Đồ án Ứng dụng phần mềm PSIM mô phỏng mạch điện tử công suất – Tài liệu, Luận văn

Tài liệu Đồ án Ứng dụng phần mềm PSIM mô phỏng mạch điện tử hiệu suất : 0 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ * * * * * * * * * * ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài : ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSIM MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Sinh viên thực thi : LƯƠNG VĂN THÁI NGUYỄN KHẮC NGỌC Lớp : 05C Đ TĐH2 Nghành : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN Chuyên ngành : TỰ ĐỘNG HÓA Khoa : ĐIỆN Giáo viên hướng dẫn : LÊ THỊ MAI HẢI DƯƠNG – 2012 1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên học viên / sinh viên : Lương Văn Thái, Nguyễn Khắc Ngọc Lớp : 05 TĐH2 Khóa : 05 Chuyên ngành : Tự động hóa. Ngành : Công nghệ kỹ thuật điện Ngày giao đề tài : 02/5/2012 Ngày hoàn thành xong : 16/7/2012 Giáo viên hướng dẫn : Lê Thị Mai Tên đề tài : Ứng dụng phần mềm PSIM mô phỏng mạch điện tử hiệu suất. Điều kiện cho trước : – Mạch chỉnh lưu không tinh chỉnh và điều khiển – Mạch chỉnh lưu có tinh chỉnh và điều khiển. Thuyết minh ( trách nhiệm ) : Chương 1. Tổng quan về một số ít phần mềm mô phỏng mạch điện tử công …

75 trang

| Chia sẻ : hunglv

| Lượt xem: 1983

| Lượt tải : 1

Bạn đang xem trước 20 trang mẫu tài liệu Đồ án Ứng dụng phần mềm PSIM mô phỏng mạch điện tử công suất, để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

0 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ * * * * * * * * * * ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài : ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSIM MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Sinh viên triển khai : LƯƠNG VĂN THÁI NGUYỄN KHẮC NGỌC Lớp : 05C Đ TĐH2 Nghành : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN Chuyên ngành : TỰ ĐỘNG HÓA Khoa : ĐIỆN Giáo viên hướng dẫn : LÊ THỊ MAI HẢI DƯƠNG – 2012 1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên học viên / sinh viên : Lương Văn Thái, Nguyễn Khắc Ngọc Lớp : 05 TĐH2 Khóa : 05 Chuyên ngành : Tự động hóa. Ngành : Công nghệ kỹ thuật điện Ngày giao đề tài : 02/5/2012 Ngày hoàn thành xong : 16/7/2012 Giáo viên hướng dẫn : Lê Thị Mai Tên đề tài : Ứng dụng phần mềm PSIM mô phỏng mạch điện tử hiệu suất. Điều kiện cho trước : – Mạch chỉnh lưu không điều khiển và tinh chỉnh – Mạch chỉnh lưu có tinh chỉnh và điều khiển. Thuyết minh ( trách nhiệm ) : Chương 1. Tổng quan về một số ít phần mềm mô phỏng mạch điện tử hiệu suất Chương 2. Giới thiệu về phần mềm PSIM Chương 3. Ứng dụng phần mềm PSIM mô phỏng mạch điều khiển và tinh chỉnh chỉnh lưu Bản vẽ : Sử dụng Powerpoint để trình chiếu những bản vẽ. Thành Phố Hải Dương, ngày02 tháng 5 năm 2012 TRƯỞNG KHOA Nguyễn Xuân Ứng 2 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ……………………………………………………………………………………….. 4 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ……………………………………………………………… 5 1.1 Phần mềm TINA ( Toolkit for Interative Netword Analysis ) …………………. 5 1.2. Phần mềm PSPICE ( Power Simulation Program with Intergrated Circuit Emphases ) ………………………………………………………………………………. 6 1.3. Phần mềm Matlab / Simulink …………………………………………………………… 7 1.4. Phần mềm PSIM ( Power Electronics Simulation Software ) ……………. 9 CHƯƠNG II. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM PSIM ……………………………… 11 2.1. Giới thiệu tổng quan về phần mềm PSIM ………………………………………… 11 2.1.1. Giới thiệu chung ……………………………………………………………………… 11 2.1.2. File Menu ………………………………………………………………………………. 11 2.1.3. Edit Menu ………………………………………………………………………………. 12 2.1.4. View Menu ……………………………………………………………………………… 13 2.1.5. Subcircuit Menu ……………………………………………………………………… 13 2.1.6. Simulate Menu ………………………………………………………………………… 14 2.1.7. Option Menu …………………………………………………………………………… 14 2.1.8. Window Menu …………………………………………………………………………. 14 2.2. Giới thiệu những thành phần trong PSIM ………………………………………………….. 14 2.2.1. Thư viện Power ( Power Library ) ………………………………………………. 14 2.2.2. Một số thành phần mạch điều khiển và tinh chỉnh ( Control ) …………………………… 18 2.2.3. Thư viện Other ……………………………………………………………………… 21 2.2.4. Thư viện Sources ( Nguồn ) ……………………………………………………. 22 2.3. Các bước triển khai mô phỏng mạch điện tử hiệu suất ………………………. 23 2.4. Ví dụ mô phỏng ……………………………………………………………………………. 23 2.4.1. Mô phỏng mạch chỉnh lưu dùng Điôt. ……………………………………….. 23 2.4.2. Mô phỏng mạch chỉnh lưu dùng Thyristor ………………………………….. 29 CHƯƠNG III. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSIM THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN …………………………………………………………………………………………………. 36 3.1. Giới thiệu chung về mạch tinh chỉnh và điều khiển ………………………………………………. 36 3.1.1. Khâu đồng bộ hoá và phát sóng răng cưa ………………………………….. 37 3.1.2. Khâu so sánh ………………………………………………………………………….. 40 3.1.3. Khâu sửa xung ………………………………………………………………………… 42 3.1.4. Khâu khuếch đại xung ……………………………………………………………… 44 3.2. Các loại sơ đồ chỉnh lưu có điều khiển và tinh chỉnh …………………………………………….. 46 3.2.1. Chỉnh lưu một pha dùng máy biến áp có điểm giữa. Tải trở cảm ( R, L ) ………………………………………………………………………………………………………. 46 3.2.2. Chỉnh lưu cầu một pha dùng thyristor. Tải ( R, L ) ………………………. 49 3.2.3. Chỉnh lưu tia 3 pha dùng thyristor …………………………………………….. 50 3.2.4. Chỉnh lưu cầu 3 pha dùng thyristor …………………………………………… 53 3.3. Mô phỏng mạch điều khiển và tinh chỉnh cho sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha bán tinh chỉnh và điều khiển ………………………………………………………………………………………………….. 55 3 3.3.1. Mô phỏng trên phần mềm PSIM ……………………………………………….. 55 3.3.2. Thực nghiệm …………………………………………………………………………… 62 KẾT LUẬN ………………………………………………………………………………………….. 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………………………………………….. 