Đồ án khai thác phần mềm PSIM mô phỏng mạch điện tử công suất

ĐTCS đã giúp cho việc sử dụngđiện năng một cách hiệu quả, các linh kiện điện tử công suất được sử dụngtrong quá trình biến đổi cũng như điều khiển công suất: hiệu quả cao và tổnhao thấp

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.

Ở nhiều trường Đại Học và Cao Đẳng việc mô phỏng mạch điện tử còn nhiều khó khăn vì thiếu về trang thiết bị thực hành Nhiều thiết bị mô phỏng cũ, số lượng module ít nên không đáp ứng được hết các nhu cầu về giảng dạy và học tập.

Đồ án môn hoc với đề tài: “Khai thác phần mềm PSIM - mô phỏng mạch điện tử công suất” Với những mục tiêu 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 lý thuyết đã học.

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

Đồ án được trình bày thành 5 chương:

Chương 1: Tổng quan về một số phần mềm mô phỏngmạch điện tử công suất.

Chương 2: Giới thiệu về phần mềm PSIM.

Chương 3: ứng dụng phần mềm PSIM mô phỏng mạch chỉnh lưu có điều khiển Chương 4: Kết luận và đề xuất.

Trong quá trình làm đồ án, với sự tìm tòi và nghiên cứu của bản thân, đặc biệt là sự giúp đỡ rất nhiệt tình của thầy giáo Nguyễn Đắc Nam chúng

em đã hoàn thành đồ án này Do kiến thức còn hạn chế không tránh khỏi những thiếu xót Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô

và các bạn để đồ án của chúng em hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

1 Giới thiệu về điện tử công suất

Điện tử công suất (ĐTCS) là công nghệ biến đổi điện năng từ dạng này

sang dạng khác trong đó các phần tử bán dẫn công suất đóng vai trò trung tâm.Bộ biến đổi điện tử công suất còn được gọi là bộ biến đổi tĩnh (static converter) để phân biệt với các máy điện truyền thống (electric machine) biến đổi điện dựa trên nguyên tắc biến đổi điện từ trường

Hiện nay rất nhiều thiết bị biến đổi công suất được đề xuất để phục vụnhững yêu cầu ngày càng cao của cuộc sống ĐTCS đã giúp cho việc sử dụngđiện năng một cách hiệu quả, các linh kiện điện tử công suất được sử dụngtrong quá trình biến đổi cũng như điều khiển công suất: hiệu quả cao và tổnhao thấp trong lò cao tần, truyền tải điện DC Các thiết bị ĐTCS mới hiện nayđược cải tiến phát triển để nâng cao hiệu suất hơn nữa việc sử dụng nănglượng

ĐTCS đóng vai trò quan trọng trong các mô hình công nghệ và được thiết

kế để điều khiển năng lượng Dòng điện điện áp và đặc tính đóng ngắt của cáclinh kiện bán dẫn liên tục được hoàn thiện, phạm vi ứng dụng ngày càng được

mở rộng như trong chiếu sáng, bộ nguồn, điều khiển động cơ, tự động hóacông nghiệp, giao thông, lưu trữ năng lượng, truyền tải điện đi xa Hiệu suấtcao và đặc điểm điều khiển chặt chẽ đã giúp cho ĐTCS có lợi thế hơn nhiềutrong điều khiển động cơ so với các hệ thống điều khiển cơ điện và điện tửtrước đây Ngoài ra ĐTCS còn được ứng dụng trong truyền tải điện DC(VHDC), trạm biến đổi công suất, hệ thống truyền tải AC mềm dẻo flexible

ac transmission system (FACTS), và bù công suất static-var compensators(SVC) Trong truyền tải sử dụng biến đổi DC/AC, bộ lọc tích cực, biến đổitần số

Cuộc cách mạng đầu tiên trong ĐTCS bắt đầu vào năm 1948 với việc phátminh ra silicon transistor tại phòng thí nghiệm Bell Telephone Laboratoriesbởi Bardeen, Bratain, and Schockley Phần lớn công nghệ điện tử tiên tiếnngày nay dựa trên phát minh này, các mô hình microelectronics cũng đượcphát triển từ linh kiện bán dẫn này Cuộc cách mạng thứ hai bắt đầu với việcphát triển của Thyristor trong công nghiệp bởi hãng General ElectricCompany vào năm 1958 Đây là khởi đầu của kỷ nguyên mới của ĐTCS Từ

đó đến nay có rất nhiều các linh kiện bán dẫn cũng như công nghệ biến đổiđược đề xuất và ứng dụng

Sử dụng các bộ biến đổi công suất trong hệ thống điện, trong giao thông,trong luyện kim cũng như các lĩnh vực công nghiệp khác đã tạo đà phát triểnkinh tế rất lớn Ví dụ ở Mỹ hiện nay có 70% năng lượng điện sử dụng đượcbiến đổi từ các bộ biến đổi công suất Kỹ thuật biến đổi là ngành khoa học trẻ

và đã đạt được thành công rất lớn, tuy nhiên ngày càng nhiều bài toán đượcđặt ra ở phía trước, nó đòi hởi sự phát triển hơn nữa cả về lý thuyết lẫn thực tế

kỹ thuật biến đổi

2 Đối tượng nghiên cứu của Điện tử công suất

ĐTCS chủ yếu nghiên cứu về các bộ biến đổi công suất và các bộ khóa điện

 Mạch chỉnh lưu được chia thành nhiều loại :

- Theo số pha cấp cho mạch van : một pha, hai pha, ba pha, sáu pha …

- Theo loại van bán dẫn trong mạch : mạch van dùng toàn diot (mạchchỉnh lưu không điều khiển) ; mạch van dùng toàn tiristo ( mạch chỉnhlưu có điều khiển) ; mạch van dùng diot và tiristo ( mạch chỉnh lưu bánđiều khiển )

- Theo sơ đồ mắc các van với nhau : sơ đồ hình tia và sơ đồ hình cầu

b Bộ biến đổi xung áp một chiều

Bộ biến đổi điện áp một chiều dùng để biến đổi điện áp một chiều có trị trung bình không thay đổi được thành điện áp một chiều có trị trung bình thay đổi được

- Dựa vào cách mắc khoá điện tử : bộ biến đổi xung áp nối tiếp và bộ biến đổi xung áp song song.

