ứng dụng của điện tử công suất trong điều chỉnh tốc độ động cơ, chương 10 potx

Chương 10: MÔ PHỎNG BẰNG PSPICE
CÁC MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
III.1 KHẢO SÁT BỘ NGHỊCH LƯU DÙNG
Khảo sát bộ nghòch lưu nguồn với đầu ra trung tâm có sơ
đồ mạch được vẽ như hình 9.2.1. các giá trò trong mạch cho như
sau.
V
S
=100V, L
2
=0, C
2
=0,R
2
=2, công tắc SW
1
và SW
2
(IGBT).
(Insullategate Bipolar Transistor không dùng diode.
SPWM (điều chỉnh độ rộng xung với tần số sóng mang
800Hz, f=50Hz. Điện áp cổng 12V.
Thực hiện chương trình mô phỏng PSPICE dùng IC 555 để
vẽ đường điện áp cổng và điện áp tải trong một chu kỳ và vẽ
phổ tần số điện áp tải.
+
-
+
-
+
-

+
- -
+
-
+
+
-
-
+
DC
DC
DC
DC
DC
DC DC
DC
VS1=100v
VS2=100v
IGBT
Gate Signals
0
[11]
[10]
[22]
[40]
[2]
[41]
[44]
[49]
[48]

[42]
[45]
[43]
2
8 4
7
6
3
1
5
[1]
Gate2
VCVS
Gate1
VCVS
PULSE
m=0.5
f=FREQ
EG2
EG1
Gate Subcircuit
SPWM - 555 - DRV
PULSE
SIN
VST=12V
VRef
VC
[46]
555
Timer

Power Circuit
EG1=V(43,40)*V(49,40)
EG2=V(43,40)*(1-V(49,40))
R?
R
R3
C
RG
Load
RL=2
MUSIG
SW2
SW1
Xác đònh a. Giá trò hiệu dụng của điện áp tải. b. Công suất trung
bình tải.
*. Chương trình mô phỏng bằng PSPICE.
W 9-1-1.CIR
SPWM INVERTER WITH A DRIVER.
To determine the output responses (Xác đònh đáp ứng ra).
. INC OPTIONS;
* PARAMETERS of the driver (các thông số của bộ điều
khiển).
.PARAM VCC=12V; (The gate signal mangnitude and the
555 voltage source).
.PARAM TON=1OUS;
.PARAM TR=10NS TF={TR};
.PARAM FREG=50HZ PERIOD ={1/FREQ};
.PARAM FREQREF={2*FREQ};
.PARAM NUM=8;
.PARAM FRQC ={NUM * FREQ REF};

.PARAM PER ={1/FREQC};
.PARAM VHI =10V VLO=2V;
.PARAM VDC={VHI/2+VLO/2};
.PARAM VMAX={VHI/2-VLO/2};
.PARAM DEL =-90DEG;
.PARAM CAPT=0.1UF;
.PARAM RAT ={VCC/(VCC-VHI)};
.PARAM RT={1/(FREQC*CAPT*log (RAT))};
* PARAMETERS of the power circuit (các thông số của mạch
công suất).
.PARAM VS=100V;
.PARAM RLOAD=2ohms;
* DRIVER SUBCIRCIT Fig W 9.2.1A.
.SUBCKT SPWM 555 DRV 40 41 44
* SOURCES
VST 48 40 DC {VCC}
VC 42 40 PULSE({VCC} 0 10NS {TR} {TF} {TON} {PER};
carrier.
VREF 45 40 SIN ({VDC} {VMAX} {FREQ REF} 0 0 {DEL}
VG 49 40 PULSE (0 1 0 {TR} {TF} {PERIOD/2 –2*TR}
{PERIOD}
* VG direct the gate signals to the swithches SW
1
and SW
2
.
EG1 41 40 VALUE ={V (49,40)* V(43,40)};
EG2 44 40 VALUE={(1-V(49,40))* V(43,40)};
* CIRCUIT ELEMENTS
R3 43 40 1EÏ;