74 4 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, quy mô hóa trở thành giải pháp rất hiệu suất cao trong điều tra và nghiên cứu khoa học, trong trong thực tiễn sản xuất cũng như trong Giao hàng giảng dạy và học tập. Trên thị trường quốc tế cũng đã Open rất nhiều phần mềm Thiết kế – Mô phỏng mạch điện tử hiệu suất. Có thể kể ra những phần mềm như : PSPICE, TINA, MATLAB, SIMSEN, SUCCES, PSIM … Các phần mềm này chính là công cụ để giúp những kỹ sư, những nhà phân phối tối ưu hóa việc làm của mình, từ đó tạo ra những loại sản phẩm điện tử đúng chuẩn, đáng an toàn và đáng tin cậy và giá tiền thấp. Để cung ứng về nhu yếu thực tiễn đặt ra chúng em lựa chọn đề tài tốt nghiệp “ Ứng dụng phần mềm PSIM mô phỏng mạch điện tử hiệu suất ”. Với những tiềm năng sau : – Giới thiệu về phần mềm và ứng dụng của phần mềm PSIM – Giúp sinh viên sử dụng phần mềm này để hiểu rõ hơn triết lý đã học. – Phục vụ cho mục tiêu điều tra và nghiên cứu, học tập để nâng cao trình độ của bản thân. Đồ án được trình diễn thành 3 chương : Chương 1 : Tổng quan về một số ít phần mềm mô phỏng mạch điện tử hiệu suất. Chương 2 : Giới thiệu về phần mềm PSIM. Chương 3 : Ứng dụng phần mềm PSIM phong cách thiết kế mạch tinh chỉnh và điều khiển. Trong quy trình làm đồ án, với sự tìm tòi và nghiên cứu và điều tra của bản thân, đặc biệt quan trọng là sự trợ giúp rất nhiệt tình của cô giáo Lê Thị Mai chúng em đã hoàn thành xong đồ án này. Tuy nhiên do thời hạn nghiên cứu và điều tra còn hạn chế, nên đồ án này của chúng em không tránh khỏi những thiếu xót. Em rất mong nhận được sự góp phần quan điểm của những thầy cô và những bạn để đồ án của chúng em hoàn thành xong hơn. Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực thi Lương Văn Thái 5 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ MỘT SỐ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 1.1 Phần mềm TINA ( Toolkit for Interative Netword Analysis ) Đây là phần mềm chuyên sử dụng cho nghiên cứu và phân tích mạch điện, mạch điện tử dạng tựa như và xung số, mạch điện tử hiệu suất do hãng designsoft đưa ra thị trường. TINA có thanh công cụ đặc trưng là những thành phần mô phỏng mạch, được chia làm 8 tính năng chính : thành phần cơ bản ( Basic components ), thống kê giám sát ( Meters ), nhóm nguồn ( Sources ), linh phụ kiện bán dẫn ( Semiconductors ), mạch cổng ( Gate ), mạch lật flip-flop ( flip-flop ), mạch logic ( logic IC ). Đối với mạch phân tích điện tử hiệu suất thì hay dùng nhất 4 nhóm đầu, trong đó đặc trưng chính biểu lộ ở nhóm nguồn và nhóm cá thành phần bán dẫn. Nhưng nhóm quan trọng hơn cả là quy mô những linh phụ kiện bán dẫn : điốt, transitors, tiristo, triac, điăc. Điểm độc lạ của những mô phỏng trong TINA so với quy mô cùng loại trong MATLAB là chúng được thiết kế xây dựng theo thực chất hoạt động giải trí vật lý bán dẫn biểu lộ bằng những phương trình với nhiều tham số đặc trưng, do đó quy mô mô phỏng rất sát đặc tính Vôn-Ampe thực của chủng loại đó. Vì vậy để đưa vào mạch một bóng bán dẫn đơn cử cần phải biết khá nhiều tham số của nó, điều này không phải khi nào cũng biết được. Để thuận tiện cho người sử dụng, thư viện của TINA có sẵn hàng trăm loại bóng thông dụng trên thị trường với những tham số chuẩn do nhà sản xuất cung ứng. Hình 1.1. Giao diện chính của phần mềm TINA Phần mềm TINA có nhiều ưu điểm như : dễ sử dụng, đây là 1 công cụ hiệu suất cao cao. 6 Phần mềm được kiến thiết xây dựng với nhiều phần tương tác với nhau, người phong cách thiết kế hoàn toàn có thể vẽ mạch bằng sơ đồ nguyên tắc và chuyển sang dạng mạch in, quan sát mạch in dưới dạng 3D và xuất ra tập tin hình ảnh để gởi đến đơn vị sản xuất … Sự tương tác cao, rất đầy đủ tính năng và dễ sử dụng đã làm cho phần mềm TINA chiếm lợi thế hơn những phần mềm phong cách thiết kế mạch khác lúc bấy giờ … 1.2. Phần mềm PSPICE ( Power Simulation Program with Intergrated Circuit Emphases ) PSPICE là phần mềm mô phỏng mạch điện – điện tử trường Đại học tổng hợp California ở Berkeley phát minh sáng tạo ra. Hiện nay PSPICE được xem là một trong những phần mềm mô phỏng mạch điện – điện tử mạnh và phổ cập trên quốc tế. Có thể nói rằng trong nghành mô phỏng mạch điện tử PSPICE cũng thông dụng như MATLAB trong mô phỏng mạng lưới hệ thống tự động hóa. Phần mềm này được cho phép người dùng thiết lập quy mô thành phần của mình theo khuynh hướng nghiên cứu và điều tra riêng, mở ra năng lực to lớn cho những chuyên viên trong nghành điện tử hiệu suất. Đây là loại sản phẩm mới nhất, nhằm mục đích tổng hợp những tiến trình phong cách thiết kế sản xuất mạch điện tử : kiến thiết xây dựng mạch nguyên tắc, mô phỏng, chuyển mạch nguyên tắc mạch sang mạch in, đổ sang máy làm mạch in … Thư viện của PSPICE rất lớn, lên đến hàng chục nghìn linh phụ kiện điện tử, bóng bán dẫn, vi mạch IC của rất nhiều hãng trên quốc tế, thế cho nên rất thuận tiện khi phong cách thiết kế hay khảo sát mạch sử dụng những linh phụ kiện có sẵn trong thư viện và thiết kế xây dựng những quy mô riêng, tự thiết lập thư viện riêng ship hàng mục tiêu của mình. Giống như TINA, trong PSPICE có sẵn rất nhiều loại nguồn điện để người khảo sát sử dụng ( nguồn điện áp, dòng điện một chiều, nguồn điện hình sin, dạng sóng theo hàm mũ, nguồn tín hiệu điều chế tần số ) và 4 nguồn phụ thuộc vào cơ bản. Ngoài ra còn có công tắc nguồn điện tử được tinh chỉnh và điều khiển bằng điện áp hoặc bằng dòng điện. Các nghiên cứu và phân tích chính là đặc tính truyền đạt, đặc tính tần số, điểm thao tác một chiều, đặc tính động. Trong mô phỏng mạch điện tử hiệu suất quan trọng nhất là nghiên cứu và phân tích động ( Transient analysis ). Trong PSPICE chính sách nghiên cứu và phân tích này thường tốn thời hạn tính của PC, khi mạch phức tạp hoặc thời hạn khảo sát lớn, dung tích của file tài liệu này hoàn toàn có thể lên đến hàng trăm MB. Vì vậy khi chương trình đang chạy ta hoàn toàn có thể tạm dừng chương trình để theo dõi và kiểm tra sơ bộ nếu thấy không đạt thì ngắt hẳn chương trình để sửa đổi .. 