intTypePromotion=1

Đồ án: Khai thác phần mềm PSIM - Mô phỏng mạch điện tử công suất

Chia sẻ: Nguyễn Hồng Thanh | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:90

0
191
lượt xem
77
download

Đồ án: Khai thác phần mềm PSIM - Mô phỏng mạch điện tử công suất

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Với kết cấu nội dung gồm 4 chương, đồ án "Khai thác phần mềm PSIM - Mô phỏng mạch điện tử công suất" trình bày tổng quan về một số phần mềm mô phỏng mạch điện tử công suất, giới thiệu về phần mềm PSIM, ứng dụng phần mềm PSIM mô phỏng mạch chỉnh lưu có điều khiển,... Với các bạn chuyên ngành Điện - Điện tử thì đây là tài liệu tham khảo hữu ích.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án: Khai thác phần mềm PSIM - Mô phỏng mạch điện tử công suất

  1. Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ                                                    GVHD: Th.s Nguyễn Đắc  Nam L Ờ I NÓI Đ Ầ U Trong nh ững năm g ầ n đây, mô hình hóa tr ở  thành ph ươ ng pháp r ấ t   hi ệ u   qu ả   trong   nghiên   c ứ u   khoa   h ọc,   trong   th ực   t ế   s ản   xu ất   cũng   nh ư   trong ph ục v ụ  gi ảng d ạy và họ c t ậ p.  Trên thị  trường thế  giới cũng đã xuất   hiện rất nhiều phần mềm Thiết kế ­ Mô phỏng mạch điện tử công suất. Có thể   PSPICE,   TINA,   MATLAB,   SIMSEN,   SUCCES,   kể   ra   các   phần   mềm   như   :   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  nhi ề u tr ườ ng Đ ạ i Họ c và Cao Đẳ ng vi ệ c mô phỏ ng m ạ ch điệ n t ử   còn nhi ề u khó khăn vì thi ế u v ề  trang thi ết b ị  th ực hành. Nhi ề u thi ế t b ị  mô   ph ỏ ng cũ, s ố  l ượ ng module ít nên không đáp  ứ ng đ ượ c h ế t các nhu c ầ u v ề   gi ả ng d ạ y và h ọ c t ậ p. Đ ồ  án môn hoc v ớ i đ ề  tài:  “Khai thác ph ầ n m ề m PSIM ­ mô ph ỏ ng   m ạ ch đi ệ n t ử  công su ấ t”.  V ớ i nh ữ ng m ục tiêu sau: Gi ớ i thi ệ u v ề ph ần m ềm và  ứ ng d ụ ng c ủ a ph ầ n m ề m PSIM ­ Giúp sinh viên s ử  d ụ ng ph ầ n m ềm này đ ể  hi ể u rõ h ơ n lý thuy ế t đã   ­ h ọ c. Ph ụ c v ụ  cho m ục đích nghiên c ứ u,h ọ c t ậ p đ ể  nâng cao trình độ  c ủ a   ­ b ả n thân. Đ ồ  án đ ượ c trình bày thành 5 ch ươ ng:
  2. Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ                                                    GVHD: Th.s Nguyễn  Đắc Nam Ch ươ ng 1: T ổ ng quan v ề m ột s ố ph ần m ềm mô ph ỏ n gm ạ ch đi ệ n t ử  công  su ấ t. Ch ươ ng 2: Gi ớ i thi ệu v ề ph ần m ềm PSIM. Ch ươ ng 3:  ứng d ụng ph ần m ềm PSIM mô phỏ ng m ạ ch ch ỉ nh l ưu có điề u  khi ể n Ch ươ ng 4: K ết lu ận và đ ề  xu ấ t. Trong   quá   trình   làm   đ ồ   án,   v ớ i   s ự   tìm   tòi   và   nghiên   c ứ u   c ủ a   b ả n   thân,   đ ặ c   bi ệ t   là   s ự   giúp   đỡ   r ấ t   nhi ệ t   tình   c ủ a   th ầ y     giáo   Nguy ễ n   Đ ắ c   Nam chúng em đã hoàn thành đ ồ  án này. Do ki ế n th ức còn h ạ n ch ế  không   tránh kh ỏ i nh ững thi ếu xót. Em r ấ t mong nh ận  đ ượ c s ự  đóng góp ý ki ế n   c ủ a các th ầ y cô và các b ạ n đ ể  đồ  án c ủ a chúng em hoàn thi ệ n h ơ n. Em xin chân thành c ả m  ơn! 2
  3. Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ                                                    GVHD: Th.s Nguyễn Đắc   Nam 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 vụ  những yêu cầu ngày càng cao của cuộc sống. ĐTCS đã giúp cho việc sử  dụng điện năng một cách hiệu quả, các linh kiện điện tử  công suất được  sử dụng trong quá trình biến đổi cũng như điều khiển công suất: hiệu quả  cao và tổn hao thấp trong lò cao tần, truyền tải điện DC. Các thiết bị ĐTCS   mới hiện nay được cải tiến phát triển để nâng cao hiệu suất hơn nữa việc   sử dụng năng lượng.     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 các linh 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 hóa công nghiệp, giao thông, lưu trữ  năng lượng, truyền  tải điện đi xa. Hiệu suất cao và đặc điểm điều khiển chặt chẽ đã giúp cho   ĐTCS có lợi thế hơn nhiều trong điều khiển động cơ  so với các hệ  thống  điều khiển cơ  điện và điện tử  trước 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 static­var compensators (SVC). Trong truyền tải sử dụng biến đổi  DC/AC, bộ lọc tích cực, biến đổi tần số.      Cuộc cách mạng đầu tiên trong ĐTCS bắt đầu vào năm 1948 với việc  phát   minh   ra   silicon   transistor   tại   phòng   thí   nghiệm   Bell   Telephone  Laboratories bởi Bardeen, Bratain, and Schockley. Phần lớn công nghệ điện  tử  tiên tiến ngày nay dựa trên phát minh này, các mô hình microelectronics   cũng được phát triển từ linh kiện bán dẫn này. Cuộc cách mạng thứ hai bắt   đầu với việc phát triển của Thyristor trong công nghiệp bởi hãng General  Electric Company 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 đổi được 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 triển kinh tế rất lớn. Ví dụ ở Mỹ hiện nay có 70% năng lượng điện sử  dụng được biến 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   Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 3