- Dựa vào điện áp đầu ra của bộ xung áp : bộ xung áp có điện áp đầu ra nhỏ hơn điện áp đầu vào ; bộ biến đổi xung áp có điện áp đầu ra lớn hơn điện áp đầu vào

- Tuỳ vào dấu điện áp : bộ biến đổi xung áp không đảo chiều và bộ biến đổi xung áp có đảo chiều

c Bộ nghịch lưu ( biến tần )

Bộ nghịch lưu được dùng để biến đổi điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều Bộ nghịch lưu là phần tử chính trong các bộ nguồn UPS ,biến tần gián tiếp

 Đặc điểm của bộ nghịch lưu :

- Điện áp xoay chiều ngõ ra có trị hiệu dụng và tần số thay đổi được

- Nếu độ lớn của bộ nghịch lưu là không đổi thì điện áp ngõ ra được điều chỉnh bằng cách thay đổi trị trung bình của nguồn một chiều

- Điện áp xoay chiều ngõ ra thực tế không phải là tín hiệu sin chuẩn mà luôn có những thành phần sóng hài bậc cao ,các sóng hài bậc cao có thể được giảm bớt bằng kĩ thuật đóng ngắt

- Nếu nguồn DC có trị trung bình không đổi thì trị hiệu dụng của điện áp ngõ ra có thể thay đổi được bằng cách thay đổi độ lớn của bộ nghịch lưu

- Dùng bù nhiễu công suất phản kháng

Các phương pháp điều khiển bộ nghịch lưu :

- Phương pháp điều chế độ rộng xung ( PWM )

- Phương pháp PWM tối ưu

- Phương pháp điều rộng ( bộ nghịch lưu áp một pha )

- Phương pháp điều biên (Six-step)

 Biến tần :

- Biến tần dùng để biến đổi tần số điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng và tần số không đổi thành điện áp xoay chiều có tần số và trị hiệu dụng thayđổi được

- Biến tần gồm 2 loại : biến tần gián tiếp và biền tần trực tiếp

- Biến tần được sử dụng rộng rãi trong điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều theo phương pháp điều khiển tần số Ngoài việc thay đổi tần số biến tần còn thay đổi tổng số pha Với sự có mặt của biến tần ta có thể dùng động cơ ba pha trong lưới điện một pha Ngoài ra bộ biến tần còn được sử dụng rộng rãi trong kĩ thuật nhiệt điện ,trong trường hợp này bộ biến tần dùng để cung cấp năng luợng cho các lò phản ứng

d Bộ biến đổi điện áp xoay chiều :

 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều dùng để biến đổi điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng không đổi thành điện áp xoay chiều có trị hiệu dụng thay đổi được

 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều được điều khiển bằng hai phương pháp : điều khiển pha và điều khiển tỷ lệ thời gian

 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều thường được sử dụng để điều khiển công suất tiêu thụ của tải như trong hệ thống điều khiển nhiệt độ lò ,trong các máy nước nóng ,bếp điện ,điều khiển tốc độ động cơ quạt gió ,máy bơm

và đặc biệt dùng làm thiết bị hạn chế dòng khởi động cho động cơ

3 Ứng dụng của điện tử công suất

Điện tử công suất được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công

nghiệp hiện đại Có thể kể đến các ngành kỹ thuật mà trong đó có những ứngdụng tiêu biểu của các bộ biến đổi bán dẫn công suất như truyền động điện,giao thông đường sắt, nấu luyện thép, gia nhiệt cảm ứng, điện phân nhôm từquặng mỏ, các quá trình điện phân trong công nghiệp hóa chất, trong rất nhiềucác thiết bị công nghiệp và dân dụng khác nhau Trong những năm gần đâycông nghệ chế tạo các phần tử bán dẫn công suất đã có những tiến bộ vượtbậc và ngày càng trở nên hoàn thiện dẫn đến việc chế tạo các bộ biến đổi ngàycàng nhỏ gọn, nhiều tính năng và sử dụng ngày càng dễ dàng hơn

4 Mô phỏng điện tử công suất

Trong thực tế,để nghiên cứu khoa học thì chúng ta phải mua sắm các trangthiết bị thí nghiệm với chi phí lớn.Trong khi nền kinh tế nước ta đang kémphát triển,không đủ kinh phí để mua sắm các trang thiết bị đắt tiền đó.Để cóthể nghiên cứu khoa học, giảng dạy được thì chúng ta cần phải có một công

cụ nghiên cứu hữu hiệu nào đó, trong số đó phải kể đến phương pháp môphỏng.Phương pháp mô phỏng là phương pháp thay cho việc nghiên cứu mộtđối tượng cụ thể thì chúng ta xây dựng mô hình hóa của đối tượng đó và tiếnhành nghiên cứu.Sau khi thu được kết quả thì chúng ta đem kết quả đó rakiểm chứng với kết quả thực nghiệm.Thông qua kết quả thu được chúng ta cóthể rút ra được kết quả của quá trình nghiên cứu

Để thuận tiện cho quá trình mô phỏng ĐTCS, hiện nay đã có rất nhiềunhững phần mềm mô phỏng ĐTCS 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 sảnphẩm điện tử chính xác, đáng tin cậy và giá thành thấp Trong các phần mềmnày thì PSIM là một công cụ mạnh mẽ,chuyên dụng cho việc mô phỏngĐTCS

Dưới đây là bài viết giới thiệu về một số phần mềm mô phỏng ĐTCSthường được sử dụng rộng rãi hiện nay

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)

1.1.1 Giới thiệu phần mềm TINA

TINA 7 là 1 trong những gói phần mềm mạnh nhất hiện nay để phân tích, thiết kế, mô phỏng tín hiệu số, tương tự, VHDL và kết hợp các mạch điện tử hay các mạch in của chúng Bạn cũng có thể phân tích RF, các mạch quang điện, kiểm tra và gỡ lỗi các ứng dụng vi điều khiển và vi xử lý Một tính năng đặc biệt của phần mềm là cho phép bạn đưa mạch ra thực tế thông qua cổng USB được điều khiển bởi phần cứng TINAlabII Các kỹ sư điện tử nhận thấy rằng phần mềm TINA có nhiều ưu điểm như: dễ sử dụng, đây là 1 công cụ hiệu quả cao, trong khi các giảng viên thì đáng giá cao những tính năng của phần mềm trong môi trường đào tạo

Phần mềm được xây dựng với nhiều Phần tương tác với nhau, người thiết kế

có thể vẽ mạch bằng sơ đồ nguyên lý và chuyển sang dạng mạch in, quan sát mạch in dưới dạng 3D và xuất ra tập tin hình ảnh để gởi đến nhà sản xuất…