7 Hình 1.2 Giao diện của phần mềm PSPICE 1.3. Phần mềm Matlab / Simulink Matlab là phần mềm được phổ cập ở mức độ toàn thế giới. Hiện nay ở nước ta, Matlab cũng khá quen thuộc trong nghành tinh chỉnh và điều khiển và tự động hóa. Tuy nhiên từ phiên bản 5.3 của Matlab mới được cho phép xâm nhập vào nghành điện tử hiệu suất ( Power electronic ). Đây là phần mềm bổ trợ của mục “ power system blockset ” nằm trong phần simulink. Trong đó đưa ra quy mô những thành phần bán dẫn là : tiristo, điôt, GTO, MOSFET và ideal switch. Tất cả những thành phần này đều được mô phỏng như một mạch gồm điện trở mắc tiếp nối đuôi nhau điện cảm khi ở trạng thái dẫn dòng điện, còn khi không dẫn dòng thì tương ứng đứt mạch ( tổng trở bằng vô hạn ), ngoài những luôn có mạch RC đấu song song. Bằng cách ghép từng hình theo một sơ đồ đơn cử nào đó, hoàn toàn có thể thiết lập một thư viện những mạch điện tử hiệu suất theo ý muốn ( thí dụ như mạch chỉnh lưu cầu hoặc mạch băm xung, … ) 8 Hình 1.3. Giao diện của phần mềm MATLAB Phần mềm mô phỏng bằng Simulink rất thuận tiện khi cần nghiên cứu và phân tích và khảo sát ở góc nhìn mạng lưới hệ thống, nhất là với mạng lưới hệ thống kín, ở đó mạch điện tử hiệu suất chỉ là một khối của mạng lưới hệ thống. Trong simulink, những van được mô phỏng hoặc như một khoá lý tưởng, hoặc như một điện trở hai trạng thái. Như vậy, thành phần bán dẫn mô phỏng không phản ánh đúng chuẩn đặc tính Vôn-ampe của chúng nữa tuy nhiên điều đó không ảnh hưởng tác động đến thực chất của mạng lưới hệ thống được điều tra và nghiên cứu, mặt khác lại giảm được đáng kể thời hạn tính máy. Lưu ý rằng trong simulink, những xung tinh chỉnh và điều khiển cho những van là tín hiệu mức logic 0/1, không phải là điện áp điều khiển và tinh chỉnh hay dòng tinh chỉnh và điều khiển cho van nên không cần quan tâm về phương diện cách ly giữa lực và điều khiển và tinh chỉnh. 9 Hình 1.4. Giao diện của SIMULINK 1.4. Phần mềm PSIM ( Power Electronics Simulation Software ) PSIM là phần mềm mạch do hãng LAB-VOLT ( Hoa Kỳ ) – Một trong những nhà phân phối những thiết bị dạy học nổi tiếng viết và đưa ra thị trường. Đây là phần mềm không chỉ mạnh trong học tập, giảng dạy mà còn là tài liệu cơ bản cho những kỹ sư khi nghiên cứu và điều tra, nghiên cứu và phân tích, khai thác mạch điện tử hiệu suất, những mạch điều khiển và tinh chỉnh tựa như và số, cũng như trong hệ truyền động xoay chiều ( AC ), một chiều ( DC ). 10 PSIM chạy trong môi trường tự nhiên Microsoft Windows 98 / NT / 2000 / XP với nhu yếu bộ nhớ RAM tối thiểu là 32 MB. Chương trình phong cách thiết kế mạch của PSIM là một chương trình có tính tương tác cao giữa giao diện của những thư mục và phần mềm soạn thảo mạch điện với người sử dụng. Các thành phần của mạch được chứa trong menu Elements. Các thành phần được chia thành bốn nhóm là : Phần tử mạch hiệu suất ( Power ), thành phần mạch điều khiển và tinh chỉnh ( Control ), thành phần nguồn ( Sources ) và những thành phần khác ( Others ). Thư viện trong PSIM gồm có hai phần : Thư viện hình ảnh ( PSIMimage. lib ) và thư viện list ( PSIMLIB ). Thư viện list không hề sửa đổi được, nhưng thư viện hình ảnh hoàn toàn có thể sửa đổi hoặc tạo lập một thư viện hình ảnh riêng cho người sử dụng. Hình 1.5. Giao diện của phần mềm PSIM Nhìn chung, PSIM được nhìn nhận là một phần mềm dễ sử dụng, trực quan, dung tích nhẹ và khá mạnh trong nghành nghề dịch vụ Điện tử hiệu suất. PSIM có ưu điểm mô phỏng độc lập mạch lực vì những khối điều khiển và tinh chỉnh đã được thiết kế xây dựng sẵn, ta chỉ việc lắp ghép. Vì vậy, em lựa chọn đề tài đồ án là : Ứng dụng phần mềm PSIM mô phỏng mạch điện tử hiệu suất 11 CHƯƠNG II. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM PSIM 2.1. Giới thiệu tổng quan về phần mềm PSIM 2.1.1. Giới thiệu chung PSIM gồm có 3 chương trình : – PSIM Schematic : chương trình phong cách thiết kế mạch. – PSIM Simulator : chương trình mô phỏng. – PSIM VIEW : chương trình hiển thị đồ thị sau khi mô phỏng PSIM trình diễn một mạch điện trên 4 khối : Hình 2.1. Biểu diễn một mạch điện trên PSIM – Power circuit : Mạch động lực. – Control circuit : Mạch tinh chỉnh và điều khiển. – Sensors : Hệ cảm ứng. – Switch controllers : Bộ tinh chỉnh và điều khiển chuyển mạch. Mạch động lực gồm có những van bán dẫn hiệu suất, những thành phần RLC, máy biến áp lực đè nén và cuộn cảm san bằng. Mạch tinh chỉnh và điều khiển sẽ được trình diễn bằng những sơ đồ khối, gồm có cả những thành phần trong miền S, miền Z, những thành phần logic ( ví dụ như những cổng logic, flip-flop ) và những thành phần phi tuyến ( ví dụ bộ chia ). Các thành phần cảm ứng sẽ đo những giá trị điện áp, dòng điện trong mạch lực để đưa những tín hiệu đo này về mạch điều khiển và tinh chỉnh. Sau đó mạch điều khiển và tinh chỉnh sẽ cho những tín hiệu đến bộ tinh chỉnh và điều khiển chuyển mạch để tinh chỉnh và điều khiển quy trình đóng cắt những van bán dẫn trong mạch lực. 2.1.2. File Menu Menu File gồm có những tính năng sau đây : 12 – New : Tạo một mạch mới – Open : Mở một mạch hiện có – Close : Đóng hành lang cửa số mạch hiện tại – Close All : Đóng tổng thể những hành lang cửa số mạch – Save : Lưu mạch hiện tại – Save As : Lưu mạch hiện tại vào một tên khác nhau – Save All : Lưu tất cả những mạch – Print : In mạch – Print Preview : Xem trước bản in – Print Selected : In một phần của mạch chọn – Print Selected Preview : Xem trước những phần mạch được lựa chọn để in – Print Page Setup : Thiết lập trang in – Printer Setup : Thiết lập máy in – Exit : Thoát khỏi chương trình PSIM 2.1.3. Edit Menu Menu Edit gồm có những tính năng sau đây : – Undo Delete : Undo Xóa – Cut : Hủy bỏ những khối mạch được lựa chọn và lưu nó vào bộ đệm – Copy : Sao chép một khối mạch được lựa chọn – Paste : Dán những khối mạch được lựa chọn – Select All : Chọn hàng loạt những mạch – Text : Đặt văn bản – Wire : Đi dây – Laber : Đặt một nhãn – Attributes : Chỉnh sửa những thuộc tính của một thành phần – Disable : Vô hiệu hoá một thành phần hoặc một phần của một mạch – Enable : Kích hoạt những yếu tố hoặc mạch đã được vô hiệu trước đó – Rotate : Xoay những yếu tố lựa chọn hoặc khối – Flip L / R : Lật trái / phải của thành phần được chọn – Flip T / B : Lật trên / dưới của thành phần được lựa chọn – Find : Tìm một thành phần dựa vào loại và tên của nó – Find Next : Tìm những thành phần tiếp theo của cùng loại – Edit Library : Chỉnh sửa những thư viện PSIM 13 2.1.4. View Menu Menu View gồm có những công dụng sau đây : – Status Bar : Kích hoạt hoặc vô hiệu màn hình hiển thị hiển thị trạng thái – Toolbar : Kích hoạt hoặc vô hiệu màn hình hiển thị hiển thị thanh công cụ – Element Toolbar : Kích hoạt hoặc vô hiệu hóa thanh công cụ thành phần. Các thanh công cụ thành phần tàng trữ những thành phần PSIM thường được sử dụng. – Recently Used Element List : Danh sách – Recently Used Element List : Danh sách cho thấy những yếu tố được sử dụng gần đây nhất – Zoom in : Phóng to – Zoom out : Thu nhỏ – Fit to Page : Phù hợp với mạch hàng loạt màn hình hiển thị – Zoom in Selected : Phóng to một vùng được chọn – List Element : Liệt kê những yếu tố của mạch 2.1.5. Subcircuit Menu Subcircuit Menu gồm có những tính năng sau đây : – New subcircuit : Thiết lập một mạch phụ mới. – Load subcircuit : Tải xuống một mạch phụ đã có, mạch phụ này sẽ hiển thị trên màn hình hiển thị như một khối. – Edit subcircuit : Soạn thảo size tên file của mạch phụ. – Set size : Cài đặt độ lớn của mạch phụ. – Place port : Đặt vị trí cổng liên kết giữa mạch chính với mạch phụ. – Display port : Hiển thị cổng liên kết của mạch phụ. – Edit default variable list : Soạn thảo list những thông số kỹ thuật mặc định trên mạch phụ. – Edit image : Soạn thảo hình ảnh của mạch phụ. – Display subcircuit name : Hiển thị tên của mạch phụ. – Show subcircuit ports : Hiển thị tên cổng của mạch phụ trong mạch chính. – Hide subcircuit ports : Không cho hiển thị tên cổng của mạch phụ trong mạch chính. – Subcircuit list : Danh sách tên file của mạch chính và mạch phụ. 14 – One page up : Quay trở lại mạch chính, khi đó mạch phụ sẽ được lưu tự động hóa. – Top page : Nhảy từ mạch phụ ( mức thấp ) lên mạch chính ( mức cao ) được cho phép sử dụng thuận tiện khi có chiều mạch phụ. 2.1.6. Simulate Menu Simulate Menu gồm có những công dụng sau đây : – Simulation control : Kiểm soát thời hạn mô phỏng – Run PSIM : Chạy mô phỏng mạch – Run SIMVIEW : Chạy màn hình hiển thị hiển thị sóng – Arrange SLINK Nodes : Sắp xếp Slink Nodes Sắp xếp thứ tự của những nút SLINK_IN và SLINK_OUT 2.1.7. Option Menu Menu Option gồm có những công dụng sau đây : – Settings … : Thiết lập những tùy chọn – Enter Password : Nhập mật khẩu để xem những sơ đồ mạch được bảo vệ bằng mật khẩu – Disable Password : Vô hiệu hoá việc bảo vệ mật khẩu của mạch 2.1.8. Window Menu Menu Window gồm có những công dụng sau đây : – New Window : Tạo một cửa sổ mới hoàn toàn có thể hiển thị một phần khác nhau của cùng một mạch. – Cascade : Sắp xếp những hành lang cửa số – Tile : Phân chia những hành lang cửa số bằng nhau – Arrange Icons : Tự động sắp xếp những hình tượng 2.2. Giới thiệu những thành phần trong PSIM 2.2.1. Thư viện Power ( Power Library ) a, Điện trở, điện cảm và điện dung ( RLC Branches ) Trong thư viện này gồm có một số ít thành phần như : – Resistor : điện trở – Inductor : điện cảm – Capacitor : tụ điện – RL : nhánh điện trở, điện cảm 15 – RC : nhánh điện trở, tụ điện – LC : nhánh điện cảm, tụ điện – RLC : mạch điện trở, điện cảm, tụ điện – R3 : điện trở 3 pha – RL3 : mạch điện trở điện cảm 3 pha – RC3 : mạch điện trở tụ điện 3 pha – RLC3 : mạch điện trở, điện cảm, tụ điện 3 pha – Rheostat : biến trở – Saturable Inductor : điện kháng bão hoà – Coupled Inductor ( 2 ) : mạch 2 cuộn cảm – Coupled Inductor ( 3 ) : mạch 3 cuộn cảm – Coupled Inductor ( 4 ) : mạch 4 cuộn cảm Hình 2.2. Kí hiệu một số ít thành phần RLC một pha và ba pha b, Khoá chuyển mạch và những mô – đun quy đổi ( Switches ) * Các khoá chuyển mạch Có hai dạng cơ bản của khoá đóng cắt trong PSIM : một là theo kiểu khoá gồm hai trạng thái ( đóng và mở khoá ), hai là theo kiểu ba trạng thái ( đóng, mở và thao tác trong chính sách khuyếch đại tuyến tính ). Khoá hai trạng thái gồm có : điôt ( DIODE ), điac ( DIAC ), Thyristor ( THY ), triac ( TRIAC ), GTO, tranzito hiệu suất theo kiểu npn ( NPN ) hoặc pnp ( PNP ), IGBT, MOSFET kênh n ( MOSFET_n ) và kênh p ( MOSFET_p ), và khóa hai chiều ( SSWI ). Hình 2.3. Ký hiệu điôt, điac và thyristor trong PSIM Khoá ba trạng thái gồm có hai loại tranzito pnp ( PNP_1 ) và npn ( NPN_1 ). 16 Hình 2.4. Ký hiệu tranzito ba trạng thái * Các môđun quy đổi : Chỉnh lưu cầu 1 pha dùng điôt ( 1 – ph Diode Bridge ), chỉnh lưu cầu 1 pha dùng Thyristor ( 1 – ph Thyristor Bridge ), chỉnh lưu cầu 3 pha dùng điôt ( 3 – ph Diode Bridge ), chỉnh lưu cầu 3 pha dùng thyristor ( 3 – ph Thyristor Bridge ), chỉnh lưu tia 3 pha dùng Thyristor ( 3 – ph Thyristor Half-bridge ) Hình 2.5. Các môđun chỉnh lưu một pha và ba pha * Khối tinh chỉnh và điều khiển ( Switch Gating Block ) Khối này chỉ được nối với cực tinh chỉnh và điều khiển của những khoá điện tử hai trạng thái kể trên và được xác lập đặc thù trực tiếp của block Gating. Mô tả một Gating block : Hình 2.6. Ký hiệu của Gating block. Frequency : tần số thao tác khi nối với những khoá điện tử. Number of points : số lần tác động ảnh hưởng trong một chu kỳ luân hồi. Switching points : Góc tác động ảnh hưởng trong một chu kỳ luân hồi. c, Máy biến áp ( Transformers ) Trên PSIM