  4. Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ                                                    GVHD: Th.s Nguyễn Đắc   Nam nhiều bài toán được đặt 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 tử công suất lớn.   a. Bộ chỉnh lưu                   Chỉnh lưu là quá trình biến đổi năng lượng dòng điện xoay chiều   thành năng lượng dòng điện một chiều. Chỉnh lưu là thiết bị  điện tử  công   suất được sử dụng rộng rãi nhất trong thực tế.    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 (mạch   chỉnh lưu không điều khiển) ; mạch van dùng toàn tiristo ( mạch chỉnh   lưu có điều khiển) ; mạch van dùng diot và tiristo ( mạch chỉnh lưu bán   điều 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          Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 4
  5. Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ                                                    GVHD: Th.s Nguyễn Đắc   Nam 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 .   Phân loại bộ biến đổi xung áp một chiều  ­ 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  Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 5
  6. Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ                                                    GVHD: Th.s Nguyễn Đắc   Nam   Ưng dụng bộ nghịch lưu  : ­ Bộ nghịch lưu được dùng làm thiết bị biến đổi trong biến tần gián  tiếp, đây là một ứng dụng quan trọng và rộng rãi nhất của bộ nghịch  lưu. ­ Dùng làm nguồn điện xoay chiều trong gia đình, nguồn điện liên tục  UPS. ­ 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 (Six­step)   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 thay đổi 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 . Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 6
  7. Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ                                                    GVHD: Th.s Nguyễn Đắc   Nam  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  ứng dụng 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 từ  quặng mỏ, các quá trình điện phân trong công nghiệp hóa   chất,   trong   rất   nhiều   các   thiết   bị   công   nghiệp   và   dân   dụng   khác   nhau...Trong những năm gần đây công nghệ  chế  tạo các phần tử  bán dẫn  công suất đã có những tiến bộ  vượt bậc và ngày càng trở  nên hoàn thiện  dẫn đến việc chế tạo các bộ biến đổi ngày càng 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  trang thiết bị thí nghiệm với chi phí lớn.Trong khi nền kinh tế nước ta đang  kém phát triển,không đủ  kinh phí để  mua sắm các trang thiết bị  đắt tiền  đó.Để  có thể 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 mô phỏng.Phương pháp mô phỏng là phương pháp thay cho   việc nghiên cứu một đối tượng cụ  thể  thì chúng ta xây dựng mô hình hóa  của đối tượng đó và tiến hành nghiên cứu.Sau khi thu được kết quả    thì  chúng ta  đem kết quả  đó ra kiểm chứng với kết quả  thực nghiệm.Thông  qua kết quả  thu được chúng ta có thể  rút ra được kết quả  của quá trình  nghiên cứu.     Để  thuận tiện cho quá trình mô phỏng ĐTCS, hiện nay đã có rất nhiều  những   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 sản phẩm điện tử  chính xác, đáng tin cậy và giá thành thấp. Trong  các phần mềm này thì PSIM là một công cụ  mạnh mẽ,chuyên dụng cho  việc mô phỏng ĐTCS.  Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 7
  8. Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ                                                    GVHD: Th.s Nguyễn Đắc   Nam     Dưới đây là bài viết giới thiệu về một số phần mềm mô phỏng ĐTCS  thường 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…  Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 8
