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
GVHD: Đỗ Đức Trí SVTH: La Khắc Triều MSSV: 10202052 Phạm Đại Tới 10102145 Lê Thanh Trà 10902057 Huỳnh Xuân Trí
10902059
• 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 3- Softkey version,chọn tiếp Select “psim.lic file….. “
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:
Mạch động lực
Bộ điều khiển chuyể n mạch
Mạch điều khiển
Hệ cảm biến
File Menu
Tạo một mạch mới
Mở mạch có sẳn
Đóng các cử sổ mạch
Lưu mạch hiện có
Lưu vào một tên khác
In mạch
Thoát khỏi chương trình
Xem trước bản in
Edit Menu
Un do xoá
Huỷ bỏ các khối mạch lựa chọn
Sao chép khối mạch Dán các khối mạch lựa chọn
Đặt văn bản
Đi dây
Chỉnh sửa các thuộc tính
Kích hoạt lại các yếu tố bị vô hiệu hoá
Vô hiệu hoá 1 thành phần
Lật trái, phải các yếu tố
Xoay các yếu tố
Lật trên, dưới các yếu tố
Tìm các phần tử cùng loại
Chỉnh sửa thư viện
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
Simulate Menu
Chạy mô phỏng mạch
Kiểm soát thời gian mô phỏng
Chạ y màn hình hiển thị sóng
Option Menu
Window Menu
Hiển thị các phần khác nhau cùng một mạch
Sắp xếp các cửa sổ
Phân chia các cửa sô bàng nhau
Tự động sắp xếp cá c biểu tuongj
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 trở, tụ điện Điện cảm, tụ điệ
Điện trở, diện cảm 3 pha Điện trở 3 pha Điện trở, tụ điện 3 pha Điêj trở, cuộn cảm, tụ điện
Điện trở, điện cảm, 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 2 cuộn thứ 1 cuộn sơ và 1 cuộn thứ
1 cuộn sơ và 4 cuộn thứ 1 cuộn sơ và 6 cuộn thứ
2 cuộn sơ và 2 cuộn thứ
1 cuộn sơ và 1 cuộn thứ
Trên PSIM có các loại máy biến áp ba pha trụ sau :
3 pha nối ^/^
3pha nối Y/^ 2 cuộn dây và các đầu dây ra 3 pha nối Y/Y
3 cuộn dây Y/^/^
3 cuộn dây Y/Y/^
Một số phần tử mạch điều khiển (Control)
• Khối hàm truyền
Khối tỷ lệ
Khối tích phân
Khối tỷ lệ - tích phân
Khối cộng
Các khối tính toán
Khối hàm căn, mũ, luỹ thừa và logarit
Khối nhân và chia
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)
Cảm biến điện áp
Bộ on-oif controller
Cảm biến dòng điện
Bộ alpha controller
Đồng hồ (probes)
Đồng hồ đo áp
Đồng hồ đo 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
• Id =
• Ud = 1.35U2 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
𝜋 3
• 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 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 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 𝑈
Trường hợp E>
√2
∝= 30 nguồn E = 80 Trường hợp E< 𝑈/(√2)
∝= 30 nguồn E = 50 Tăng nguồn 3 pha, điều chỉnh
∝= 60 nguồn E = 80 • 1. Những kết quả đạt được
• • • - Tìm hiểu được tổng quan phần mềm mô phỏng mạch điện tử •
• - Sử dụng được phần mềm mô phỏng PSIM.
- Thiết kế mạch lực và mạch điều khiển chỉnh lưu cầu một pha • - Mô phỏng mạch chỉnh lưu cầu một pha bằng phần mềm PSIM. 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:
công suất PSIM.
bán điều khiển. • 2. Những tồn tại, hạn chế
• - Phần lý thuyết về ứng dụng phần mềm PSIM thiết kế mạch •
• - Bài toán điều khiển còn đơn giản.
- Một số kết quả chạy mô phỏng chỉ mang tính tương đối so điều khiển còn chưa hoàn chỉnh.
với lý thuyết • đã học.
•
• •
• - Bổ sung hoàn thiện các kiến thức về điện tử công suất.
- Nghiên cứu, phát triển hoàn thiện mô hình để điều khiển • theo của đề tài đó là:
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.Hướng dẫn mô phỏng mạch
chỉnh lưu tia 6 pha tải RLE
điều khiển
Hoặc chọn từ các biểu tượng
Mạch chỉnh lưu tia 6 pha RLE đk
∝= 60 nguồn E = 80
∝= 60 nguồn E = 70
Chương 3 : Kết luận
3. Hướng phát triển
Trên cơ sở những vấn đề còn tồn tại trên, hướng phát triển tiếp
