Giáo trình ứng dụng PSIM trong điện tử công suất
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (14.56 MB, 239 trang )
ThS. ĐỖ ĐỨC TRÍ – ThS. VƯƠNG THỊ NGỌC HÂN
GIÁO TRÌNH
ỨNG DỤNG PSIM TRONG
ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT
(Giáo trình dành cho sinh viên ngành Điện – Điện tử)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
*******************
ThS. ĐỖ ĐỨC TRÍ
ThS. VƯƠNG THỊ NGỌC HÂN
GIÁO TRÌNH
(Giáo trình dùng cho sinh viên ngành Điện – Điện tử)
NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2015
LỜI NĨI ĐẦU
Cuốn sách đầu tiên của tác giả nói về chủ đề Điện tử thực hành
được xuất bản vào năm 2010 có nội dung chủ yếu về điện tử căn bản.
Nhờ cách diễn đạt các vấn đề gần gũi với thực tế, dễ tiếp thu với những
người chuyên về ứng dụng, cuốn sách nói trên đã được bạn đọc tiếp nhận
một cách trân trọng.
Cuốn sách thứ hai “Ứng dụng PSIM trong điện tử cơng suất ” sẽ
góp phần hỗ trợ cho các trường cao đẳng nghề, trung cấp nghề, các trung
tâm cơ sở vật chất chưa đầy đủ hoặc các sinh viên trong trường đại học…
Nội dung cuốn sách chủ yếu phân tích các mạch cơng suất và mơ phỏng
trên cơ sở lý thuyết. Nói cách khác cuốn sách “Ứng dụng PSIM trong
điện tử công suất” giống như một bộ thực hành mơ hình ảo giúp cho bạn
đọc hiểu sâu về lý thuyết và nhận thức rõ ràng các mơ hình thực.
Cuốn sách “Ứng dụng PSIM trong điện tử cơng suất” được biên
soạn dựa trên cơ sở chương trình môn học Điện tử công suất, dùng trong
các trường cao đẳng, đại học khối cơng nghệ. Nó cung cấp cho sinh viên
những kiến thức và kỹ năng cơ bản nhất của mơn học.
Nội dung của giáo trình gồm sáu chương
CHƯƠNG 1: Cài đặt và sử dụng phần mềm PSIM
CHƯƠNG 2: Các mạch chỉnh lưu không điều khiển
CHƯƠNG 3: Các mạch chỉnh lưu có điều khiển
CHƯƠNG 4: Bộ biến đổi AC – AC
CHƯƠNG 5: Bộ biến đổi DC – DC
CHƯƠNG 6: Bộ nghịch lưu
Mặc dù tác giả đã rất cố gắng, song giáo trình khơng tránh khỏi
những thiếu sót, rất mong nhận được sự chỉ dẫn, góp ý của độc giả, nhất
là các thầy cô đang trực tiếp giảng dạy môn học Điện tử công suất tại các
trường đại học, cao đẳng khối công nghệ, để những lần tái bản tới, giáo
trình được hồn thiện hơn.
Chúng tơi trân trọng cảm ơn sự ủng hộ, góp ý của độc giả!
Những góp ý của các bạn đọc xin liên hệ:
Email: bem2vnn@gmail.com
Tác giả
Đỗ Đức Trí
3
MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu…………………………………………………………………………………… 3
Mục lục ……………………………………………………………………………………….. 5
Phần 1: Giới thiệu PSIM 9.0.3 và hướng dẫn cài đặt …………9
Chương 1: Cài đặt và sử dụng phần mềm PSIM ………………………….. 11
I. Giới thiệu PSIM 9.0.3 ……………………………………………………………….. 11
II. Cài đặt và cập nhật PSIM 9.0.3 ………………………………………………….. 12
III. Hướng dẫn sử dụng phần mềm PSIM 9.0.3………………………………… 19
1. Mô phỏng mạch điện …………………………………………………………… 20
2. Biểu diễn tham số các phần tử ……………………………………………….. 20
3. Các phần tử mạch động lực ……………………………………………………. 21
4. Các phần tử mạch điều khiển …………………………………………………. 34
5. Các phần tử khác ………………………………………………………………….. 50
6. Phân tích đặc tính …………………………………………………………………. 66
7. Thiết kế giản đồ mạch điện ……………………………………………………. 70
8. Biến đổi dạng sóng của kết quả mô phỏng ………………………………. 78
9. Thiết lập thông số cho PSIM và điều chỉnh kiểu chữ – màu
cho hình vẽ ………………………………………………………………………… 85
Phần 2: Mô phỏng các mạch chỉnh lưu bằng phần mềm
PSIM……………………………………………………………………………………….. 89
Chương 2: Mạch chỉnh lưu không điều khiển ……………………………… 91
I. Chỉnh lưu tia một pha ………………………………………………………………. 91
1. Tải R ………………………………………………………………………………….. 91
2. Tải R+L ……………………………………………………………………………… 95
3. Tải R+E ……………………………………………………………………………… 98
4. Tải R+L+E …………………………………………………………………………. 99
5
II. Chỉnh lưu tia hai pha ……………………………………………………………… 101
1. Tải R ………………………………………………………………………………… 101
2. Tải R+L ……………………………………………………………………………. 102
3. Tải R+E ……………………………………………………………………………. 104
4. Tải R+L+E ……………………………………………………………………….. 105
