Bài thuyết trình ứng dụng phần mềm psim mô phỏng bộ biến đổi điện áp xoay chiều

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT – TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN


ĐỀ TÀI
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSIM MÔ PHỎNG BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY
CHIỀU

GVHD: Th.s Nguyễn Đắc Nam
Nhóm 2: Trần Trung Kiên
Nguyễn Hồng Thanh
Đỗ Anh Tùng
Hoàng Văn Quyến


Đồ án chia làm 3 chương
Chương 1: Giới thiệu về một số phần mềm mô phỏng mạch Điện Tử Công Suất
CHương 2: Giới thiệu phần mền Psim.
Chương 3: Sử dụng phần mềm Psim mô phỏng mạch điều áp xoay chiều.


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.


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.

•.

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

•.
•.

ĐTCS đóng vai trò quan trọng trong các mô hình công nghệ và được thiết kế để điều khiển năng lượng.
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


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.


3. Ứng dụng của Điện Tử Công Suất



Trong 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…


4. Mô phỏng Điện Tử Công Suất.



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.


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU MỘT SỐ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

1.1. Phần mềm TINA
Đặc điểm của phần mềm Tina

•

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.

•
•

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…

•

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


Đặc điểm của phần mềm Tina
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


Giao diện chính của phần mềm Tina

1.2 Phần mềm PSPICE
b. Tính năng

a. Đặc điểm

•
•
•

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.
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. .

•
•
•

Phân tích xoay chiều, một chiều, quá độ : Tính năng này cho phép
chúng ta kiểm tra các đáp ứng của mạch điện khi được cung cấp đầu
vào khác nhau.
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.
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 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


Giao diện chính của phần mềm PSPICE


1.3 Phần mềm Matlab/Simulink
Đặc điểm của phần mềm MATLAB



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 ngôn ngữ khác một
cách dễ dàng



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.



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

Giao diện chính của phần mềm Matlab/Simulink


1.4 Phần mềm Psim

Đặc điểm của PSIM

•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.

•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).


CHƯƠNG 2. GiỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM PSIM

•

1. Quá trình mô phỏng trên Psim

•

2. Biểu diễn mạch điện trên Psim

PSIM schematic

PSIM simulator

SIMVIEW

Power circuit

Switch controllers

Sensors

Control circuit


2.1 Thư viện trong phần mềm Psim

a. Phần tử mạch lực

•

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

•

Các khoá chuyển mạch.

•

Máy biến áp (một pha và ba pha)


b. Phần tử mạch điều khiển

•

Khối tính toán

•

Khối so sánh

•

Các phần tử logic

•

Một số phần tử khác


2.2 Mô phỏng bộ biến đổi điện áp AC-AC

•

a. Mạch điều áp AC-AC

•

b. Giản đồ điện áp bộ biến đổi điện áp
AC-AC


CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSIM MÔ PHỎNG BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN
ÁP XOAY CHIỀU
3.1. Giới thiệu về lò điện trở

•

•

Lò điện được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuật:

–
–
–
–

Sản xuất thép chất lượng cao
Sản xuất các hợp kim phe-rô
Nhiệt luyện và hoá nhiệt luyện
Nung các vật phẩm trước khi cán, rèn đập, kéo sợi.

Trong các lĩnh vực công nghiệp khác:

–
–

Trong công nghiệp nhẹ và thực phẩm, lò điện được dùng để sấy, mạ vật phẩm và chuẩn bị thực phẩm
Trong các lĩnh vực khác, lò điện được dùng để sản xuất các vật phẩm thuỷ tinh, gốm sứ, các loại vật
liệu chịu lửa


3.2. Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển

Đồng Pha

Un

So Sánh

Uđk

Tạo dạng xung

Khuếch đại xung

Phát xung


a. Khâu đồng pha
1. Sơ đồ khâu đồng pha.

2. Giản đồ điện áp


b. Khâu tạo điện áp răng cưa

1.

Sơ đồ khâu tạo điện áp răng cưa

2. Giản đồ điện áp


c. Khâu so sánh

1.

Sơ đồ khâu so sánh

2.Giản đồ điện áp