những loại máy biến áp một pha sau đây được sử dụng : 17 – Một cuộn dây sơ cấp và một cuộn dây thứ cấp ( TF_1F / TF_1F_1 ) – Một cuộn dây sơ cấp và hai cuộn dây thứ cấp ( TF_1F_3W ) – Hai cuộn dây sơ cấp và hai cuộn dây thứ cấp ( TF_1F_4W ) – Một cuộn dây sơ cấp và bốn cuộn dây thứ cấp ( TF_1F_5W ) – Một cuộn dây sơ cấp và sáu cuộn dây thứ cấp ( TF_1F_7W ) – Hình 2.7. Ký hiệu những loại máy biến áp một pha Trên PSIM có những loại máy biến áp ba pha trụ sau : – Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây có những đầu dây ra của đầu và cuối cuộn dây ( TF_3F ) – Máy biến áp 3 pha nối Y / Y và Y / ∆ ( TF_3YY / TF_3YD ) – Máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây nối Y / Y / ∆ và Y / ∆ ∆ / ( TF_3YYD / TF_3YDD ) Hình 2.8. Ký hiệu những loại biến áp ba pha 18 2.2.2. Một số thành phần mạch điều khiển và tinh chỉnh ( Control ) a, Khối hàm truyền Khối hàm truyền gồm có những khối như : khối tỷ suất, khối tích phân, khối vi phân, khối tích phân – tỷ suất và khối lọc. Hình 2.9. Ký hiệu khối tỷ suất Hình 2.10. Ký hiệu khối tích phân Hình 2.11. Ký hiệu khối tỷ suất – tích phân b. Các khối giám sát Bao gồm những khối như khối cộng, khối nhân và chia, khối hàm căn bậc hai, mũ, luỹ thừa, logarit, khối hàm tính giá trị hiệu dụng RMS, khối hàm trị tuyệt đối và dấu, khối hàm lượng giác và khối đổi khác Fourier nhanh FFT. Hình 2.12. Ký hiệu những khối cộng 19 Hình 2.13. Ký hiệu những khối nhân và chia Hình 2.14. Ký hiệu những khối hàm căn, mũ, luỹ thừa và logarit c, Các khối hàm khác • Khối so sánh Tín hiệu ra của khối so sánh sẽ có giá trị dương khi tín hiệu vào ở cực ( + ) có giá trị lớn hơn ở cực ( – ), sẽ có tín hiệu ra bằng 0 khi tín hiệu cực ( + ) nhỏ hơn. Khi giá trị vào ở hai cực bằng nhau thì tín hiệu ra luôn giữ giá trị ở thời gian đó. Hình 2.15. Ký hiệu khối so sánh • Khối hạn chế Tín hiệu ra của khối hạn chế sẽ bằng giá trị tín hiệu vào khi tín hiệu chưa vượt quá giá trị số lượng giới hạn, còn khi tín hiệu vào vượt quá tín hiệu số lượng giới hạn thì tín hiệu ra sẽ ở mức hạn chế cao nhất hoặc thấp nhất. Hình 2.16. Ký hiệu khối hạn chế • Khối xung hình thang và xung chữ nhật Hai khối, khối xung hình thang ( LKUP_TZ ) và khối xung hình chữ nhật ( LKUP_SQ ). 20 Hình 2.17 Ký hiệu xung hình thang và xung chữ nhật • Khối trễ thời hạn ( Time Delay Block ) Khối này sẽ tạo trễ một khoảng chừng thời hạn của dạng sóng nguồn vào. Hình 2.18. Ký hiệu khối trễ thời hạn. d. Các thành phần logic • Cổng logic gồm có : cổng AND, OR, XOR, NOT, NAND và NOR Hình 2.19. Ký hiệu những cổng lôgic • Khối quy đổi A / D và D / A Đây là những khối quy đổi tương tự như / số ( analog / digital ) và ngược lại, với 2 loại ở tín hiệu số 8 bit và 10 bit. 21 Hình 2.20. Ký hiệu những khối quy đổi A / D và D / A 2.2.3. Thư viện Other a. Bộ tinh chỉnh và điều khiển chuyển mạch ( Switch Controllers ) – Bộ tinh chỉnh và điều khiển khoá đóng cắt ( On-off Controller ) Hình 2.21. Kí hiệu của bộ On-off Controller – Bộ điều khiển và tinh chỉnh góc mở α ( Alpha Controller ) Hình 2.22. Kí hiệu của bộ Alpha Controller b. Cảm biến ( Sensors ) – Cảm biến điện áp ( Voltage Sensor ) Hình 2.23. Kí hiệu của cảm ứng điện áp – Cảm biến dòng điện ( Current Sensor ) Hình 2.24. Kí hiệu của cảm ứng dòng điện c. Đồng hồ ( probes ) – Đồng hồ đo điện áp : Trong PSIM có đồng hồ đeo tay đo điện áp một chiều, đồng hồ đeo tay đo điện áp xoay chiều 22 Hình 2.25. Kí hiệu những đồng hồ đeo tay đo điện áp – Đồng hồ đo dòng điện : Trong PSIM có đồng hồ đeo tay đo dòng điện một chiều và đo dòng điện xoay chiều Hình 2.26. Kí hiệu những đồng hồ đeo tay đo dòng điện – Đồng hồ đo điện năng Hình 2.27. Kí hiệu đồng hồ đeo tay đo điện năng 2.2.4. Thư viện Sources ( Nguồn ) a. Nguồn điện áp ( Voltage Sources ) Trong PSIM có nguồn điện áp một chiều ( DC ), nguồn điện áp xoay chiều một pha hình Sin ( Sine ), nguồn điện áp xoay chiều ba pha hình sin ( 3 – ph Sine ) … Hình 2.28. Kí hiệu 1 số ít dạng nguồn điện áp b. Nguồn dòng điện ( Current Sources ) Trong PSIM có nguồn dòng một chiều ( DC ), nguồn dòng xoay chiều một pha hình Sin ( Sine ) … 23 Hình2. 29. Kí hiệu một số ít dạng nguồn dòng điện 2.3. Các bước thực thi mô phỏng mạch điện tử hiệu suất Để triển khai khảo sát một mạch điện tử hiệu suất, cần thực thi những bước sau : Bước 1 : Xác định quy mô những thành phần bán dẫn cần có để thiết lập mạch cần khảo sát. Bước 2 : Vẽ sơ đồ nguyên tắc : – Khởi động PSIM từ hình tượng : – Mở một trang mới để vẽ mạch nguyên tắc : File → New ( Ctrl + N ) hoặc ấn nút – Tiếp theo lấy những linh phụ kiện trong thư viện linh phụ kiện của phần mềm và sắp xếp những linh phụ kiện ngăn nắp, hài hòa và hợp lý, đi dây nối những linh phụ kiện với nhau tạo thành mạch, sau đó gán những thông số kỹ thuật cho linh phụ kiện. Bước 3 : Tiến hành chạy mô phỏng, thường chia làm 2 bước : a. Chạy thử chương trình với chính sách quen thuộc mà tác dụng đã biết trước để kiểm tra độ đúng chuẩn của mạch. b. Khi mạch đạt đủ độ đáng tin cậy, thực thi mô phỏng với những chính sách cần khảo sát theo nhu yếu đặt ra. 2.4. Ví dụ mô phỏng 2.4.1. Mô phỏng mạch chỉnh lưu dùng Điôt. • Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha dùng Điôt tải R + E với R = 10 ( Ώ ), E = 100 ( V ). a, Lấy linh phụ kiện : • Nguồn xoay chiều 1 pha hình sin : Elements → Power → Sine ( quan tâm trước khi đặt linh phụ kiện xuống hoàn toàn có thể xoay chúng bằng chuột phải ) Nếu thấy linh phụ kiện ở thanh linh kiện phía dưới thì hoàn toàn có thể lấy ở đó 24 Đặt tên và thông số kỹ thuật bằng cách kích đúp lên linh phụ kiện ( tích vào display nếu muốn tên linh phụ kiện hiện lên trên mạch ) • Biến áp : Elements → Power → Transformers → 1 – Ph transformers. Sau đó kích đúp lên linh phụ kiện để đặt thông số kỹ thuật 25 • Van Điôt : Elements → Power → Switches → Điôt. • Tải