Đề tài ứng dụng phần mềm PSIM mô phỏng mạch điện tử công suất tia 6 pha tải R-L-E pot

ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSIM MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TIA 6 PHA TẢI R-L-E... Bài báo cáo được chia thành 3 chương Chương 1: Những vấn đề chung về phần mềm PSIM Chương 2: Mô phỏ

BÁO CÁO MÔN HỌC :

ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSIM

MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

TIA 6 PHA TẢI R-L-E

• Giới thiệu về phần mềm và ứng dụng của phần mềm PSIM

• - Giúp sinh viên sử dụng phần mềm này

để hiểu rõ hơn lý thuyết đã học

• - Phục vụ cho mục đích nghiên cứu, học tập để nâng cao trình độ của bản thân

Bài báo cáo được chia thành 3 chương

Chương 1: Những vấn đề chung về phần mềm PSIM

Chương 2: Mô phỏng mạch chỉnh lưu tia 6 pha tải R-L-E

Chương 3: Kết luận

Lời Nói Đầu

• Trong những năm gần đây, mô hình hóa trở thành phương pháp rất hiệu quả trong nghiên cứu khoa học, trong thực tế sản xuất cũng như trong phục vụ giảng dạy và học tập Trên thị trường thế giới cũng đã xuất hiện rất nhiều phần mềm Thiết

kế - Mô phỏng mạch điện tử công suất Có thể kể

ra các phần mềm như : PSPICE, TINA, MATLAB, SIMSEN, SUCCES, PSIM… Các phần mềm này chính là công cụ để giúp các kỹ sư, các nhà sản xuất tối ưu hóa công việc của mình, từ đó tạo ra những sản phẩm điện tử chính xác, đáng tin cậy

và giá thành thấp

Phần mềm PSIM (Power Electronics

Simulation Software)

• PSIM là phần mềm mạch do hãng

LAB-VOLT (Hoa Kỳ) - Một trong các nhà sản

xuất các 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 các kỹ sư khi nghiên cứu, phân tích, khai thác mạch

điện tử công suất, các mạch điều khiển

tương tự và số, cũng như trong hệ truyền động xoay chiều (AC), một chiều (DC)

• PSIM chạy trong môi trường Microsoft Windows

98/NT/2000/XP với yêu cầu bộ nhớ RAM tối thiểu là

32 MB Chương trình thiết kế mạch của PSIM là một chương trình có tính tương tác cao giữa giao diện của các thư mục và phần mềm soạn thảo mạch điện với người sử dụng Các phần tử của mạch được chứa

trong menu Elements Các phần tử được chia thành bốn nhóm là: Phần tử mạch công suất (Power), phần

tử mạch điều khiển (Control), phần tử nguồn

(Sources) và các phần tử khác (Others) Thư viện

trong PSIM bao gồm hai phần: Thư viện hình ảnh

• (PSIMimage.lib) và thư viện danh sách (PSIMLIB)

Thư viện danh sách không thể sửa đổi được, nhưng thư viện hình ảnh có thể sửa đổi hoặc tạo lập một thư viện hình ảnh riêng cho người sử dụng

• Nhìn chung, PSIM được đánh giá là một phần mềm dễ sử dụng, trực quan, dung lượng nhẹ và khá mạnh trong lĩnh vực Điện tử công suất PSIM có ưu điểm mô phỏng độc lập mạch lạc vì các khối điều khiển đã được xây dựng sẵn, ta chỉ việc lắp ghép

CÀI ĐẶT VÀ CRACK PSIM 9.0.3

• Đầu tiên ta tải chương trình PSIM

9.0.3.400 về máy giải nén bằng Winrar ta

có được folder PSIM 9.0.3.400, trong

folder này gồm có folder Setup và Crack

Tiến hành cài đặt bằng việc chạy file PSIM 9.0.3.400 trong folder Setup

Next tiếp ,trong phần License Configuration chọn Softkey version,chọn tiếp Select “psim.lic file… “

3-Đưa đường dẫn tới file Psim.lic trong folder Setup vừa giải nén => Open

Sau khi cài đặt xong thì xuất hiện hộp thoại PSIM 9.0.3 has been successfully installed Đồng thời hỏi bạn có chạy Psim ngay bây giờ không? Ta bỏ dấu check ở Launch PSIM now để tiến hành Crack PSIM 9.0.3

Crack PSIM 9.0.3

• Trong folder PSIM giải nén lúc trước có folder Crack, mở folder này ta thấy có 2 file là Psim.lic và Register PSIM

•

Trong folder Psim vừa cài đặt ta tìm

file Register PSIM

Chạy file này

Ta mở Chương trình PSIM để kiểm tra PSIM có hoạt động không.Click đôi vào biểu tượng PSIM ở Desktop,

chương trình PSIM xuất hiên

GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM PSIM

• PSIM bao gồm 3 chương trình:

