Tìm Hiểu Nguyên Lý Của Bộ Nguồn Chỉnh Lưu Một Pha Nửa Chu Kỳ Và Thực Hiện Mô Phỏng Trên Matlab Simulink.pdf

Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã tập trung vào thiết kế mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ và sử dụng MATLAB Simulink để mô phỏng, với hy vọng đưa ra cái nhìn sâu sắc và chi tiết về

Mục lục

GIỚI THIỆU CHUNG………

……… 4

I Mục tiêu của

cáo 5

II Lý

thuyết………… ………

?

1.Mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ

2

III Th

mạ

1.Mô tả mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ

2.Linh kiện và tham số mạch

3.Lựa chọn thông số cụ thể cho mạch

IV Mô hình mạch trên MATLAB

Simulink………… ?

1.Xây dựng mô hình

2.Linh kiện và tham số trong mô hình

V Thực hiện mô phỏng và kết

quả……… ?

1.Bước thực hiện mô phỏng

2.Kết quả mô phỏng và so sánh

VI Phân tích kết quả mô

phỏng……… ?

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA

-

-BÁO CÁO NHẬP MÔN NGÀNH

ĐIỆN

Đề tài TÌM HIỂU NGUYÊN LÝ CỦA BỘ NGUỒN CHỈNH

LƯU MỘT PHA NỬA CHU KỲ VÀ THỰC HIỆN

MÔ PHỎNG TRÊN MATLAB SIMULINK

Giảng viên hướng dẫn: PSG TS Nguyễn Huy

Phương

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Việt Thắng

20232300

Vũ Đăng Quảng 20232268

1.Điểm quan trọng từ kết quả mô phỏng

2.So sánh lý thuyết với thực nghiệm

VII Ưu điểm và hạn chế của sử dụng

Simulink… ?

1.Ưu điểm

2.Hạn chế và giới hạn

VIII Thảo luận và tổng

kết……… ?

IX Tài liệu tham

khảo……… ?

LỜI NÓI ĐẦU

Sau thời gian gần 4 tháng học tập tại Đại Học Bách Khoa Hà Nội,

chúng em cảm nhận được rằng, khác với khi còn học trung học phổ thông, bước vào giảng đường đại học, được tiếp cận với một phương thức đào tạo mới chúng em sẽ phải học tập với một tinh thần hoàn toàn khác, mà điểm khác biệt rõ rệt nhất là chúng em phải thể hiện sự tự chủ, tính độc lập trong học tập Nhưng chúng em luôn vững tin vì biết rằng đồng hành cùng chúng em luôn là các thầy cô giáo–những người đang ngày đêm tận tụy trên giảng đường để truyền đạt cho bao thế hệ sinh viên những kiến thức quý báu cùng những kỹ năng, kinh nghiệm để làm hành trang vào đời

Đặc biệt trong bộ môn Nhập môn ngành điện, được sự phân công ưu ái của nhà trường, chúng em được thực hiện học phần này dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Huy Phương Dù mới qua bước đầu làm việc với thầy, em đã cảm nhận được ở thầy sự tận tình, nhiệt huyết vô cùng lớn

Em xin được gửi tới thầy lời biết ơn sâu sắc nhất!

Chúng em đã cố gắng hoàn thiện tốt nhất báo cáo này trong khả năng của mình, tuy nhiên do không có nhiều kinh nghiệm nên bản báo cáo này khó tránh khỏi còn nhiều thiếu sót Vì vậy em mong nhận được sự thông cảm, chỉ bảo của thầy cũng như quý thầy cô giảng viên, giáo vụ của Trường Điện – Điện tử

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

GIỚI THIỆU CHUNG

Trong bối cảnh ngày nay, khi sự phát triển của công nghệ ngày càng nhanh chóng, việc hiểu rõ và áp dụng kiến thức về các mạch điện trở nên ngày càng quan trọng Một trong những mạch điện căn bản là mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ, với khả năng biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều

Bài báo cáo này không chỉ là sản phẩm của quá trình học tập mà còn là cơ hội để chia sẻ và thảo luận về những hiểu biết mới mẻ về mạch điện Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã tập trung vào thiết kế mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ và sử dụng MATLAB Simulink để mô phỏng, với hy vọng đưa ra cái nhìn sâu sắc và chi tiết về cách mạch này hoạt động và tương tác trong hệ thống điện

Qua bài báo cáo này, chúng tôi mong muốn góp phần vào việc nâng cao kiến thức của cộng đồng về lĩnh vực mạch điện và đồng thời khuyến khích sự sáng tạo trong việc áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tế Hơn nữa, bài báo cáo cũng nhấn mạnh sự ứng dụng của công cụ MATLAB Simulink trong việc mô phỏng mạch, mở ra một cánh cửa mới cho các sinh viên và người nghiên cứu khám phá và hiểu biết sâu sắc về mạch điện