R : Elements → Power → RLC Branches → Resistor. Kích đúp lên linh phụ kiện để đặt thông số kỹ thuật : R = 10 ( Ώ ) • Suất điện động phản kháng một chiều E : Elements → Sources → Voltage → DC. 26 Kích đúp lên linh phụ kiện để đặt thông số kỹ thuật : E = 100 VDC • Lấy đồng hồ đeo tay đo hiệu điện thế : Elements → Other → Probes → Votlage Probe. • Lấy đồng hồ đeo tay đo dòng điện : Elements → Other → Probes → Current Probe. Sau khi lấy xong những linh phụ kiện ta sắp xếp những linh phụ kiện như sau : 27 b, Nối dây. Chọn Edit → Wire hoặc nút trên thanh công cụ để vẽ dây nối những linh phụ kiện với nhau. Sau khi nối dây ta có mạch như sau 28 c, Đặt bảng tinh chỉnh và điều khiển Chọn Simulate → Simulation Control Time step : Thời gian bước. Total Time : Tổng thời hạn ( giây ) = độ dài trục thời hạn ( trục hoành ). d. Chạy mô phỏng Chọn Simulate → Run simulate ; hoặc ấn F8, hoặc nút trên màn hình hiển thị. Sau đó chương trình Sim View sẽ tự động hóa chạy được cho phép ta chọn những đại lượng muốn hiển thị đồ thị sóng, sau đó ta kích lần lượt vào những đại lượng muốn hiển thị → ADD → OK. Sẽ thu được đồ thị dạng sóng như sau 29 Chọn Screen → ADD / Dlete curve … hoặc nút → chọn đại lượng, Showroom / Remove → OK để thêm hoặc xoá đồ thị nào đó trên trục toạ độ hiện tại. Chọn Screen → ADD / Dlete hoặc nút → chọn đại lượng, Showroom / Remove → OK để thêm hoặc xoá đồ thị nào đó vào một trục toạ độ khác. 2.4.2. Mô phỏng mạch chỉnh lưu dùng Thyristor Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha dùng Thyristor tải R + L với R = 10 ( Ώ ), L = 0,5 ( H ). a, Lấy linh phụ kiện : • Nguồn xoay chiều 1 pha hình sin : Elements → Power → Sine ( chú ý quan tâm trước khi đặt linh phụ kiện xuống hoàn toàn có thể xoay chúng bằng chuột phải ) Đặt tên và thông số kỹ thuật bằng cách kích đúp lên linh phụ kiện ( tích vào Display nếu muốn tên linh phụ kiện hiện lên trên mạch ) 30 nguồn 110 V, tần số f = 60 • Biến áp : Elements → Power → Transformers → 1 – Ph transformers. Sau đó kích đúp lên linh phụ kiện để đặt thông số kỹ thuật • Van Thyristor : Elements → Power → Switches → Thyristor. 31 • Tải R : Elements → Power → RLC Branches → Resistor. Kích đúp lên linh phụ kiện để đặt thông số kỹ thuật : R = 10 ( Ώ ) • Điện cảm L : Elements → Power → RLC Branches → Inductor. Kích đúp lên linh phụ kiện để đặt thông số kỹ thuật : L = 0.5 H 32 • Lấy bộ điều khiển và tinh chỉnh Thyristor : Elements → Power → Switches → Gating block • Lấy đồng hồ đeo tay đo hiệu điện thế : Elements → Other → Probes → votlage probe. • Lấy đồng hồ đeo tay đo dòng điện : Elements → Other → Probes → Current probe. Sau khi lấy xong những linh phụ kiện ta sắp xếp những linh phụ kiện như sau : 33 b. Nối dây. Chọn Edit → Wire hoặc nút trên thanh công cụ để vẽ dây nối những linh phụ kiện với nhau. Sau khi nối dây ta có mạch như sau 34 d. Chạy mô phỏng Chọn Simulate → Run simulate ; hoặc ấn F8, hoặc nút trên màn hình hiển thị. Sau đó chương trình Sim View sẽ tự động hóa chạy được cho phép ta chọn những đại lượng muốn hiển thị đồ thị sóng, sau đó ta kích lần lượt vào những đại lượng muốn hiển thị → ADD → OK. Sẽ thu được đồ thị dạng sóng như sau 35 Chọn Screen → ADD / Dlete curve … hoặc nút → chọn đại lượng, Địa Chỉ / Remove → OK để thêm xoá đồ thị nào đó trên trục toạ độ hiện tại. Chọn Screen → ADD / Dlete hoặc nút → chọn đại lượng, Địa Chỉ / Remove → OK để thêm xoá đồ thị nào đó vào một trục toạ độ khác. 36 CHƯƠNG III. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSIM THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 3.1. Giới thiệu chung về mạch điều khiển và tinh chỉnh * Sơ đồ khối : Hình 3.1 : Sơ đồ khối mạch tinh chỉnh và điều khiển Trong đó : ĐBH và FSRC : Khâu đồng điệu hóa và phát sóng răng cưa SS : Khâu so sánh SX : Khâu sửa xung KĐ và TX : Khâu khuếch đại và truyền xung * Các nhu yếu chung của mạch tinh chỉnh và điều khiển + Phát xung điều khiển và tinh chỉnh đến những van lực theo đúng pha và với góc điều khiển và tinh chỉnh thiết yếu. + Đảm bảo khoanh vùng phạm vi kiểm soát và điều chỉnh góc điều khiển và tinh chỉnh αmin ÷ αmax tương ứng với khoanh vùng phạm vi biến hóa điện áp ra tải của mạch lực. + Cho phép bộ chỉnh lưu thao tác thông thường với những chính sách khác nhau do tải nhu yếu như chính sách khởi động, chính sách nghịch lưu, chính sách dòng điện liên tục hay gián đoạn, chính sách hãm hay hòn đảo chiều điện áp. + Chế độ đối xứng tinh chỉnh và điều khiển tốt, không vượt quá 1 o ÷ 3 o. Tức là góc điều khiển và tinh chỉnh với mọi van không được lệch quá giá trị trên. + Đảm bảo mạch hoạt động giải trí không thay đổi và đáng tin cậy khi lưới điện xoay chiều xê dịch cả về giá trị điện áp và tần số + Có năng lực chống nhiễu công nghiệp tốt + Độ tác động ảnh hưởng của mạch điều khiển và tinh chỉnh nhanh, dưới 1 ms ĐBH và FSRC SS SX K Đ và TX Ub d Urc Ud k Uss Usx 37 + Thực hiện những nhu yếu bảo vệ chỉnh lưu từ phía tinh chỉnh và điều khiển nếu cần + Đảm bảo xung điều khiển và tinh chỉnh phát tới những van tương thích để mở chắc như đinh những van. 3.1.1. Khâu đồng bộ hoá và phát sóng răng cưa – Khâu đồng nhất có trách nhiệm : + Chuyển đổi điện áp lực đè nén có giá trị cao xuống giá trị thấp tương thích với mạch điều khiển và tinh chỉnh. + Cách ly trọn vẹn về điện áp giữa mạch lực và mạch tinh chỉnh và điều khiển. Điều này bảo vệ bảo đảm an toàn cho người sử dụng cũng như những linh phụ kiện điện tử. – Khâu tạo xung răng cưa : Khâu này tạo điện áp răng cưa cấp cho khâu so sánh, bảo vệ cho vùng kiểm soát và điều chỉnh đủ rộng để phân phối nhu yếu về vùng điều khiển và tinh chỉnh, độ đúng mực và tính không thay đổi trong điều khiển và tinh chỉnh xung. • Sơ đồ nguyên tắc Hình 3.2. Sơ đồ nguyên tắc Trong đó : BA : biến áp Ul : điện áp lưới + Ucc : điện áp nguồn Urc : điện áp