跑电磁暂态仿真，风扇狂转半天，最后只等来一句发散报错。

想搭微电网，光伏、储能、逆变器…… 全都要从零手搓？

面对高比例新能源与电力电子化的新型电力系统，传统工具正面临效率与精度的双重挑战。同元软控全新 NPSLibrary(New Power System) 新型电力系统模型库正式推出，为相关场景提供更高效的建模与仿真支持。

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在全球能源转型与低碳发展深入推进的背景下，电力系统正加速迈向以新能源为主体的新型电力系统，呈现“双高”特性——高比例可再生能源接入、高比例电力电子化装备应用。源网荷储深度耦合、运行形态更复杂，对电磁暂态层面的精细建模与快速验证提出了更高要求。

以前，我们做仿真总是面临一个死结：要精确就慢，要速度就不准。特别是在风光储并网、柔性直流等场景下，源网荷储深度耦合，一旦涉及到高频开关，普通仿真软件经常“卡死”。

现在，NPSLibrary(New Power System)新型电力系统模型库（以下简称“NPS模型库”）打包了一整套“从底层器件到系统级”的解决方案。不管你是做电磁暂态分析、新能源微电网研究，还是搞航天、船舶的动力系统研发，这套模型库都能提供较为完整的模型与案例支撑。

一、产品介绍

NPS模型库，包括电力电子、基础组件、电机库、电力系统等子模型库，共134个模型，27个典型案例。该模型库可应用于电气系统、电机系统、电力电子系统的设计、验证、与优化，用户可根据实际需求搭建所需的系统模型，应用于复杂电气系统快速设计与仿真验证、电机控制策略的开发、电力系统电磁暂态分析等。

二、功能亮点

1.支持电力电子多保真度仿真

提供多种常用的半导体，变换器和发生器模型，支持多种模式选择，包括开关器件、开关函数，平均值以及平均值无整流模式，满足不同速率的仿真需求。无论是做电磁暂态微秒级分析，还是机电暂态秒级趋势预测，都能找到最合适的模式。

2.支持电机运行与优化控制仿真

NPS模型库提供详细的电机本体模型，包括永磁同步电机、电励磁同步电机、鼠笼/绕线异步电机等核心电机模型。且模型库直接集成了三电平逆变器、磁场定向控制（FOC）等常见的控制策略，这意味着可以支持从参数化建模、算法开发到系统级验证的全流程高效开发。

3.支持微电网控制以及潮流初始化仿真

光伏、风机、储能、输配电线路……想搭一个完整的微电网？NPS模型库提供相关的设备模型。不仅设备模型齐全，还内置了典型控制案例，能快速复现常见场景。此外模型库提供了电力系统潮流计算与初始化工具，可快速完成微电网稳态初值构建，为后续的机电暂态、电磁暂态仿真提供精准的起点。相较于传统方式，可显著缩短仿真前期准备时间，降低模型调试成本，为系统设计和稳定性分析提供更高效、可靠的支撑。

4.提供高效的电磁暂态离散求解器

电磁暂态仿真存在开关事件密集、状态变量规模大、系统刚性强的特点，随便一个都能让普通求解器“卡死”。模型库团队专门研发了离散求解器，内嵌内联隐式欧拉与内联隐式梯形算法。这两个名字听起来有点绕，但可以理解为：针对电磁暂态模型的计算特点，在算法实现上进行了专门优化，可有效提升仿真效率，并兼顾计算精度与数值稳定性。

5.提供多种模型、曲线后处理工具

模型仿真结束后，还配备一套包含频谱分析、模型线性化、参数辨识、响应优化等多种专业后处理与分析工具。支持对仿真结果进行快速傅里叶变换（FFT）分析、频率估算、系统响应优化，以改善系统的性能、效率、稳定性和可靠性。

三、应用案例

在MWORKS 2026a中，模型典型案例入口移动至Sysplorer使用手册中。用户访问模型库案例时，需要在软件主页界面单击帮助按钮进入。

案例一：LLC谐振变换器

• 问题描述

现在的充电桩、数据中心电源都在拼“小体积、大功率”。要想缩小体积，就得疯狂提高开关频率，但频率一高，开关元件就会严重发热（即开关损耗），极其影响设备寿命。因此，需要设计一种变换器拓扑，使其能在高频下实现极低的开关损耗，显著提升功率密度，并能在宽电压范围内高效、可靠地工作。

• 解决方案

LLC谐振变换器是一种结合谐振技术与软开关特性的高效电力电子拓扑，其利用谐振电感、谐振电容和励磁电感构成的谐振网络，配合高频开关管，在宽输入电压和负载变化范围内实现高效率电能变换。通过使用新型电力系统模型库可以快速搭建LLC谐振变换电路，对软开关技术进行研究和验证。

• 结果分析

该变换器通过调节开关频率Fs来实现输出电压稳定(本案例目标为24V)，在输入电压(340V)和负载条件(3Ω)下能保持高效运行。该案例可用于验证软开关条件、分析频率调制对输出稳定性的影响，并为高频高功率密度电源设计提供参考。

案例二：VSG控制(虚拟同步机)并离网

• 问题描述

传统的新能源并网逆变器多采用基于锁相环的跟随型控制，自身不具备自主调节能力，一旦脱离大电网（离网状态）便难以维持稳定供电。如何让逆变器既能在并网时主动支撑电网，又能在离网时自主建立稳定的电压和频率，是提升分布式微电网韧性的关键。

• 解决方案

NPS模型库内置了成熟的虚拟同步发电机（VSG）并离网控制方案。该虚拟同步发电机并网系统采用两电平逆变器拓扑结构，通过构网型控制策略实现同步发电机特性模拟。系统核心包含三个关键控制环节：无功励磁调节环实现电压幅值控制，有功-电压环完成频率调节，配合内环电压电流闭环实现快速动态响应。这种控制架构融合了传统同步机的调频调压机制与电力电子变流器的快速响应优势，在维持电网电压/频率稳定性方面表现出色。