I MỤC TIÊU CỦA BÁO CÁO

Mục tiêu chính của bài báo cáo này là trình bày chi tiết về thiết kế và hoạt động của mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu

kỳ Chúng tôi hướng đến việc giải thích cách mạch này chuyển đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều và ảnh hưởng của nó đối với hệ thống điện

Một mục tiêu khác là giới thiệu cách sử dụng MATLAB Simulink để mô phỏng mạch, mang lại cái nhìn thực tế và

độ chính xác cao trong việc đánh giá hiệu suất của mạch chỉnh lưu Chúng tôi muốn cung cấp cho độc giả không chỉ kiến thức lý thuyết mà còn kỹ năng thực hành trong việc

áp dụng công cụ mô phỏng để nghiên cứu và phân tích các mạch điện

Ngoài ra, chúng tôi nhấn mạnh vào việc đưa ra ưu điểm và hạn chế của việc sử dụng MATLAB Simulink, tạo ra một cái nhìn toàn diện và cân nhắc chặt chẽ về ứng dụng thực tế của nghiên cứu Mục tiêu là khuyến khích sự hiểu biết sâu sắc và thảo luận xây dựng từ các độc giả và người quan tâm

II LÝ THUYẾT

1 Mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ

1.1 Khái niệm

Mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ là một loại mạch chỉnh lưu được sử dụng để chuyển đổi điện áp xoay chiều (AC) thành điện áp mức độ ổn định và chỉ xuất ra trong một nửa chu kỳ của chu kỳ AC Mạch này thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi một nguồn cung cấp điện đơn pha

1.2 Ưu nhược điểm

*Ưu điểm:

Đơn giản và chi phí thấp

Thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu công suất thấp và không đòi hỏi điện áp DC mức độ cao

*Nhược điểm:

Hiệu suất chuyển đổi thấp do chỉ sử dụng một phần của chu kỳ AC

Điện áp DC có thể không ổn định nếu tải biến đổi đột ngột Tần số nhiễu có thể cao hơn so với các mạch chỉnh lưu kiểu cầu

Mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi công suất thấp và không đòi hỏi điện áp DC mức độ cao, nơi mà chi phí và đơn giản là yếu tố quan trọng

2 Lý thuyết về sử dụng MATLAB Simulink

2.1 Giới thiệu về MATLAB Simulink

MATLAB Simulink là một môi trường mô phỏng và thiết kế

hệ thống được phát triển bởi MathWorks Nó cung cấp một giao diện đồ họa trực quan để xây dựng, mô phỏng và phân tích hệ thống động và hệ thống điều khiển Simulink thường được sử dụng trong nghiên cứu, phát triển và thiết

kế các hệ thống trong nhiều lĩnh vực khác nhau như kỹ thuật điều khiển, truyền dẫn, xử lý tín hiệu, và nhiều ứng dụng khác

2.2 Lý thuyết về sử dụng MATLAB Simulink

Lý thuyết sử dụng MATLAB Simulink liên quan đến việc xây dựng và mô phỏng mô hình hệ thống, hệ thống điều khiển, hoặc các ứng dụng khác trong lĩnh vực kỹ thuật và khoa học máy tính Dưới đây là một

số khái niệm quan trọng khi sử dụng MATLAB Simulink:

*Mô Hình Hóa và Biểu Diễn Đồ Họa:

MATLAB Simulink cho phép bạn xây dựng mô hình

hệ thống bằng cách sử dụng các khối và kết nối chúng để biểu diễn mối quan hệ giữa các thành phần Điều này tạo ra một biểu đồ block-diagram dễ đọc và dễ hiểu.

*Khối và kết nối:

Trong Simulink, các thành phần của hệ thống được biểu diễn bằng các khối Bạn có thể chọn từ nhiều loại khối khác nhau như điều khiển, bộ chỉnh lưu, bộ lọc, v.v Sau đó, bạn kết nối các khối này để định nghĩa luồng dữ liệu và điều khiển giữa chúng.

*Sơ đồ liên tục và rời rạc:

Simulink hỗ trợ cả sơ đồ liên tục và rời rạc Điều này cho phép bạn mô phỏng các hệ thống có thể mô tả bằng phương trình liên tục hoặc rời rạc, tùy thuộc vào yêu cầu của ứng dụng.

*Hệ thống phụ (Subsystem):

Để tạo ra mô hình phức tạp hơn, Simulink hỗ trợ hệ thống phụ (subsystem), cho phép bạn nhóm các khối thành một khối lớn hơn để giảm sự phức tạp và làm cho biểu đồ trở nên rõ ràng hơn.