cưa D : đi ốt 38 R1, R2 : điện trở định thiên cho tranzito R3, C3 : tạo mạch nạp cho tụ R4 : điện trở giảm dòng R4, Tr : tạo đường phóng cho tụ • Giản đồ điện áp Hình 3.3. Giản đồ điện áp • Nguyên lý thao tác + Xét trong khoảng chừng ( 0 → Π ) Udb > 0, điốt D được phân cực thuận, điốt D mở, điện áp UBE của tranzito nhỏ hơn 0 => trazito khoá => tụ C được nạp theo chiều từ : + Ucc → R3 → C → Mass. Tụ C được nạp nên điện áp trên tụ C tăng dần. + Xét trong khoảng chừng ( Π → 2 Π ) Udb điốt D được phân cực ngược => điốt D khoá => điện áp UBE của tranzito lớn hơn 0 ( tranzito được phân áp bởi R1 và R2 : UBE = 221 RRR Ucc + + > 0 => trazito mở => tụ C được phóng theo chiều từ : + C → T → R4 → – C. Điện áp trên tụ C giảm dần • Mô phỏng bằng PSIM 39 • Thực tế ta còn hoàn toàn có thể sử dụng sơ đồ sau để tạo sóng răng cưa : – Dạng điện áp ra 40 3.1.2. Khâu so sánh Khâu so sánh có tính năng so sánh điện áp răng cưa với điện áp tinh chỉnh và điều khiển để định thời gian phát xung tinh chỉnh và điều khiển, thường thì là điểm 2 điện áp này bằng nhau. Nói cách khác là khâu xác lập góc tinh chỉnh và điều khiển α. • Sơ đồ nguyên tắc \ Hình 3.4 Sơ đồ khâu so sánh • Giản đồ điện áp 41 θ θ1 θ1 θ2 θ3 θ3 θ4 θ4 θ2 U ® k 0 Urc Uss 0 Urc θ Hình 3.5. Giản đồ điện áp • Nguyên lý thao tác – Khi – > 0 => = + Ecc – Khi – = – Ecc – Trong khoảng chừng ( θ1 ÷ θ2 ) : > => < => = – ECC – Trong khoảng chừng ( θ3 ÷ θ4 ) : > => = + ECC • Mô phỏng bằng PSIM 42 3.1.3. Khâu sửa xung Khâu sửa xung có trách nhiệm sửa xung chưa tương thích về thời hạn sống sót thành xung có thời hạn sống sót tương thích • Sơ đồ nguyên tắc Hình 3.6. Sơ đồ nguyên tắc khâu sửa xung • Giản đồ điện áp 43 Hình 3.7. Giản đồ điện áp • Nguyên lý thao tác – Tại θ = 0, Uv > 0 => D khóa => Tr mở do được phân áp bởi R2 => Tụ C được nạp theo chiều : + Uv → C → R1 → Tr → mass. => Điện áp trên tụ C tăng dần và khi tụ được nạp vừa đủ thì Tr khóa, do dòng nạp cho tụ C = 0 – Tại θ = θ1, Uv = 0 => Tụ C phóng điện theo chiều từ : + C → nguồn → D → R1 → – C Và Tr khóa => Ur = + Ucc • Mô phỏng PSIM 44 3.1.4. Khâu khuếch đại xung Khâu khuếch đại xung có nhiêm vụ làm tăng hiệu suất xung do khâu tạo xung hình thành đủ mạnh để mở van lực. • Sơ đồ nguyên tắc 45 Hình 3.8 Sơ đồ nguyên tắc khâu khuyếch đại xung • Giản đồ điện áp Hình 3.9 Giản đồ điện áp khâu khuếch đại xung • Nguyên lý thao tác – Trong khoảng chừng ( 0 ÷ θ1 ) 46 Uv > 0 → Tr1, Tr2 mở → có dòng qua cuộn sơ cấp của biến áp xung → cảm ứng qua cuộn thứ cấp của biến áp xung 1 điện áp làm cho D3 mở → có xung tinh chỉnh và điều khiển đến cực G của Thyristor. – Trong khoảng chừng ( θ1 ÷ θ2 ) Uv = 0 => Tr1, Tr2 khóa lại → cuộn sơ cấp của biến áp xung cảm ứng ra một suất điện động và được khép mạch qua D1. Không có xung đến cực điều khiển và tinh chỉnh G của Thyristor. • Mô phỏng PSIM 3.2. Các loại sơ đồ chỉnh lưu có tinh chỉnh và điều khiển 3.2.1. Chỉnh lưu một pha dùng máy biến áp có điểm giữa. Tải trở cảm ( R, L ) a. Sơ đồ 47 T2 R LU1 U2 U2 T1 Hình 3.11. Sơ đồ chỉnh lưu một pha dùng máy biến áp có điểm giữa α α α θ1 θ 0 3 pi2pi Ud Ud pi θ Hình 3.12. Giản đồ điện áp chỉnh lưu một pga dung máy biến áp có điểm giữa b. Nguyên lý thao tác. Giả sử trước thời gian ( θ = θ1 ) T2 đang mở, T1 khóa, góc điều khiển và tinh chỉnh α, L = ∞. + Tại thời gian ( θ = θ1 ), cấp xung cho T1 ; T1 mở, T2 khóa. Dòng điện đi từ A → T1 → R → 0. ud = u21 Tại ( θ = pi ), u21 = 0 và dần chuyển xuống âm, nhưng do suất điện động tự cảm sinh ra trong L làm cho van liên tục dẫn đến ( θ = θ2 ) + Tại thời gian ( θ = θ2 ), cấp xung cho T2 => T2 mở, T1 khóa. Dòng điện đi từ B → T2 → R → 0. ud = u22 Tại ( θ = 2 pi ), u22 = 0 và dần chuyển xuống âm, nhưng do suất điện động tự cảm sinh ra trong L làm cho van liên tục dẫn đến ( θ = θ3 ) c. Công thức tương quan 48 – Điện áp ra : Ud = pi 22 U2cosα = 0,9 U2cosα Với α : góc điều khiển và tinh chỉnh – Dòng điện trên tải Id = R U d – Dòng điện trên van : Iv = 2 dI – Điện áp ngược : Ungmax = 2 2 U2 d. Mô phỏng PSIM 49 3.2.2. Chỉnh lưu cầu một pha dùng thyristor. Tải ( R, L ) a. Sơ đồ U1 U2 MBA T1 T2 T3T4 L R Hình 3.13. Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha dùng thyristor Hình 3.14. Giản đồ điện áp ra của chỉnh lưu cầu một pha dùng Thyristor b. Nguyên lý thao tác. Giả sử trước thời gian ( θ = θ1 ) T2, T4 đang mở, T1, T3 khóa. + Tại thời gian ( θ = θ1 ), cấp xung cho T1, T3 => T1, T3 mở ; T2, T4 khóa. Dòng điện đi từ A → T1 → L → R → T3 → B ; Điện áp trên tải ud = u2 Tại ( θ = pi ), U2 = 0 va dần chuyển xuống âm, nhưng do suất điện động tự cảm sinh ra trong L làm cho van T1, T3 liên tục dẫn đến ( θ = θ2 ) + Tại thời gian ( θ = θ2 ), cấp xung cho T2, T4 => T2, T4 mở ; T1, T3 khóa. Dòng điện đi từ B → T2 → L → R → T4 → A. Điện áp trên tải ud = – u2 Tại ( θ = 2 pi ), – u2 = 0 và dần chuyển xuống âm, nhưng do suất điện động tự cảm sinh ra trong L làm cho van T2, T4 liên tục dẫn đến ( θ = θ3 ) c. Công thức : 50 Điện áp ra : Ud = pi 22 U2cosα = 0,9 U2cosα Id = R U d Iv = 2 dI Ungmax = 2 U2 d. Mô phỏng PSIM 3.2.3. Chỉnh lưu tia 3 pha dùng thyristor a. Sơ đồ L T2 T3 T1 mba R a b c 51 Hình 3.15. Sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha ub 0 θ2θ1 pi / 6 pi u ua θ3 2 pi θ4 θ3pi uc ud ( nÐt ® Ëm ) α Hình 3.16. Giản đồ điện áp b. Nguyên lý thao tác Giả sử trước thời gian ( θ = θ1 ) T3 đang mở, T1, T2 khóa. + Tại thời gian ( θ = θ1 ), cấp xung cho T1 => T1 mở, T2, T3 khóa. Dòng điện đi từ A → T1 → R → 0 ; ud = ua Tại ( θ = pi ), Ua = 0 và dần chuyển xuống âm, nhưng do suất điện động tự cảm sinh ra trong L làm cho van T1 liên tục dẫn đến ( θ = θ2 ) + Tại thời gian ( θ = θ2 ), cấp xung cho T2 => T2 mở, T1, T3 khóa. Dòng điện đi từ B → T2 → R → 0 ; ud = ub Tại ( θ = 5 pi / 3 ), ub = 0 và dần chuyển xuống âm, nhưng do suất điện động tự cảm sinh ra trong