• 结果分析

仿真结果表明，在直流侧输入电压为750V、交流网侧电压幅值为311V的工况下，系统能够稳定运行。0.5s时，有功功率指令由20kW上升至30kW，输出有功功率能够较快完成跟踪，体现了所采用控制策略良好的动态响应能力。

案例三：混合储能并网

• 问题描述

高比例可再生能源接入带来了频繁的功率波动，单一类型的储能难以兼顾“快速响应”与“持久供电”。例如，电池能量密度高但响应较慢，超级电容功率密度高但持续时间短。若仅作简单的物理并联，不仅难以发挥各自优势，还容易因频繁充放电缩短设备寿命。

• 解决方案

本案例提供了一套电池与超级电容协同工作的混合储能交流并网系统。核心亮点在于内置的功率分配与能量管理策略：通过低通滤波器，将系统总功率需求自动解耦分配；同时配合超级电容的SOC（荷电状态）五区间精细化管理，实现充放电行为的动态安全调节。

• 结果分析

运行仿真后可直观看到策略的有效性：超级电容主动承担了高频、瞬时的功率突变，而电池则负责平稳输出低频、长期的基础功率。这种控制不仅有效平抑了母线电压波动，还大幅避免了电池承受瞬态大电流冲击，为储能系统的寿命优化提供了参考范本。

案例四：IEEE6节点潮流分析

• 问题描述

潮流分析是电力系统规划、运行与控制的核心计算工具，用于求解网络在稳态下的电压、功率和损耗分布，是保障电力系统经济、可靠、安全运行的基础。对于初入电力系统研究的工程师而言，从头搭建一个包含多种节点类型的标准稳态测试网络，耗时且容易在参数上出错。

• 解决方案

NPS模型库直接集成了经典的IEEE 6节点测试系统模型（包含明确的平衡节点、PV节点和PQ节点）。配合模型库提供的潮流分析与初始化工具，用户可以一键计算基准网络的稳态运行参数。无论是做无功补偿优化、网损评估，还是新能源接入研究，都能快速获得准确的量化指标。

• 结果分析

在10kV基准电压和70MW负载设定的工况下，利用模型库潮流稳态初始化工具，仿真启动后节点电压、电流快速进入预期稳态，减少了传统暂态启动过程中的过渡扰动。该实例对研究多个节点的系统潮流分析具有一定指导意义。

四、建模仿真注意事项

当我们使用新型电力系统模型库仿真建模的过程中，可能会遇到参数设置或建模的问题，进而对模型的调试感到无从下手。为此，以下列出了一些常见的注意事项。

1.三相接口和单相接口的连接方式

在电气系统搭建模型连线中要注意不要将单相接口和三相电接口直接相连，因为三相接口和单相接口不互通，可以加入转换接口模型，对应接口类型加入正确的转换接口模型，例如PlugToPin_p或者PlugToPins_p。采用PlugToPin时参数面板m为多相接口的总相数，k为电路需要连接的某一相，例如三相系统中m=3，k分别等于1、2、3代表A、B、C三相。采用PlugToPins时直接在弹出页面中选择需要连接的某一相。参数面板连接方式如下图所示：

两种电气连接方式示意图

2.模型维度设置

在电力系统控制策略验证仿真过程中，经常会出现多输入多输出或多输入单输出的情况，有时需要将多个通道合并输出。面对这种情况，可以采用三种解决方案：

• 在组件属性更改模型维度：右击模型，点击属性，在组件属性编辑框的名字后加数组维度，如下图所示，如果是维度为6的矢量模型接口，则在模型名字后加[6]。同样地，也可以自定义子系统输入输出接口的输出维度。
  

  

组件属性更改模型维度示意图

• 在文本代码的组件代码后添加数组维度：如下图所示，在gain组件代码名字后面加数组维度[2]，这样在连接的时候会自动跳出弹窗，选择需要连接的维度。文本代码更改模型维度示意图
• 使用组件：使用单输入多输出组件将模型扩展至矢量模型，用户可自定义配置组件的输出维度参数，类似总线功能。

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  组件修改模型维度示意图

3.电路连接规则

进行电路系统建模时，回路需要接地，接地提供了一个参考点，用于测量和比较其他电压信号。如果使用变压器模型，变压器两侧回路需分别接地。需要注意的是，在选用电力电子平均值模型时，也需要注意接地问题。

变压器两侧接地示意图

4.电路仿真设置要求

在有频率周期信号的仿真模型中，例如交流系统、带有脉冲控制开关电路系统，在仿真时为使信号不失真，一般将仿真步长取信号源周期T的1/10以上，即为步长≤T/10。此外，模型库推荐使用离散求解算法，内联隐式欧拉求解，仿真步长和模型的采样步长需要保持一致。

仿真步长影响示意图

5.使用环境

NPS模型库依赖MWORKS.Sysplorer 2026a及以上版本，为了使用该模型库，用户需要申请并获取相应的授权许可（License）。

五、后续规划

后续我们将持续升级该模型库，提供更多的功能优化和新场景支持，用以适应不断发展的技术和业务要求。

六、试用与反馈

搭载 NPS 模型库的 MWORKS.Sysplorer 2026a 平台已正式上线同元软控官网，诚邀广大工程师、科研工作者及相关领域同仁前往下载试用。若你在试用过程中遇到任何问题，或有优化产品质量的宝贵建议，可前往 MoHub 社区（https://mohub.net/home）发帖留言，我们期待聆听每一位使用者的声音。

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