*Thư viện và biểu đồ thư viện:

Simulink đi kèm với nhiều thư viện khối sẵn có, giúp bạn nhanh chóng xây dựng các mô hình cho các ứng dụng cụ thể Bạn cũng có thể tạo thư viện của riêng mình để tái sử dụng các mô hình và khối đã xây dựng.

*Thực hiện mô phỏng:

Sau khi xây dựng mô hình, bạn có thể thực hiện mô phỏng để kiểm tra và đánh giá hiệu suất của hệ thống Simulink cung cấp nhiều công cụ để theo dõi

và phân tích dữ liệu mô phỏng.

*Tích hợp với MATLAB và C/C++ Code Generation:

Simulink tích hợp chặt chẽ với MATLAB, cho phép sử dụng mã MATLAB trong mô hình của bạn Ngoài ra, Simulink cũng hỗ trợ sinh mã C và C++ để triển khai hệ thống trên phần cứng.

*Phân tích và ước lượng tham số:

Simulink cung cấp các công cụ cho phân tích hệ thống, ước lượng tham số và tối ưu hóa, giúp bạn điều chỉnh và cải thiện hiệu suất của mô hình.

III Thiết kế và cấu trúc mạch

1 Mô tả mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kì

2 Linh kiện và mô tả mạch

*Nguồn Điện Áp Đầu Vào (AC):

Mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ bắt đầu với một nguồn điện áp xoay chiều (AC), thường được cung cấp từ lưới điện công cộng

*Bộ Chỉnh Lưu (Rectifier):

Bộ chỉnh lưu chuyển đổi điện áp xoay chiều thành điện áp mức độ ổn định, thường là điện áp dương hoặc âm, tùy thuộc vào loại bộ chỉnh lưu sử dụng

Trong trường hợp mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ, chỉ một phần của chu kỳ AC được sử dụng để tạo ra điện áp DC

*Diode (Điốt):

Mạch này thường sử dụng diode để thực hiện chức năng chỉnh lưu Đối với mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ, một diode chính là đủ

*Điện Tụ (Capacitor):

Điện tử được sử dụng để lưu trữ năng lượng và giữ cho điện áp DC được làm mềm và ổn định hơn

*Tải (Load):

Tải là phần của mạch mà điện áp DC ổn định được cung cấp để sử dụng

IV Mô hình mạch trên MATLAB Simulink

1 Xây dựng mô hình

Mô hình mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kì trên MATLAB Simulink

2 Linh kiện và tham số trong mô hình

2.1 Linh kiện trong mô hình

- Powergui:

Cung cấp các biểu đồ và thông số để theo dõi và đánh giá điện áp và dòng trong mạng điện

- Nguồn điện áp đầu vào AC (AC Voltage Source):

- Điốt (Diode):

- Tải điện trở:

- Vôn kế

(Voltage Measurement)

Vôn kế 1: Đo điện áp trước chỉnh

lưu:

Vôn kế 2: Đo điện áp sau

chỉnh lưu:

- Scope :

Được sử dụng để theo dõi và hiển thị dữ liệu đầu ra từ mô hình

2.2 Tham số trong mô hình

-Nguồn điện áp đầu vào AC :

Điện áp cực đại: 100V Pha ban đầu: 0

Tần số: 50Hz

- Tải điện trở :

Điện trở : 1Ω

-Thời gian mô phỏng : 1 giây

V Thực hiện mô phỏng và kết quả

1 Các bước thực hiện mô phỏng

-Bước 1: Trong Simulink chọn Library Browser trên thanh công cụ

-Bước 2 Chọn Simscape>>Electrical>>Specialized Power System rồi kéo khối powergui vào cửa sổ làm việc

-Bước 3: Nháy đúp vào khối powergui, cửa sổ Block Parameters hiện ra Chuyển tín hiệu từ Continuos sang Discrete rồi để Sample time mặc định và Apply

-Bước 4: Trên thanh công cụ chọn Modeling>>Model Settings Trong cửa sổ

Continuos sang Discrete rồi Apply

-Bước 5: Tìm các khối cần thiết trong Library Browser rồi kéo ra cửa sổ làm việc và kết nối lại để được mạch mô phỏng

-Bước 6: Nháy đúp vào khối Scope, tiếp theo nháy vào mũi tên bên cạnh biểu tượng bánh rang trên thanh công

cụ, chọn Layout 2x1 để thông số của cả 2 vôn kế được hiển thị

-Bước 7: Nhấn Run trên cửa sổ làm việc Simulink hoặc cửa

sổ Scope để chạy mô phỏng