  9. Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ                                                    GVHD: Th.s Nguyễn Đắc   Nam 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    ­   Để sử dụng được phần mềm TINA, bạn phải có cấu hình máy tính tối  thiểu như sau:   CPU Pentium II hoặc cao hơn.   64 MB bộ nhớ (RAM).   Ổ cứng còn trống ít nhất 100 MB.   Ổ CD­ROM.   Màn hình màu SVGA.   Hệ điều hành: Windows 9x, Windows NT/ME/XP, Windows 2000.  - Khởi động TINA :     Từ thanh Start lần lượt chọn: Start ­> Programs ­> Tina ­  Tina.exe.  Bấm vào Biểu tượng trên Desktop:  Lưu ý: Sử dụng phím F1 để có thể xem Hướng dẫn theo các chủ đề. Cài đặt Tina:    B1 : Giải nén, tiến hành cài đặt    B2 : Mở thư mục crack, chạy file PCB­Key.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  theo bản chất hoạt động vật lý bán dẫn thể hiện bằng các phương trình  với nhiều tham số  đặc trưng, do đó mô hình mô phỏng rất sát đặc tính   Vôn­Ampe 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 nào cũng biết được. Để  dễ  dàng cho người sử dụng, thư viện  của TINA có sẵn hàng trăm loại bóng thông dụng trên thị trường với các   tham số chuẩn do nhà chế tạo cung cấp.         Phần mềm TINA có nhiều ưu điểm như: dễ sử dụng, đây là 1 công  cụ hiệu quả cao.                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… Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 9
  10. Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ                                                    GVHD: Th.s Nguyễn Đắc   Nam 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.  Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 10
  11. Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ                                                    GVHD: Th.s Nguyễn Đắc   Nam  Mở một tập tin sơ đồ nguyên lý sẵn có trong máy tính (.TSC hoặc  .SCH), mở một Marco (.TSM)   Lưu sơ đồ nguyên lý đang sử dụng. Bạn sẽ thuận lợi hơn nếu  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 đồ nguyên lý theo ý muốn.   Lấy thêm 1 bản sao của linh kiện trước đó mà bạn đã chọn với  cùng 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.  Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 11
  12. Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ                                                    GVHD: Th.s Nguyễn Đắc   Nam     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.        Chế độ VHDL              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  từng linh kiện trong bản Thuộc tính (Properties Editor).   Chuyển đổi sơ đồ nguyên lý sang dạng 3 chiều hoặc 2 chiều.  Phím 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 Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 12
  13. Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ                                                    GVHD: Th.s Nguyễn Đắc   Nam                       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. Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 13
  14. Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ                                                    GVHD: Th.s Nguyễn Đắc   Nam Các thanh linh kiện được sắp xếp thành một nhpms. Mỗi khi bạn lựa  chọn một 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  một lúc, 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 của chương 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 chuyển con 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 là một trong những phần mềm mô phỏng mạch điện ­ điện tử  mạnh   và   phổ   biến   trên   thế   giới.   PSPICE   được   phát   triển   bởi   hãng  MicroSim, là một trong những phiên bản thương mại được phát triển từ  Spicevaf trở  thành phần 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 những thay đổi của các tín hiệu đầu vào hoặc   các giá trị  của các thành phần trong mạch điện. Do đó có thể  kiểm tra  lại các thiết kế  để  xem chúng có chạy đúng 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…  Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 14
  15. Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ                                                    GVHD: Th.s Nguyễn Đắc   Nam 1.2.2.Đặc điểm của PSPICE   Có   thể   nói   rằng   trong   lĩnh   vực   mô   phỏng   mạch   điện   tử  PSPICE cũng thông dụng như  MATLAB trong mô phỏng hệ  thống  tự  động. Phần mềm này cho phép người dùng thiết lập mô hình  phần tử của mình theo định hướng nghiên cứu riêng, mở ra khả năng  rộng lớn cho các chuyên gia trong lĩnh vực điện tử công suất. Đây là  sản phẩm mới nhất, nhằm tổng hợp các giai đoạn thiết kế  chế  tạo  mạch điện tử: xây dựng mạch nguyên lý, mô phỏng, chuyển mạch  nguyên lý mạch sang mạch in, đổ sang máy làm mạch in...  