L làm cho van T2 liên tục dẫn đến ( θ = θ3 ) + Tại thời gian ( θ = θ3 ), cấp xung cho T3 => T3 mở, T1, T2 khóa. Dòng điện đi từ C → T3 → R → 0. ud = uc Tại ( θ = 7 pi / 3 ), uc = 0 và dần chuyển xuống âm, nhưng do suất điện động tự cảm sinh ra trong L làm cho van T3 liên tục dẫn đến ( θ = θ4 ) 52 c. Công thức tương quan – Điện áp ra : Ud = pi2 63 U2cosα = 1,17 U2cosα Với : α góc tinh chỉnh và điều khiển – Dòng điện trên van : Iv = 3 dI – Điện áp ngược lớn nhất trên van Ungmax = 6 U2 d. Mô phỏng PSIM 53 3.2.4. Chỉnh lưu cầu 3 pha dùng thyristor a. Sơ đồ A B C a b c T1 T3 T5 L R T2T6T4 Hình 3.17. Sơ đồ cầu 3 pha dùng thyristor α α α α α 3 pi 0 pi ud 0 pi / 6 θ1 2 pi θ2 θ3 θ4 u ua ucub ud ( nÐt ® Ëm ) θ θ Hình 3.18. Giản đồ điện áp và dòng điện ra 54 b. Nguyên lý hoạt động giải trí + Xét khoảng chừng ( θ ÷ θ1 ), T5, T6 dẫn dòng. Chiều dòng điện : c → T5 → R → T6 → b. ud = ucb + Xét khoảng chừng ( θ1 ÷ θ2 ), T1, T6 dẫn dòng. Chiều dòng điện : a → T1 → R → T6 → b. ud = uab + Xét khoảng chừng ( θ2 ÷ θ3 ), T1, T2 dẫn dòng. Chiều dòng điện : c → T1 → R → T2 → b. ud = uac + Xét khoảng chừng ( θ2 ÷ θ3 ), T2, T3 dẫn dòng. Chiều dòng điện : c → T2 → R → T3 → b. ud = ucb + Xét khoảng chừng ( θ3 ÷ θ4 ), T3, T4 dẫn dòng. Chiều dòng điện : b → T3 → R → T4 → a. ud = uba + Xét khoảng chừng ( θ4 ÷ θ5 ), T4, T5 dẫn dòng. Chiều dòng điện : c → T5 → R → T4 → a. ud = uca c. Công thức tương quan – Điện áp ra : Ud = Udocosα = pi 63 U2cosα – Dòng trung bình trên van Itbv = 3 dI – Điện áp ngược lớn nhất : Ungmax = 6 U2 55 d. Mô phỏng PSIM 3.3. Mô phỏng mạch tinh chỉnh và điều khiển cho sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha bán tinh chỉnh và điều khiển 3.3.1. Mô phỏng trên phần mềm PSIM a. Mạch đồng bộ hoá * Sơ đồ 56 * Đồ thị điện áp b. Mạch tạo xung răng cưa * Sơ đồ 57 * Đồ thị điện áp ra c. Mạch so sánh * Sơ đồ 58 * Đồ thị điện áp ra 59 d. Mạch tạo xung vuông * Sơ đồ * Đồ thị điện áp ra 60 e. Mạch khuếch đại xung * Sơ đồ * Đồ thị điện áp ra 61 f. Sơ đồ mạch điều khiển và tinh chỉnh 62 g. Mạch lực i. Giản đồ điện áp ra 3.3.2. Thực nghiệm a. Bàn thí nghiệm * Sơ đồ toàn mạch 63 * Khối nguồn * Mạch đồng bộ hoá 64 * Mạch phát xung răng cưa * Mạch tạo xung vuông 65 * Mạch so sánh * Mạch khuyếch đại và truyền xung 66 * Mạch động lực chỉnh lưu cầu một pha bán tinh chỉnh và điều khiển 67 * Mạch phần cứng 68 * Mạch đấu lối b. Kết quả thực nghiệm trên máy OSCILLOSCOPE * Dạng sóng sau chỉnh lưu 69 * Dạng sóng khâu đồng bộ hoá * Dạng sóng mạch phát xung răng cưa 70 * Dạng sóng mạch so sánh * Dạng sóng mạch tạo xung vuông 71 * Dạng sóng mạch khuyếch đại và truyền xung 72 KẾT LUẬN 1, Những hiệu quả đạt được Ba chương được ra mắt trên đây đã lần lượt trình diễn quy trình triển khai đồ án. Xuất phát với phần mở màn, phần này đã trình diễn những nguyên do, mục tiêu đồng thời cũng đưa ra trách nhiệm cần xử lý của đồ án. Tiếp theo chương chương 1, 2 và chương 3 lần lượt trình diễn những hiệu quả khám phá của đồ án so với bài toán ứng dụng phần mềm PSIM mô phỏng mạch điện tử hiệu suất và quy trình sửa chữa thay thế quy mô trên phòng thí nghiệm. Có thể nói, ứng dụng phần mềm PSIM là một bài toán rất lớn yên cầu phải tổng hợp kiến thức và kỹ năng trong những nghành khoa học như : Điện, Điện tử. Trong khuôn khổ của đồ án, với khoảng chừng thời hạn hạn chế, đồ án đã đạt được những tác dụng trong bước đầu như sau : – Tìm hiểu những phần mềm mô phỏng mạch điện tử hiệu suất ( Matlab, PSPICE, TINA, PSIM ). – Sử dụng được phần mềm mô phỏng PSIM. – Thiết kế mạch lực và mạch tinh chỉnh và điều khiển chỉnh lưu cầu một pha bán điều khiển và tinh chỉnh. – Mô phỏng mạch chỉnh lưu cầu một pha bằng phần mềm PSIM. – Đấu nối lại mạch phần cứng của mạch điều khiển và tinh chỉnh chỉnh lưu cầu một pha bán điều khiển và tinh chỉnh ở phòng thí nghiệm thí nghiệm Điện tử hiệu suất của khoa Điện, trường Đại học Sao đỏ vì bàn thí nghiệm cũ mạch đã hỏng. 2, Những sống sót, hạn chế Điều khiển từ xa những thiết bị được kiến thiết xây dựng ở trên còn 1 số ít hạn chế :. Phần kim chỉ nan về ứng dụng phần mềm PSIM phong cách thiết kế mạch điều khiển và tinh chỉnh còn chưa hoàn hảo. . Bài toán tinh chỉnh và điều khiển còn đơn thuần. . Một số tác dụng chạy mô phỏng chỉ mang tính tương đối so với triết lý đã học. 3, Hướng tăng trưởng Trên cơ sở những yếu tố còn sống sót trên, hướng tăng trưởng tiếp theo của đề tài đó là : – Bổ sung triển khai xong những kiến thức và kỹ năng về điện tử hiệu suất. 73 – Nghiên cứu, tăng trưởng hoàn thành xong quy mô để điều khiển và tinh chỉnh được những bài toán phức tạp hơn, và hoàn toàn có thể vận dụng vào thực tiễn. Đồ án này chắc sẽ còn nhiều thiếu sót, rất mong nhận được quan điểm góp phần từ những thầy, cô giáo, những bạn sinh viên, những người chăm sóc nhằm mục đích kiến thiết xây dựng được cơ sở triết lý hoàn thành xong hơn về phần mềm PSIM để từ đó vận dụng hiệu suất cao trong thực tiễn. 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO [ 1 ] Trường Đại học Sao Đỏ, Giáo trình Điện tử hiệu suất. [ 2 ] Trường Đại học Sao Đỏ, Giáo trình Kỹ thuật điện tử. [ 3 ] Trường Đại học Sao Đỏ, Giáo trình Thực hành điện nâng cao. [ 4 ] Nguyễn Bính, Điện tử hiệu suất, NXB khoa học kỹ thuật, Thành Phố Hà Nội, 1993. [ 5 ] Phạm Quốc Hải, Hướng dẫn phong cách thiết kế Điện tử hiệu suất, NXB khoa học kỹ thuật, TP. Hà Nội, 2009. [ 6 ] Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh, Điện tử hiệu suất, NXB khoa học kỹ thuật, TP.HN, 2004 [ 7 ] Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi, Phân tích và giải mạch Điện tử hiệu suất, NXB khoa học kỹ thuật, TP.HN, 2007. [ 8 ] www.alldatasheet.com
Các file đính kèm theo tài liệu này :

• Đồ án tốt nghiệp – Ứng dụng phần mềm PSIM mô phỏng mạch điện tử công suất. (2).pdf

Source: https://thomaygiat.com
Category : Điện Tử