Sự tương tác cao, đầy đủ tính năng và dễ sử dụng đã làm cho phần mềm TINA chiếm ưu thế hơn các phần mềm Thiết kế mạch khác hiện nay…

1.1.2 Yêu cầu cấu hình máy

thiểu như sau:

 CPU Pentium II hoặc cao hơn

B1 : Giải nén, tiến hành cài đặt

B2 : Mở thư mục crack, chạy file PCB-Key.exe để lấy mã đăng ký

B3 :Chạy phần mềm, nhập mã đăng ký

1.1.3 Đặc điểm của TINA

Đặc điểm của các mô phỏng trong TINA là chúng được xây dựng theobản chất hoạt động vật lý bán dẫn thể hiện bằng các phương trình vớinhiều tham số đặc trưng, do đó mô hình mô phỏng rất sát đặc tính Vôn-Ampe thực của chủng loại đó Vì vậy để đưa vào mạch một bóng bán dẫn

cụ thể cần phải biết khá nhiều tham số của nó, điều này không phải lúc nàocũng biết được Để dễ dàng cho người sử dụng, thư viện của TINA có sẵnhàng trăm loại bóng thông dụng trên thị trường với các tham số chuẩn donhà chế tạo cung cấp.

Phần mềm TINA có nhiều ưu điểm như: dễ sử dụng, đây là 1 công cụhiệu quả cao

Phần mềm được xây dựng với nhiều phần tương tác với nhau, ngườithiết kế có thể vẽ mạch bằng sơ đồ nguyên lý và chuyển sang dạng mạch

in, quan sát mạch in dưới dạng 3D và xuất ra tập tin hình ảnh để gởi đếnnhà sản xuất…

Sự tương tác cao, đầy đủ tính năng và dễ sử dụng đã làm cho phầnmềm TINA chiếm ưu thế hơn các phần mềm thiết kế mạch khác hiệnnay…

1.1.4 Các cửa sổ chính

Cửa sổ chính của phần mềm TINA

Hình 1.1 Giao diện chính của phần mềm TINA

Menu Bar: Trình đơn hiển thị các danh sách lệnh

The Curosr or Pointer: Con trỏ - được sử dụng để lựa chọn các lệnh và

chỉnh sửa sơ đồ nguyên lý Bạn chỉ có thể di chuyển con trỏ bằng con chuột máy tinh Phụ thuộc và các chế độ hoạt động mà con trỏ có các định dạng sau:hình mũi tên trong cửa sổ chính của chương trình ,hình cây bút khi bạn thực hiện nối dây ,hình bàn tay khi bạn trỏ vào linh kiện hoặc đang đưa linh kiện vào cửa sổ chính

The Schematic window: cửa sổ làm việc chính của chương trình, cho phép

chỉnh sửa, mô phỏng sơ đồ nguyên lý của mạch trực tiếp Cửa sổ này thực tế

là một bản vẽ lớn Bạn có thể di chuyển thanh cuộn nếu vùng soạn thảo vượt quá màn hình chính

The Toolbar: Thanh công cụ

Bạn có thể chọn hầu hết các lệnh để chỉnh sửa mạch trên Thanh công cụ này Lưu ý rằng các lệnh trên Thanh công cụ cũng nằm trong Trình đơn hoặc

có thể sử dụng bằng các phím tắt Chúng ta sẽ cùng đi vào chi tiết các lệnh trên Thanh công cụ

hoặc SCH), mở một Marco (.TSM)

thường xuyên lưu trữ lại mạch đang làm nhằm tránh tình trạng mất dữ liệu khi máy tính tắt đột xuất

Đóng sơ đồ nguyên lý đang sử dụng

Sao chép các linh kiện hoặc các chữ được lựa chọn

Dán các linh kiện hoặc chữ đã sao chép vào nơi cần dùng

Khi nút này được nhấn vào, bạn có thể sử dụng con trỏ để di chuyển các linh kiện, dây nối hoặc các chữ, thuận lợi trong việc sắp xếp lại sơ đồnguyên lý theo ý muốn

các tham số

Sử dụng nút lệnh này để vẽ dây nối cho sơ đồ nguyên lý

Thêm các chú thích vào sơ đồ nguyên lý hay kết quả phân tích Cho phép cắt 2 dây dẫn chéo qua hoặc nối với nhau

Đảo chiều một góc 900 các linh kiện được lựa chọn

Lấy đối xứng các linh kiện được lựa chọn Phím tắt: [CTRLL] hoặc [*]

Hiển thị cửa sổ chính ở dạng lưới hoặc không

Phóng to sơ đồ nguyên lý để có thể nhìn rõ các linh kiện

Bạn có thể thay đổi tỷ lệ phóng to theo ý muốn từ 10% đến 200%

Lựa chọn danh sách các Chế độ Mô phỏng:

Chế độ DC

Chế độ AC

Chế độ mô phỏng tức thời lặp lại liên tục

Chế độ mô phỏng tức thời không lặp lại Bạn có thể điều chỉnh thời gian mô phỏng trong phần Analysis Transient

Chế độ Số

Nếu nút lệnh này được chọn, chương trình sẽ cho phép hiển thị

trình trạng lỗi của linh kiện, ta có thể thay đổi tình trạng lỗi của từnglinh kiện trong bản Thuộc tính (Properties Editor)

nóng: [F6] Đây là một đặc điểm nổi bật ở phần mềm

TINA phiên bản 7 mà các phiên bản cũ hay các phần mềm khác không thể thực hiện được Ở chế độ này, các linh kiện được hiển thị một cách sống động, giúp người sử dụng quan sát mạch trực quan hơn

Chuyển đổi giữa dạng 2D hoặc 3D

Chuyển sơ đồ nguyên lý trực tiếp sang mạch in

Tìm kiếm các linh kiện Một hộp thoại Tìm kiếm sẽ hiện lên cho phép bạn tìm các linh kiện theo tên như mong muốn Tuy nhiên chương trình có hạn chế là không thể hiện trước hình dạng linh kiện mà ta lựa chọn nên gây rất nhiều khó khăn cho người sử dụng

Bạn cũng có thể lựa chọn các linh kiện trong danh sách này Đây là danh sách các linh kiện đầy đủ nhất của chương trình

The Component Bar: Thanh linh kiện.