Thư  viện của PSPICE rất lớn, lên đến hàng chục nghìn linh  kiện điện tử, bóng bán dẫn, vi mạch IC của rất nhiều hãng trên thế  giới, vì vậy 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 thư viện riêng phục vụ mục đích 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 cơ bản. Ngoài ra còn có công  tắc điện tử  được điều khiển bằng điện áp hoặc bằng dòng điện.  Các phân tích chính 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  phân tích động (Transient analysis). Trong PSPICE chế  độ  phân tích  này thường tốn thời gian tính của PC, khi mạch phức tạp hoặc thời   gian khảo 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 chương trình để theo dõi và kiểm tra sơ bộ nếu thấy không đạt  thì ngắt hẳn chương trình để sửa đổi..  1.2.3. Cài đặt PSPICE     Chọn biểu tượng    chạy file setup            Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 15
  16. Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ                                                    GVHD: Th.s Nguyễn Đắc   Nam                                               Chọn Next                       Chọn Next                                     Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 16
  17. Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ                                                    GVHD: Th.s Nguyễn Đắc   Nam 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 vào   khác nhau. Cụ thể : Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 17
  18. Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ                                                    GVHD: Th.s Nguyễn Đắc   Nam ­   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 bộ  giá 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 các phần tử phi tuyến như: diode, transistor,.. hoặc muốn xác định  điện thế định mức 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  khi tần số  của nguồn điện thay đổi trong một dãy cho trước. Dựa vào đó  đó ta có thể 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   các giá 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 tín hiệu ­ 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 mạch điện sử dụng các biểu thức và hàm toán học. Do đó có thể xây  dựng và phân tích 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 MOSFET Mô   hình   của   transisitor   trường   có   cực   điều   khiển   cách   ly   IGBT   MOSFET Mô hình của các phần số với vào ra tương tự  1.3.  Ph   ần mềm Matlab / Simulink    1.3.1. Tổng quan về Matlab / Simulink     Matlab là từ viết tắt của Matrix Laboratory, Matlab là một ngôn ngữ  lập trình 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   Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 18
  19. Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ                                                    GVHD: Th.s Nguyễn Đắc   Nam trình của các ngôn ngữ  khác một cách dễ  dàng. Matlab là phần mềm  được phổ cập ở mức độ toàn cầu. Hiện nay ở nước ta, Matlab cũng khá  quen thuộc trong lĩnh vực điều 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  (Power electronic). 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 đều được mô phỏng như một mạch gồm điện trở mắc nối  tiếp 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 ra luôn có mạch  RC đấu song song. Bằng cách ghép từng hình theo một sơ đồ cụ thể nào   đó, có thể  thiết lập một thư  viện các mạch điện tử  công suất theo ý   muốn (thí dụ như mạch chỉnh lưu cầu hoặc mạch băm xung,…)     Phần mềm mô phỏng bằng Simulink rất thuận lợi khi cần phân tích   và khảo sát ở  khía cạnh hệ thống, nhất là với hệ  thống kín, ở  đó mạch  điện tử công suất chỉ là một khối của hệ  thống. Trong simulink, các van  được mô phỏng 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 tính Vôn­ampe 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 tính máy. Lưu ý rằng trong simulink, các xung   điều khiển cho các van là tín hiệu mức logic 0/1, không phải là điện áp  điều   khiển   hay   dòng   điều   khiển   cho   van   nên   không   cần   chú   ý   về  phương diện cách ly giữa lực và điều khiển. 1.3.3. Cài đặt matlab/simulink       Chạy file Setup Chọn Install marually without using the internet sau đó ấn Next Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 19
  20. Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ                                                    GVHD: Th.s Nguyễn Đắc   Nam       Điền đầy đủ thông tin vào thẻ connection settings rồi ấn Ok        Chọn Yes rồi ấn Next         Chọn I need to create a Mathword account sau đó ấn Next Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 20
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản