice 有利于在电力电子学课程中使用。

　　由于SPICE是为集成电路仿真开发的，因而在高功率领域应用中有一些局限性。如果电路中或在中有陡的断点，那么电力电子的仿真解就难以收敛，会引起程序中时间步长减到很小的值，从而导致过长的执行时间。如果不分析开关动作细节而只感兴趣于系统性能，SPICE中的器件模型用于电力半导体器件是不够精确的，难以确定的性能模型，也难以与用户根据微分方程定义的模型相连接。

　　由于 PSpice 的应用面广、易于掌握，有大量的可用器件模型库，在今后会继续得到l产沙泛的应用。

　　EMTP是用于电力系统电磁暂态分析的仿真软件。EMTP是 Electro-Magnetic Transjent Program（电磁暂态程序）的首字母缩写。为了对高压直流输电系统仿真，程序中增加了模拟二极管和晶闸管等开关器件的能力。像SPICE软件一样，现在有多种基于EMTP算法的仿真软件已用于个人计算机，如 MicroTran、ATP、PSCAD/EMTDC 等。所有版本的程序都具有BPA（美国邦纳维尔电力局.Bonneville Power Administration）的 EMTP 原版的大部分功能，而新版本都有非常方便的用户界面。

　　EMTP基于梯形积分规则，用伴随模型作为动态元件，用结点法建立方程，用稀疏矩阵和LU 因式分解法来解代数方程。积分步长由用户指定，并在整个仿真中保持不变。和SPICE不同的是，SPICE中的开关用非线性电阻表示，而 EMTP中的开关则表示为;当关断时为开路;接通时为短路，将两个相关联的结点合并为一个。EMTP有一个称之为TACS 和一个称之为 MODEL的模块对仿真。

　　EMTP 是电力系统中高电压等级的电力网络和电力电子仿真应用最广泛的程序，侧重的是系统级的运行情况而不是个别开关的细节。它包含用于变压器相传输线的模型，这些模型是通过现场测试证实的;它也适用于各种电机的模型。二极管、晶闸管和开关模型的通用性，再加上易于应用的，使得 EMTP 成为这方面应用的强大工具。

　　EMTP是一个不断发展的软件，拥有推动其发展的大量资源.因此成为美国电力系统和电力电子仿真方面的工业标准。

　　电气工程常用的软件还有混合信号及混合技术仿真软件Saber、电磁场分析计算软件Ansoft 等。