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简单 Python 控制元件

案例介绍​

本文档通过三个典型算例，介绍在 EMTLab 平台上使用自定义 Python 控制元件的方法：

  • 案例 1： 每时步触发的简单分段函数 Python 元件。
  • 案例 2： 固定频率触发且带有全局变量的阶梯爬坡信号发生器。
  • 案例 3： 外部触发的三相瞬时功率计算元件（多维输入输出）。
注意

公网试用平台暂不支持自定义 Python 元件。

使用方法说明​

  1. 触发方式 Python 元件支持以下三种触发方式：
  • 每时步触发（默认）：每个仿真步都会调用 Python 脚本。
  • 固定频率触发：需新增 Trigger 参数（实数，单位 Hz），设置后仅按指定频率触发执行。
  • 外部触发：将 Trigger 参数类型设为虚拟引脚，Python 代码仅在输入信号上升沿时被触发执行。
  1. 实时性限制
    Python 元件每次调用都需解释执行，复杂逻辑或高频触发时将增加 CPU 开销，影响仿真实时性，建议尽量简化控制逻辑或适当调低触发频率。

算例介绍​

本案例的 Python 控制元件为可调斜率和分段点的分段函数：输入信号小于分段点时执行第一段斜率，大于等于分段点时执行第二段斜率。

调用 Python 分段函数
调用 Python 分段函数

案例中分段函数的输入引脚连接一个时间输入元件，在其输出引脚连接一个输出通道观测输出结果。

参数

参数名键名类型 [单位]描述
斜率1k1实数第一段函数斜率
斜率2k2实数第二段函数斜率
分段点横坐标a实数分段点横坐标
分段点纵坐标b实数分段点纵坐标

引脚

引脚名键名类型维度描述
inputinput输入1 × 1输入
outputoutput输出1 × 1输出

核心代码

简单分段函数
if input < args["a"]:
    output = args["k1"] * input + args["b"] - args["k1"] * args["a"] 
else:        
    output = args["k2"] * input + args["b"] - args["k2"] * args["a"]
return[output]

本案例的 Python 控制元件为阶梯爬坡信号发生器：以固定频率输出递增的阶梯波，使用全局变量存储状态。

调用 Python 阶梯爬坡信号发生器
调用 Python 阶梯爬坡信号发生器

案例中阶梯爬坡信号发生器的输出引脚连接一个输出通道观测输出结果。

参数

参数名键名类型 [单位]描述
TriggerTrigger实数 [Hz]触发频率
InitValueInitValue实数初始值
StepStep实数爬升高度

引脚

引脚名键名类型维度描述
outputoutput输出1 × 1输出

核心代码

阶梯爬坡信号发生器
    global StepMemory
    output = StepMemory
    StepMemory = output + args["Step"]
    return [output]

StepMemory = args["InitValue"]

本案例的 Python 控制元件为三相瞬时功率计算元件：计算三相瞬时有功功率 Ps 与无功功率 Qs，外部信号触发计算。

调用 Python 三相瞬时功率计算元件
调用 Python 三相瞬时功率计算元件

案例中两个正弦发生器分别模拟电压信号和电流信号，电压信号与一个斜坡发生器相乘后输入 Python 三相瞬时功率计算元件，模拟电压不断增大的过程。案例中使用方波发生器的输出作为 Python 元件外部触发的触发信号。

参数

参数名键名类型 [单位]描述
TriggerTrigger虚拟引脚（输入）外部触发信号输入端口（上升沿触发）

引脚

引脚名键名类型维度描述
VV输入3 × 1
II输入3 × 1
PQPQ输出2 × 1

核心代码

三相瞬时功率计算
import math    
Ps = V[0]*I [0] + V[1]*I [1] + V[2]*I [2]
Qs = (( V[1]*I [2] - I[1]*V [2] ) + ( V[2]*I [0] - I[2]*V [0] ) + ( V[0]*I [1] - I[0]*V [1] ))/(-math.sqrt(3))
return [[Ps,Qs]]

算例仿真测试​

仿真结果如下，可以看出分段函数曲线的拐点位于 (2, 2)，两段斜率分别为 1 和 6，曲线的分段点和斜率与设置参数一致。

Python 分段函数输出结果
Python 分段函数输出结果

仿真结果如下，可以看出阶梯爬坡信号发生器的输出为每秒上升 20，从 10 开始的阶梯波形。

Python 阶梯爬坡信号发生器输出结果
Python 阶梯爬坡信号发生器输出结果

仿真结果如下，可以看出三相瞬时功率计算元件每 0.1 s 计算一次瞬时有功 Ps 和瞬时无功 Qs，结果与触发频率保持一致。

Python 三相瞬时功率计算元件输出结果
Python 三相瞬时功率计算元件输出结果

算例文件下载链接​

案例 1 算例文件下载：model_admin_Python_Test_Case1.zip
案例 2 算例文件下载：model_admin_Python_Test_Case2.zip
案例 3 算例文件下载：model_admin_Python_Test_Case3.zip
文件密码：cloudpss123

附：修改及调试日志​

  • 20250716 编写案例文档