• - PSIM Schematic: chương trình thiết kế mạch

• - PSIM Simulator : chương trình mô

phỏng

• - PSIM VIEW: chương trình hiển thị đồ thị sau khi mô phỏng

PSIM biểu diễn một mạch điện trên 4

khối:

Hệ cảm biến

Mạch động lực

Bộ điều khiển chuyể

n mạch

Mạch điều khiển

File Menu

Mở mạch có sẳn Tạo một mạch mới

Lật trên, dưới các yếu tố

Kích hoạt lại các yếu tố bị vô hiệu hoá

Lật trái, phải các yếu tố

Chỉnh sửa thư viện

Tìm các phần tử cùng loại

View Menu

Kích hoạt, vô hiệu hoá màn hinh hiển thị

Hiển thị thanh công cụ

Thanh công cụ phần tử Danh sách

Phóng to

Thu nhỏ

Phóng to cùng được chọn Liệt kê các yếu tố

Subcircuit Menu

Option Menu

Giới thiệu các phần tử trong PSIM

• Thư viện Power (Power Library)

• Điện trở, điện cảm và điện dung ( RLC Branches )

Điện trở Điện cảm Tụ điện Điện trở ,

điện cảm

Điện cảm, tụ

điệ

Điện trở, tụ điện

Điêj trở, cuộn

cảm, tụ điện

Điện trở 3 pha

Điện trở, diện cảm 3 pha

Điện trở, điện cảm,

tụ điện 3 pha Điện trở, tụ điện 3

pha

Khoá chuyển mạch và các mô - đun

chuyển đổi (Switches)

• 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 làm việc trong chế độ khuyếch đại

tuyến tính)

Khoá hai trạng thái bao gồm

triac (TRIAC), GTO, tranzito công suất theo kiểu npn (NPN) hoặc pnp

(PNP), IGBT, MOSFET kênh n (MOSFET_n) và kênh p (MOSFET_p), và khóa

hai chiều (SSWI)

Khoá ba trạng thái bao gồm hai loại tranzito pnp (PNP_1) và npn (NPN_1)

Các môđun chuyển 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)

Khối điều khiển (Switch Gating Block)

• Khối này chỉ được nối với cực điều khiển của các khoá điện tử hai trạng thái kể trên

và được xác định tính chất trực tiếp của

block Gating Mô tả một Gating block:

Máy biến áp (Transformers)

1 pha

1 cuộn

sơ

và 6 cuộn thứ

1 cuộn

sơ và

4 cuộn thứ

sơ và

2 cuộn thứ

2 cuộn

sơ và 2 cuộn thứ

Trên PSIM có các loại máy biến áp ba

pha trụ sau :

3 cuộn dây Y/Y/^

Khối tỷ

lệ - tích phân

Các khối tính toán Khối cộng

Khối nhân và chia

Khối hàm căn, mũ, luỹ thừa và logarit

Các Khối khác Khối

so sánh

Khối hạn chế

Xung hình thang và xung chử nhật

Khối trể thời gian

Các phần tử logic

Khối chuyển đổi A/D và D/A

Thư viện Other

• Bộ điều khiển chuyển mạch (Switch Controllers)

Bộ on-oif controller

Cảm biến điện áp

Bộ alpha controller

Cảm biến dòng điện

Đồng hồ đo điện năng

Thư viện Sources (Nguồn)

• Nguồn điện áp (Voltage Sources)

Nguồn dòng điện (Current Sources)

Các bước tiến hành mô phỏng mạch

điện tử công suất

• Bước 1 : Xác định mô hình các phần tử bán dẫn cần có để thiết lập mạch cần khảo sát

• Bước 2 : Vẽ sơ đồ nguyên lý:

• - Khởi động PSIM từ biểu tượng:

• - Mở một trang mới để vẽ mạch nguyên lý: File → New (Ctrl+N) hoặc

ấn nút

• - Tiếp theo lấy các linh kiện trong thư viện linh kiện của phần mềm và sắp xếp các linh kiện gọn gàng, hợp lý, đi dây nối các linh kiện với nhau tạo thành mạch, sau đó gán các thông số cho linh kiện

• Bước 3 : Tiến hành chạy mô phỏng, thường chia làm 2 bước:

• a Chạy thử chương trình với chế độ quen thuộc mà kết quả đã biết trước để kiểm tra độ chính xác của mạch

• b Khi mạch đạt đủ độ tin cậy, tiến hành mô phỏng với các chế độ

cần khảo sát theo yêu cầu đặt ra

Cơ sở lí thuyết

Công thức

• Ud = 1.35U2

• Id = 𝑈𝑑−𝐸 𝑅

• Tại một thời điểm bất kỳ, có một SCR tham gia dẫn dòng và dẫn điện trong một phần sáu chu

kỳ Nguồn E luôn đặt một điện áp +E lên catot của các SCR, nếu muốn các SCR dẫn phải có