R 48 46 {RT};
C 46 40 {CAPT};
RG 49 40 1E5;
X TIMER 40 42 43 48 45 46 46 48 555D; calls 555 timer.
. ENDS SPWM_555_DRV
.LIB EVAL.LIB
* SOURCES OF THE POWER CIRCUIT.
VS1 11 0 DC {VS}
VS2 0 22 DC {VS}
* LOADS
RL 10 0 {RLOAD}
RG1 1 0 1E5;
RG2 2 0 1E5
* SUBCIRCUIT for IGBT model. Voltage controlled switch.
. SUBCKT IG_ IDEAL 11 10 1 32;
SW 11 10 1 32 MUSIG
. MODEL MUSIG VSWITCH (RON=1E-3 ROFF=E6
VON=10 VOFF=1E-3)
. ENDS IG_IDEAL
* CALLS for the two switches and the driver from the subcircuit.
X SW1 11 10 1 0 IG_IDEAL
X SW2 10 22 2 0 IG_IDEAL
X Driver 0 1 2 SPWM_ 555_ DRV
* ANALYSIS
. FOOR 50HZ 15 V(10)
. PROBE V(1) V(2) V(10);
. TRAN 50US 20MS UIC
.END.
Cách giải:
Chúng ta có thể dùng bộ điều khiển độ rộng xung bằng số để

kích các công tắc của mạch công suất trong vd 921 một số giao
tiếp analog sẽ được dùng đến.
 Cách giải được thực hiện gồm bốn bước như sau.
Bước 1: Từ cấu hình PSPICE ta vẽ lên hình 9.2.1a.
Bước 2: Tên file trong mạch W9.2.1.CIR có thể được vẽ ra bằng
cách dùng cấu hình 9.2.1a.
 Các giá trò được cho trong bộ đònh thời 555 là c=0.1uf CAPT
giá trò lớn nhất VS=10V VHI( cho độ rộng xung lớn nhất và
một tần số sóng mang f
C
=800Hz
= {(FREQC} giá trò điện trở R RT được cho trong đẳng thức
là.
RT= {1/(FREQC * CAPT *log (VCC/(VCC-VHI)))}
Tần số ra f của bộ nghòch lưu là 50 Hz vì vậy tín hiệu chuẩn
dạng sin có tần số chuẩn f=2f=100Hz. Không có giá trò nào
được cho về biên độ của tín hiệu chuẩn vì vậy ta phải lựa
chọn. Nguồn cung cấp cho bộ đònh thời là V
CC
=12V. Giá trò
nhỏ nhất của tín hiệu chuẩn sẽ lớn hơn Zero (giả sử 2V). Giá
trò lớn nhất tín hiệu chuẩn thì nhỏ hơn V
CC
(giả sử 10V) để độ
rộng xung sóng mang tại ngõ vào của bộ đònh thời khoảng
10us.
Các tín hiệu cổng tới SW
1
phải được cho phép chỉ ở nửa đầu
chu kỳ của bộ nghòch lưu. Nguồn phụ thuộc FG

2
sẽ được sử
dụng.
Bước 3: mô phỏng PSPICE có thể chạy với file W9.2.1. CIR
trong bộ nghòch lưu SPWM.
Bùc 4: Dùng que đo, đồ thò sẽ được vẽ cho điện áp cổng của
công tắc SW
1
, SW
2
và cho điện áp tải trong 1 chu kỳ (20ms).
Các đường chỉ trong hình W.921b. Trục Y đánh dấu thực hiện
bằng cách kích liên tục trục Y (Y axis) trên menu chính. Sau đó
kích vào chang=title, đánh vào title và Enter.
 Phổ tần Fourie của dạng sóng điện áp tải được vẽ trong hình
9.2.1C. Đồ thò có được bằng cách kích vào (X-axis) trong
menu chính của PROBE sau đó từ dấu nháy kích vào Fourie
trên menu. Kích vào X-axis cho phép chúng ta set-scal. Sau
đó đánh vào 0.2Khz và Enter. Thoát khỏi menu chính và
thêm vào điện áp tải V(10) như là đồ thò mới. Đồ thò phổ gắn
liền biên độ của mỗi sóng hài xuất hiện trên màn hình.
Phần a. Từ đồ thò điện áp tải, giá trò hiệu dụng RMS có được là
VRMS=67,67V.
Phần b. Công suất trung bình tiêu thụ bởi tải
p=V
2
/RMS=67,67
2
/2=2,29KW.
Phần c. Từ kết quả phân tích Fourie trong W9.2.1.OUT các biến

dạng của sóng hài là TDH=48,58%.
 Bộ điều khiển 555 giao tiếp với bộ nghòch lưu (SPWM) một
ph đã được vẽ ra trong mạch con của file này. Để truy cập dễ
dàng mạch con này sẽ được đặt tên là SPWM – 555- DRV và
được ghi vào DRIVER.LIB