Các thanh linh kiện được sắp xếp thành một nhpms Mỗi khi bạn lựa chọnmột nhóm, các linh kiện trong nhóm đó sẽ xuất hiện trên thanh công cụ Khi bạn nhấn chuột trái vào linh kiện mong muốn, con trỏ sẽ đổi sang hình bàn tay và bạn có thể bỏ linh kiện vào mạch Bạn có thể quay hoặc đảo chiều các linh kiện trước khi đưa vào mạch bằng cách sử dụng các phím [+/-] quay 900

và phím [*]: lấy đối xứng Khi đã hiệu chỉnh xong các hướng của linh kiện, bạn nhấn chuột trái một lần nữa để đặt linh kiện vào mạch

Find Component Tool: công cụ giúp bạn tìm kiếm nhanh các linh kiện

bằng tên có trong cơ sở dữ liệu của phần mềm

Open Files Tab: thẻ mở các tệp tin.

Bạn có thể mở nhiều mạch hoặc nhiều phần của một mạch (Marco) cùng mộtlúc, và công cụ này dùng để chuyển đổi giữa các tệp tin đã được mở Chỉ cần nhấn chuột vào thẻ để chuyển đến mạch bạn cần

The TINA Task Bar: thanh tác vụ nằm phía dưới của màn hình, có chức

năng cung cấp nút tắt cho các dụng cụ đo khác nhau hay các máy ảo sử dụng trong chương trình Khi các máy ảo được nhấn hoạt thì sẽ xuất hiện một cửa

sổ mới tương ứng với mỗi loại Bạn chọn nút CLOCK để đặt cửa sổ chính củachương trình luôn nằm phía dưới các cửa sổ máy ảo khác Điều này thuận lợi cho việc quan sát mô phỏng Tuy nhiên bạn cũng có thể làm ngược lại bằng cách chọn UNCLOCK (không xóa)

The Help Line: phần trợ giúp nằm ở phía dưới cùng của cửa sổ có chức năng

cung cấp những dòng giải thích ngắn gọn hoặc các phím tắt khi bạn di chuyểncon trỏ qua các nút lệnh

1.2 Phần mềm PSPICE (Power Simulation Program with Intergrated

Circuit Emphases)

1.2.1 Tổng quan về PSPICE

PSPICE là phần mềm mô phỏng mạch điện - điện tử trường Đại học

tổng hợp California ở Berkeley sáng tạo ra Hiện nay PSPICE được xem làmột trong những phần mềm mô phỏng mạch điện - điện tử mạnh và phổbiến trên thế giới PSPICE được phát triển bởi hãng MicroSim, là mộttrong những phiên bản thương mại được phát triển từ Spicevaf trở thànhphần mềm mô phỏng phổ biến nhất trên thế giới Pspice cho hép chúng ta

mô phỏng các thiết kế trước khi di vào xây dựng phần cứng Chương trình

mô phỏng cho phép chúng ta quan sát họa động của mạch cũng như nhữngthay đổi của các tín hiệu đầu vào hoặc các giá trị của các thành phần trongmạch điện Do đó có thể kiểm tra lại các thiết kế để xem chúng có chạyđúng trong thực tế hay không Pspice chỉ mô phỏng và tiền hành các phép

đo kiểm tra chứ không phải là phần thiết kế của mạch điện…

1.2.2.Đặc điểm của PSPICE

Có thể nói rằng trong lĩnh vực mô phỏng mạch điện tử PSPICEcũng thông dụng như MATLAB trong mô phỏng hệ thống tự động.Phần mềm này cho phép người dùng thiết lập mô hình phần tử củamình theo định hướng nghiên cứu riêng, mở ra khả năng rộng lớn chocác chuyên gia trong lĩnh vực điện tử công suất Đây là sản phẩm mớinhất, nhằm tổng hợp các giai đoạn thiết kế chế tạo mạch điện tử: xâydựng mạch nguyên lý, mô phỏng, chuyển mạch nguyên lý mạch sangmạch in, đổ sang máy làm mạch in

Thư viện của PSPICE rất lớn, lên đến hàng chục nghìn linh kiệnđiện tử, bóng bán dẫn, vi mạch IC của rất nhiều hãng trên thế giới, vìvậy rất thuận lợi khi thiết kế hay khảo sát mạch sử dụng các linh kiện

có sẵn trong thư viện và xây dựng các mô hình riêng, tự thiết lập thưviện riêng phục vụ mục đích của mình

Giống như TINA, trong PSPICE có sẵn rất nhiều loại nguồnđiện 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 chếtần số) và 4 nguồn phụ thuộc cơ bản Ngoài ra còn có công tắc điện tửđược điều khiển bằng điện áp hoặc bằng dòng điện Các phân tíchchính là đặc tính truyền đạt, đặc tính tần số, điểm làm việc một chiều,đặc tính động

Trong mô phỏng mạch điện tử công suất quan trọng nhất là phântích động (Transient analysis) Trong PSPICE chế độ phân tích này

thường tốn thời gian tính của PC, khi mạch phức tạp hoặc thời giankhảo sát lớn, dung lượng của file dữ liệu này có thể lên đến hàng trăm

MB Vì vậy khi chương trình đang chạy ta có thể tạm dừng chươngtrình để theo dõi và kiểm tra sơ bộ nếu thấy không đạt thì ngắt hẳnchương trình để sửa đổi

Chọn Next

Chọn Next

Hệ thống đang cài đặt

Chọn Fnish

Hình 1.2 Giao diện của phần mềm PSPICE

1.2.4 Các tính năng của Pspice

- Pspice được đưa ra thị trường nhiều phiên bản khác nhau, mỗi phiên

bản cung cấp các tính năng khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu khách hàng

- Pspice A/D là chương trình dùng để mô phỏng các mạch điện tương tự

và số Các tính năng chính của Pspice A/D:

- Phân tích xoay chiều, một chiều, quá độ : Tính năng này cho phép

chúng ta kiểm tra các đáp ứng cảu mạch điện khi được cung cấp đầu vàokhác nhau Cụ thể :

- Phân tích một chiều ( DC Analysis ): Cho phép xác định điện áp định

mức và trị số dòng điện cho tất cả các nút của mạch bằng cách quét toàn bộgiá trị của điện áp trong một khoảng do người dùng định nghĩa Điều này có

ý nghĩa khi muốn xác định đường đặc tính của các mạch điện có chứa cácphần tử phi tuyến như: diode, transistor, hoặc muốn xác định điện thế địnhmức của các mạch khuếch đại