điều kiện ban đầu u>E

• Điểm chuyển mạch đầu tiên là 𝜋3

• Trong khoảng từ 0 ÷∝, u > E nhưng vẫn

chưa có góc kích, SCR không dẫn, điện áp ra bằng E

• Trong khoảng

∝÷ 𝜃1, 𝑢 > 𝐸 𝑏ắ𝑡 đầ𝑢 𝑐ó 𝑔ó𝑐 𝑘í𝑐ℎ ∝

, điện áp ra bằng u

• Trong khoảng 𝜃1 ÷ 𝜃2, u<E, L xã

• Quá trình này lập lại cho các chu kỳ tiếp theo

Hướng dẫn mô phỏng mạch chỉnh lưu tia 6 pha tải RLE

điều khiển

Sơ đồ mạch chỉnh lưu bao gồm các thiết bị linh kiện sau:

-Simulation Control

Simulate/Simulation Control

6 nguồn AC mắc sao đôi

Elements/Sources/Voltage/Sin

Volt Kế Ampe Kế Elements/Other/Probes/Voltage Probe

Elements/Other/Probes/Current Probe

SCR Elements/Power/Switches/Thyristor

RL Elements/Power/RLC Branches/ RL

Nguồn DC Elements/Sources/Voltage/DC

GND Elements/Other/Ground

Hoặc chọn từ các biểu tượng

Mạch kích SCR + Cảm biến điện áp: Elements -> Other ->

Sensors -> Voltage Sensor

Bộ so sánh: Elements -> Control -> Comparator

Bộ điều khiển góc mở α cho Thyristor: Elements

-> Other -> Switch Controllers -> Alpha

Controller

Lấy 1 nguồn áp một chiều làm tín hiệu điều khiển góc mở: Elements -> Sources -> Voltage -

> DC

Tạo tín hiệu cho phép bộ điều khiển góc mở làm việc, sử dụng nguồn Step:Elements -> Sources -

> Voltage -> Step

GND Elements/Other/Ground

Hoặc lấy từ các biểu tượng

Mạch kích SCR

Mạch chỉnh lưu tia 6 pha RLE đk

Trường hợp E> √2𝑈

∝= 30 nguồn E = 80

∝= 60 nguồn E = 80

Trường hợp E< 𝑈/(√2)

∝= 30 nguồn E = 50

∝= 60 nguồn E = 70

Tăng nguồn 3 pha, điều chỉnh

∝= 60 nguồn E = 80

Chương 3 : Kết luận

• 1 Những kết quả đạt được

• Hai chương được giới thiệu trên đây đã lần lượt trình bày quá trình thực hiện đề tài Xuất phát với phần mở đầu, phần này đã trình bày những lý do, mục đích đồng thời cũng đưa ra nhiệm vụ cần giải quyết của đề tài Đồng thời lần lượt trình bày những kết quả tìm hiểu của đề tài đối với bài toán ứng dụng phần mềm PSIM mô phỏng mạch điện tử công suất

• Có thể nói, ứng dụng phần mềm PSIM là một bài toán rất lớn đòi hỏi phải tổng hợp kiến thức trong những lĩnh vực khoa học như: Điện, Điện tử Trong khuôn khổ của đề tài, với khoảng thời gian có hạn, đề tài đã đạt được những kết quả bước đầu như sau:

• - Tìm hiểu được tổng quan phần mềm mô phỏng mạch điện tử công suất PSIM

• - Sử dụng được phần mềm mô phỏng PSIM

• - Thiết kế mạch lực và mạch điều khiển chỉnh lưu cầu một pha bán điều khiển

• - Mô phỏng mạch chỉnh lưu cầu một pha bằng phần mềm PSIM

• 2 Những tồn tại, hạn chế

• - Phần lý thuyết về ứng dụng phần mềm PSIM thiết kế mạch điều khiển còn chưa hoàn chỉnh

• - Bài toán điều khiển còn đơn giản

• - Một số kết quả chạy mô phỏng chỉ mang tính tương đối so với lý thuyết

• đã học

• Trên cơ sở những vấn đề còn tồn tại trên, hướng phát triển tiếp theo của đề tài đó là:

• - Bổ sung hoàn thiện các kiến thức về điện tử công suất

• - Nghiên cứu, phát triển hoàn thiện mô hình để điều khiển được những bài toán phức tạp hơn, và có thể áp dụng vào thực tế

• Đề tài này chắc sẽ còn nhiều thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ thầy và các bạn, những người quan tâm nhằm xây dựng được cơ sở lý thuyết hoàn thiện hơn về phần mềm PSIM để

từ đó áp dụng hiệu quả trong thực tế

• Nhóm 18: Xin chân thành cảm ơn sự theo dõi của thầy và các bạn