- Phân tích quá độ ( Transient Analysis ) : nhằm dự đoán các trạng thái

của mạch khi có các sự kiện quá độ xảy ra

- Phân tích xoay chiều ( AC Analysis ) : mô phỏng hồi đáp tần số của

mạch điện, tức là ta có thể quan sát được các trạng thái của mạch điện khitần số của nguồn điện thay đổi trong một dãy cho trước Dựa vào đó đó ta cóthể tìm thấy tần số cộng hưởng của mạch

- Phân tích tham số, độ nhạy, giá trị giới hạn : với những tính năng

này chúng ta có thể quan sát những biến đổi của mạch điện khi thay đổi cácgiá trị của các thành phần của nó

- Phân tích thời gian của các mạch số cho phép tìm ra sự cố về thời gian

xuất hiện khi kết nối các tín hiệu có tần số thấp trong quá trình truyền dẫn tínhiệu

- Pspice A/D cũng cung cấp các mô hình hóa về các ứng xử của các thiết

bị tương tự và số, vì vậy chúng ta có thể mô tả các hàm chức năng của mạchđiện sử dụng các biểu thức và hàm toán học Do đó có thể xây dựng và phântích các đặc tính phức tạp của thiết bị thông qua mô hình toán học Các mô

hình hóa được xây dựng trong Pspice A/D không chỉ là các điện trở, điện

cảm, điện dung mà còn có các mô hình sau :

 Mô hình dây dẫn, bao gồm độ trễ, độ dội, tổn hao, tán xạ và tạp âm

 Mô hình của cuộn dây từ phi tuyến, bao gồm độ bão hòa và từ trễ

 Mô hình của transisitor trường có cực điều khiển cách ly IGBTMOSFET

 Mô hình của các phần số với vào ra tương tự

1.3.

1.3.1 Tổng quan về Matlab / Simulink

Matlab là từ viết tắt của Matrix Laboratory, Matlab là một ngôn ngữ lậptrình cấp cao dạng thông dịch, nó là môi trường tính toán số được thiết kế

bởi công ty MathWorks Matlab cho phép thực hiện các phép tính toán số,

ma trận, vẽ đồ thị hàm số hay biểu diễn thông tin (dưới dạng 2D hay 3D),thực hiện các thuật toán và giao tiếp với các chương trình của các ngônngữ khác một cách dễ dàng Matlab là phần mềm được phổ cập ở mức độtoàn cầu Hiện nay ở nước ta, Matlab cũng khá quen thuộc trong lĩnh vựcđiều khiển và tự động hóa

1.3.2 Đặc điểm của Matlab/Simulink

Matlab mới cho phép thâm nhập vào lĩnh vực điện tử công suất (Powerelectronic) Đây là phần mềm bổ sung của mục “power system blockset”nằm trong phần simulink Trong đó đưa ra mô hình các phần tử bán dẫn là:tiristo, điôt, GTO, MOSFET và ideal switch Tất cả các phần tử này đềuđược mô phỏng như một mạch gồm điện trở mắc nối tiếp điện cảm khi ởtrạng thái dẫn dòng điện, còn khi không dẫn dòng thì tương ứng đứt mạch(tổng trở bằng vô hạn), ngoài ra luôn có mạch RC đấu song song Bằngcách ghép từng hình theo một sơ đồ cụ thể nào đó, có thể thiết lập một thưviện các mạch điện tử công suất theo ý muốn (thí dụ như mạch chỉnh lưucầu hoặc mạch băm xung,…)

Phần mềm mô phỏng bằng Simulink rất thuận lợi khi cần phân tích vàkhảo sát ở khía cạnh hệ thống, nhất là với hệ thống kín, ở đó mạch điện tửcông suất chỉ là một khối của hệ thống Trong simulink, các van được môphỏng hoặc như một khoá lý tưởng, hoặc như một điện trở hai trạng thái.Như vậy, phần tử bán dẫn mô phỏng không phản ánh chính xác đặc tínhVôn-ampe của chúng nữa song điều đó không ảnh hưởng đến bản chất của

hệ thống được nghiên cứu, mặt khác lại giảm được đáng kể thời gian tínhmáy Lưu ý rằng trong simulink, các xung điều khiển cho các van là tínhiệu mức logic 0/1, không phải là điện áp điều khiển hay dòng điều khiểncho van nên không cần chú ý về phương diện cách ly giữa lực và điềukhiển

1.3.3 Cài đặt matlab/simulink

Chạy file Setup

Chọn Install marually without using the internet sau đó ấn Next

Điền đầy đủ thông tin vào thẻ connection settings rồi ấn Ok

Điền đầy đủ thông tin vào thẻ Account Creation sau đó ấn next Hệ

Nút Start: ở góc dưới bên trái của màn hình, cho phép chạy các ứng

dụng mẫu (demos), các công cụ và cửa sổ chưa hiển thị khi khởi độngMatlab

Ví dụ : Start/Matlab/Demos và chạy một ứng dụng mẫu

Cửa sổ lệnh: Quá trình khởi động đưa người dùng đến Cửa sổ lệnh, nơi

các dòng lệnh được biểu thị bằng dấu '>>' Đây là dấu hiệu cho thấyMatlab đang chờ đánh một (câu) lệnh Có thể xóa trắng toàn bộ cửa sổ

lệnh bằng lệnh: >> clc hoặc vào Edit/ Clear Command Window Khi thực

hiện lệnh này, toàn bộ giá trị của các biến hiện có không thay đổi hay mất

đi

Cửa sổ không gian làm việc (workspace): Nơi lưu giữ các biến và dữ

liệu do người dùng nhập vàongoại trừ những biến cục bộ thuộc về một file

M-Dùng lệnh 'who' hoặc 'whos' để liệt kê các biến hiện có trong khônggian làm việc Để biết giá trị của biến, ta gõ tên biến tại dấu nhắc lệnh Đểxóa một hàm hoặc biến khỏi không gian làm việc, sử dụng lệnh 'clear': >> clear tên_biến;

Cửa sổ biên tập mảng (ma trận nói chung): Khi đã có một mảng, có

thể chỉnh sửa, biên tập lại bằng Array Editor Công cụ này làm việc nhưmột bảng tính (spreadsheet) cho ma trận

Cửa sổ địa chỉ thư mục hiện thời: Thư mục hiện thời là nơi chương

trình Matlab sẽ tìm các M-file, và các file không gian làm việc (.mat files)

đã tải và lưu lại

Để tạo một file.m trong thư mục làm việc bạn đọc có thể thực hiện:

1.4 Phần mềm PSIM

1.4.1 Tổng quan về PSIM

PSIM là phần mềm mạch do hãng LAB-VOLT (Hoa Kỳ) - Một trongcác 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 tàiliệu 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 hệtruyền động xoay chiều (AC), một chiều (DC)

1.4.2 Đặc điểm của PSIM

PSIM chạy trong môi trường Microsoft Windows 98/NT/2000/XP vớiyêu cầu bộ nhớ RAM tối thiểu là 32 MB Chương trình thiết kế mạch củaPSIM là một chương trình có tính tương tác cao giữa giao diện của các thưmục và phần mềm soạn thảo mạch điện với người sử dụng Các phần tửcủa mạch được chứa trong menu Elements Các phần tử được chia thànhbốn 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 việntrong PSIM bao gồm hai phần: Thư viện hình ảnh (PSIMimage.lib) và thưviện 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 lực vì các khối điều khiển đã được xây dựng sẵn, ta chỉ việc lắp ghép

1.4.3 Cài đặt PSIM

Đầu tiên là chạy file Setup

Chọn next

Chọn Next

Chọn Next

File Menu : Menu File bao gồm các chức năng sau đây:

New : Tạo một mạch mới

Open: Mở một mạch hiện có

Close: Đóng cửa sổ mạch hiện tại

Close All: Đóng tất cả các cửa sổ mạch

Save: Lưu mạch hiện tại

Save As: Lưu mạch hiện tại vào một tên khác nhau

Save All : Lưu tất cả các mạch

Print: In mạch

Print Preview: Xem trước bản in

Print Selected: In một phần của mạch chọn

Print Selected Preview: Xem trước các 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

Edit Menu bao gồm các chức năng sau đây :

Undo Delete: Undo Xóa

Cut: Hủy bỏ các khối mạch được lựa chọn và lưu nó vào bộ đệm

Copy: Sao chép một khối mạch được lựa chọn

Paste: Dán các khối mạch được lựa chọn

Select All: Chọn toàn bộ các mạch

Text : Đặt văn bản

Wire: Đi dây

Laber: Đặt một nhãn

Attributes: Chỉnh sửa các thuộc tính của một phần tử

Disable: Vô hiệu hoá một thành phần hoặc một phần của một mạch Enable: Kích hoạt các yếu tố hoặc mạch đã được vô hiệu hóa trước

đó

Rotate: Xoay các yếu tố lựa chọn hoặc khối

Flip L/R: Lật trái / phải của phần tử được chọn

Flip T/B: Lật trên / dưới của phần tử được lựa chọn

Find: Tìm một phần tử dựa vào loại và tên của nó

Find Next: Tìm các phần tử tiếp theo của cùng loại

Edit Library: Chỉnh sửa các thư viện PSIM

View Menu bao gồm các chức năng sau đây:

Status Bar : Kích hoạt hoặc vô hiệu hóa màn hình hiển thị trạng thái Toolbar: Kích hoạt hoặc vô hiệu hóa màn hình hiển thị thanh công cụ Element Toolbar: Kích hoạt hoặc vô hiệu hóa thanh công cụ phần tử.

Các thanh công cụ phần tử lưu trữ các phần tử PSIM thường được sửdụng

Recently Used Element List: Danh sách

Recently Used Element List: Danh sách cho thấy các yếu tố được sử

dụng gần đây nhất

Zoom in: Phóng to

Zoom out: Thu nhỏ

Fit to Page: Phù hợp với mạch toàn bộ màn hình

Zoom in Selected: Phóng to một vùng được chọn

List Element: Liệt kê các yếu tố của mạch

Subcircuit Menu bao gồm các chức 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 như một khối

Edit subcircuit: Soạn thảo kích thước tên file của mạch phụ

Set size: Cài đặt độ lớn của mạch phụ

Place port: Đặt vị trí cổng kết nối giữa mạch chính với mạch phụ Display port: Hiển thị cổng kết nối của mạch phụ

Edit default variable list: Soạn thảo danh sách các thông số 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 củamạch phụ trong mạch chính

Subcircuit list: Danh sách tên file của mạch chính và mạch phụ

One page up: Quay trở lại mạch chính, khi đó mạch phụ sẽ được

lưu tự động

Top page: Nhảy từ mạch phụ (mức thấp) lên mạch chính (mức cao)

cho phép sử dụng dễ dàng khi có chiều mạch phụ

Simulate Menu bao gồm các chức năng sau đây:

Simulation control : Kiểm soát thời gian mô phỏng

Run PSIM: Chạy mô phỏng mạch

Run SIMVIEW: Chạy màn hình hiển thị sóng

Arrange SLINK Nodes: Sắp xếp Slink Nodes Sắp xếp thứ tự của các

nút SLINK_IN và SLINK_OUT

Option Menu bao gồm các chức năng sau đây:

Settings : Thiết lập các tùy chọn

Enter Password : Nhập mật khẩu để xem các sơ đồ mạch được bảo

vệ bằng mật khẩu

Disable Password : Vô hiệu hoá việc bảo vệ mật khẩu của mạch

Window Menu bao gồm các chức năng sau đây:

New Window : Tạo một cửa sổ mới có thể hiển thị một phần khác

nhau của cùng một mạch

Cascade : Sắp xếp các cửa sổ

Power circuit

Switch controllers Sensors

Control circuit

Chương 2 Giới thiệu về phần mềm PSIM2.1 Giới thiệu về phần mềm PSIM

Cách cài đặt phần mềm như em đã trình bày ở phần trên

2.1.1 Khái niệm chung

PSIM bao gồm 3 chương trình:

Hình 2.1 Quá trình mô phỏng trên PSIM

 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:

Hình 2.2 Biểu diễn một mạch điện trên PSIM

- Chuyển Power circuit: mạch động lực.

- Control circuit: mạch điều khiển.

- Sensors: hệ cảm biến.

SIMVIEW PSIM schematic

PSIM simulator

- Switch controllers: bộ điều khiển mạch.

Mạch động lực bao gồm các van bán dẫn công suất, các phần tửRLC, máy biến áp lực và cuộn cảm san bằng

Mạch điều khiển sẽ được biểu diễn bằng các sơ đồ khối, bao gồm cảcác phần tử trong miền S, miền Z, các phần tử logic (ví dụ như cáccổng logic,flip-flop) và các phần tử phi tuyến (ví dụ bộ chia) Cácphần tử cảm biến sẽ đo các giá trị điện áp, dòng điện trong mạch lực

để đưa các tín hiệu đo này về mạch điều khiển Sau đó mạch điềukhiển sẽ cho các tín hiệu đến bộ điều khiển chuyển mạch để điều khiểnquá trình đóng cắt các van bán dẫn trong mạch lực

2.1.2 Khởi động chương trình

Khi khởi động chương trình thì PSIM Schematic sẽ chạy đầu tiên, vàoFile > New, giao diện như sau:

Hình 2.3 Giao diện của chương trình PSIM

Thanh chuẩn (Standard) gồm: File, Edit, View, Subcircuit,

Element, Simulate, Option, Window, Help Mọi thao tác trong PSIM

đều có thể thực hiện được từ thanh chuẩn này

Thanh công cụ gồm: New, Save, Open Và các lệnh thường dùng

như Wire (nối dây), Zoom, Run Simulation (chạy mô phỏng)

Thanh dưới cùng là các linh kiện thường dùng như điện trở, cuộncảm, tụ điện, diode, thyristor,…

2.1.3 Biều diễn tham số các phần tử

Các tham số mối phần tử, bộ phận của mạch được đối thoại trên

ba cửa sổ của PSIM bao gồm :

Cửa sổ Parameters được sử dụng trong quá trình mô phỏng, còn cửa

sổ Orther Info không sử dụng cho mô phỏng mà chỉ dành cho người sửdụng, các thông tin này sẽ được hiện ra trong mục View/ElementList.Ví dụ như các thông số loại thiết bị, tên nhà sản xuất, số sảnxuất…Còn cửa sổ Color để xác định màu sắc cho từng phần tử

Trên cửa sổ Parameters, các tham số được đưa vào dưới dạng các

số thập phân hoặc dạng biểu thức toán học Ví dụ một điện trở có thếđược biểu diễn dưới các dạng sau:

12.5 ; 12.5 k ; 12.5 Ohm ; 12.5 kOhm ; 25/2 Ohm

Các luỹ thừa sau sử dụng các chữ cái để thể hiện :

2.2.1 Điện trở, điện cảm và điện dung (RLC)

Với PSIM, các phần tử R, L, C rời rạc hay một nhánh RLC đều có thểđược mô tả với các điều kiện đầu được xác định (dòng điện trên L, điện áptrên C)

Ngoài ra mạch ba pha đối xứng, nhánh RLC cũng được mô tả với các điềukiện đầu được xác định bằng 0 bằng các ký hiệu “R3”, “RL3”, “RC3” và

Khoá hai trạng thái bao gồm : điôt (DIODE), điac (DIAC), tiristor(THY), triac (TRIAC), GTO, tranzito công suất theo kiểu npn (NPN) hoặcpnp (PNP), IGBT, MOSFET kênh n (MOSFET_n) và kênh p (MOSFET_p),

và khóa hai chiều (SSWI) Các phần tử này được mô tả như các khoá lýtưởng, nghĩa là ở trạng thái đóng (cho dòng chạy qua) khoá có gía trị nội trở

bằng 10 μΩ , còn ở trạng thái mở (không có dòng) sẽ có giá trị 1M Ω

Hình 2.6 ký hiệu diot, diac và thyristor trong PSIM

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

Hình 2.7 ký hiệu tranzito ba trạng thái 2.2.3 Khối điều khiển Gating block

Khối này chỉ được nối với cực điều khiển của các khoá điện tử haitrạng thái kể trên và được xác định tính chất trực tiếp của block Gating

Mô tả một Gating block:

Hình 2.8 Ký hiệu của Gating block.

Frequency: tần số làm việc khi nối với các khoá điện tử.

Number of points: số lần tác động trong một chu kỳ.

Switching points: Góc tác động trong một chu kỳ.

2.2.4 Máy biến áp

Có các loại như : Máy biến áp lý tưởng, máy biến áp một pha và bapha với các kiểu đấu dây

Trên Psim các loại máy biến áp một pha sau đây được sử dụng :

- 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 2.9 ký hiệu các loại máy biến áp một pha

Trên Psim có các loại máy biến áp ba pha trụ sau :

- Máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây có các đầu dây ra của đầu và cuối

cuộn dây (TF_3F)

- Máy biến áp 3 pha nối Y/Y và Y/ Δ (TF_3YY/TF_3YD)

- Máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây nối Y/Y/ Δ và Y/ Δ/ Δ

Hình 2.11 Môđun chỉnh lưu cầu một pha

Các môđun của bộ biến đổi ba pha bao gồm : chỉnh lưu cầu ba pha điôt BDIODE3, chỉnh lưu cầu ba pha tiristo BTHY3, chỉnh lưu tia

ba pha tiristo BTHY3H :

Hình 2.12 Môđun chỉnh lưu cầu ba pha

2.3 Một số phần tử mạch điều khiển

2.3.1 Khối hàm truyền

Khối hàm truyền được biểu diễn bằng tỷ số của hai đa thức của tử số

và mẫu số như sau :

Hình 2.14 Ký hiệu khối tích phân

Hình 2.15 Ký hiệu khối tỷ lệ - tích phân 2.3.2 Các khối tính toán

Bao gồm các khối như khối cộng, khối nhân và chia, khối hàm căn bậchai, mũ, luỹ thừa, logarit , khối hàm tính giá trị hiệu dụng RMS, khối hàm trịtuyệt đối và dấu, khối hàm lượng giác và khối biến đổi Fourier nhanh FFT

Hình 2.16 Ký hiệu các khối cộng

Hình 2.17 Ký hiệu các khối nhân và chia

Hình 2.18 Ký hiệu các khối hàm căn, mũ, luỹ thừa và logarit

2.3.3 Các khối hàm khác

a 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 ởthời điểm đó.

Hình 2.20 Ký hiệu khối hạn chế

c Khối xung hình thang và xung chữ nhật

Hai khối, khối xung hình thang (LKUP_TZ) và khối xung hình chữ nhật (LKUP_SQ).

Hình 2.21 Ký hiệu xung hình thang và xung chữ nhật

d Khối trễ thời gian (time delay block)

Khối này sẽ tạo trễ một khoảng thời gian của dạng sóng đầu vào,

ví dụ như chúng được sử dụng vào mô hình của phần tử truyền sóng cótrễ hay phần tử logic Để mô tả khối trễ thời gian chỉ cần xác định thờigian trễ tính theo giây (s)

Hình 2.22 Ký hiệu khối trễ thời gian .

2.3.4 Các phần tử logic

a Cổng logic

Đó là các cổng logic : cổng AND, OR, XOR, NOT, NAND và NOR

Hình 2 ký hiệu các cổng logic

b Khối chuyển đổi A/D và D/A

Đây là các khối chuyển đổi tương tự/số (analog/digital) và ngượclại, với 2 loại ở tín hiệu số 8 bit và 10 bit

Hình 2.24 ký hiệu các khối chuyển đổi A/D và D/A

2.4 Các phần tử khác

2.4.1 Các dạng nguồn

a Nguồn một chiều DC

Các dạng nguồn một chiều có ký hiệu (_GND) là loại có nối đất,

ký hiệu (V) là dạng nguồn áp, ký hiệu (I) là nguồn dòng

Hình 2.25 Ký hiệu các nguồn DC

b Nguồn hình Sin

Nguồn hình sin cũng bao gồm hai loại nguồn dòng và áp,có kýhiệu ở hình 2.25 đối với nguồn một pha và nguồn điện áp sin ba pha

đối xứng nối (Y) được ký hiệu như hình 2.26, với pha A có ký hiệu dấuchấm trên nguồn.

Hình 2.26 Ký hiệu nguồn hình sin một pha nguồn hình sin ba pha

c Nguồn sóng chữ nhật

Có 2 loại nguồn sóng chữ nhật : nguồn áp (VSQU) và nguồn dòng(ISQU) có ký hiệu như ở hình 2.27.

Hình 2.27 Ký hiệu nguồn sóng chữ nhật

d Cảm biến điện áp/dòng điện

Các cảm biến sẽ đo giá trị điện áp và dòng điện trong mạch động lực để sử dụng trong mạch điều khiển Cảm biến dòng sẽ có nội trở là 1

μΩ

Hình 2.28 Ký hiệu các cảm biến điện áp và dòng điện

2.4.2 Bộ điều khiển chuyển mạch

a Bộ điều khiển khoá đóng cắt (on-off switch controller)

Bộ điều khiển như một giao diện giữa tín hiệu điều khiển và khoáđóng cắt mạch lực : tín hiệu đầu vào của khối là 0 hoặc 1 từ mạch điều khiển sẽ đưa đến cực điều khiển của khoá động lực.

Hình 2.29 ký hiệu của bộ on-off switch controller.

b.Bộ điều khiển góc mở α

Bộ điều khiển dùng để điều khiển góc mở của tiristor, ký hiệu vàocủa bộ điều khiển bao gồm : góc α , tín hiệu đồng bộ và tín hiệu cho phép (enable/disable signal) Quá trình chuyển đổi tín hiệu đồng bộ từ 0đến 1 sẽ cung cấp thời điểm đồng bộ ở góc 0 0 Còn góc mở α được xác định từ tín hiệu tức thời, alpha được tính theo độ

Các bước thao tác một mạch phụ như sau:

- 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 như một khối

- Edit subcircuit: Soạn thảo kích thước tên file của mạch phụ.

- Set size: Cài đặt độ lớn của mạch phụ

với mạch phụ

- Display port: Hiển thị cổng kết nối của mạch phụ

- Edit default variable list: Soạn thảo danh sách các thông số 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

Khi mạch phụ đã được thiết lập cùng với các cổng kết nối của nó

đã xác định, cần nối mạch phụ vào mạch chính theo các bước sau:

- Trong mạch chính các điểm nối của khối mạch phụ sẽ xuất hiện các với các vòng tròn rỗng

- Chọn khối mạch phụ và chọn Show subcircuit ports trêb menu

Subcircuit để hiển thị tên cổng được xác định ở phần trên

- Dùng dây nối vào các điểm nối tương ứng

2.5 Các bước tiến hành mô phỏng mạch điện tử công suất

Để tiến hành khảo sát một mạch điện tử công suất, cần tiến hành cácbước sau :

1 Xác định mô hình các phần tử bán dẫn cần có để thiết lập mạch cần

khảo sát, nhất là các van bán dẫn công suất

2 Thiết lập sơ đồ nguyên lý của mạch cần nghiên cứu Thông thường

gồm hai phần: sơ đồ mạch lực và sơ đồ mạch điều khiển

3 Chuyển đổi từ sơ đồ nguyên lý sang chương trình mô hình hoá theo

ngôn ngữ chuyên dụng của phần mềm

4 Vào các tham số sơ đồ và số liệu khảo sát.

5 Tiến hành khảo sát, thường chia thành hai bước:

a) Chạy thử chương trình với chế độ quen thuộc mà kết quả đã biếttrước để kiểm tra độ chính xác của mô hình

b) Khi mô hình đạt độ tin cậy, tiến hành nghiên cứu với các chế độ cầnkhảo sát theo yêu cầu đặt ra

2.6.2 Cài đặt tham số cho các phần tử của mạch lực

Để cài đặt các tham số vào một phần tử, trước tiên ta nháy kép chuộttrái vào phần tử đó, trên màn hình xuất hiện cửa số đối thoại để người sử dụng

có thể đưa tham số vào

Hình 2.31: Thiết kế mạch băm áp một chiều

2.6.3 Cài đặt tham số các phần tử của mạch điều khiển

* Mạch điều khiển dùng Gating block :

- Tên khối điều khiển : Go

- Tần số làm việc : 5000 Hz

- Số lần tác động trong một chu kỳ : 2

- Góc tác động trong một chu kỳ : 180 o

Hình 2.32 Hộp thoại mô tả khối Gating block

* Mạch điều khiển dùng switch controller :

Tín hiệu vào của khối này là tín hiệu so sánh COMP, so sánh hai tínhiệu : nguồn một chiều VDC và nguồn xung tam giác VTR1

Hình 2.33 hộp thoại tham số các phần tử mạch điều khiển dùng switch

controller

2.6.4 Chạy mô phỏng

Sau khi thiết kế mạch, mô tả và cài đặt các tham số cho tất cả cácphần tử trong mạch, ta tiến hành mô phỏng mạch bằng cách ấn nút chuột tráilên ký hiệu khởi động mô phỏng (Run Psim) trên thanh công cụ của cửa sổmạch thiết kế khi đó Psim sẽ khởi động và chạy chương trình mô phỏngmạch (Psim simulator).

Trên màn hình sẽ xuất hiện cửa sổ lựa chọn các đường cong mô phỏng hiểnthị (hình 2.34): cửa sổ bên trái là các đường cong hiển thị, cửa sổ bên phải làđường cong cần hiển thị Trong đó các đường cong I (L1) và V1 là cho mạchbên trái (hình 2.31) còn I (L2) và V2 là cho mạch hình bên phải

Hình 2.34 Cửa sổ lựa chọn hiển thị các đường cong kết quả