III. Chỉnh lưu cầu một pha ………………………………………………………….. 107
1. Tải R ………………………………………………………………………………… 107
2. Tải R+L ……………………………………………………………………………. 108
3. Tải R+E ……………………………………………………………………………. 109
IV. Chỉnh lưu tia ba pha …………………………………………………………….. 111
1. Tải R ………………………………………………………………………………… 111
2. Tải R+L ……………………………………………………………………………. 112
3. Tải R+E ……………………………………………………………………………. 114
V. Chỉnh lưu cầu ba pha ……………………………………………………………… 117
1. Tải R ………………………………………………………………………………… 117
2. Tải R+E ……………………………………………………………………………. 118
VI. Chỉnh lưu tia sáu pha khơng có cuộn kháng cân bằng ……………….. 120
1. Tải R ………………………………………………………………………………… 120
2. Tải R+E ……………………………………………………………………………. 122
Chương 3: MẠCH CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN ………………….. 125
I. Chỉnh lưu tia một pha có điều khiển ………………………………………….. 125
1. Tải R ………………………………………………………………………………… 125
2. Tải R+L ……………………………………………………………………………. 131
3. Tải R+E ……………………………………………………………………………. 133
4. Tải R+L+E ……………………………………………………………………….. 135
II. Chỉnh lưu tia hai pha có điều khiển …………………………………………. 137
1. Tải R ………………………………………………………………………………… 137
2. Tải R+L ……………………………………………………………………………. 139
3. Hiện tượng trùng dẫn …………………………………………………………. 142
4. Tải R+E ……………………………………………………………………………. 144
III. Chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển ………………………………………. 146
1. Tải R ………………………………………………………………………………… 146
2. Tải R+L điều khiển toàn phần ……………………………………………… 148
6
3. Tải R+L điều khiển bán phần ………………………………………………. 151
4. Hiện tượng trùng dẫn ………………………………………………………….. 153
5. Tải R+E …………………………………………………………………………….. 155
6. Tải R+L+E ………………………………………………………………………… 157
IV. Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển ………………………………………….. 159
1. Tải R ………………………………………………………………………………… 159
2. Tải R+L ……………………………………………………………………………. 161
3. Tải R+E ……………………………………………………………………………. 163
4. Tải R+L+E ……………………………………………………………………….. 165
V. Chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển tồn phần ………………………….. 168
1. Tải R điều khiển toàn phần ………………………………………………….. 168
2. Tải R+L điều khiển toàn phần ……………………………………………… 170
3. Tải R+L+E điều khiển toàn phần ………………………………………….. 173
4. Tải R+L điều khiển bán phần……………………………………………….. 174
VI. Chỉnh lưu tia sáu pha khơng có cuộn kháng cân bằng có điều
khiển ………………………………………………………………………………………… 177
1. Tải R (ba pha kép) ………………………………………………………………. 177
2. Tải R+L …………………………………………………………………………….. 180
3. Tải R+L+E ………………………………………………………………………… 182
Chương 4: Bộ biến đổi AC – AC ……………………………………………….. 185
I. Bộ biến đổi một pha …………………………………………………………….. 185
1. Tải R ………………………………………………………………………………… 185
2. Tải R+L ……………………………………………………………………………. 186
II. Bộ biến đổi ba pha có trung tính ……………………………………………… 189
1. Tải R ………………………………………………………………………………… 189
2. Tải R+L ……………………………………………………………………………. 190
III. Bộ biến đổi ba pha tải đấu sao khơng trung tính ………………………. 193
1. Tải R ………………………………………………………………………………… 193
2. Tải R+L ……………………………………………………………………………. 196
IV. Bộ biến đổi ba pha tải đấu tam giác ……………………………………….. 199
1. Tải R ………………………………………………………………………………… 199
7
Chương 5: Bộ biến đổi DC – DC ……………………………………………….. 201
I. Bộ biến đổi giảm áp BUCK ……………………………………………………… 201
1. Cơ sở lý thuyết
…………………………………………………………….. 201
2. Mạch điện cần mô phỏng ……………………………………………………. 202
II. Bộ biến đổi tăng áp BOOST ……………………………………………………. 204
1. Cơ sở lý thuyết
…………………………………………………………….. 204
2. Mạch điện cần mô phỏng ……………………………………………………. 206
III. Bộ biến đổi tăng, giảm áp BUCK – BOOST ……………………………. 207
1. Cơ sở lý thuyết
…………………………………………………………….. 207
2. Mạch điện cần mô phỏng ……………………………………………………. 209
Chương 6: Bộ nghịch lưu ………………………………………………………….. 211
I. Nghịch lưu một pha ………………………………………………………………… 211
1. Nghịch lưu nửa cầu theo giải thuật ON/OFF(hai nguồn dc)……… 211
2. Nghịch lưu cầu theo giải thuật ON/OFF(một nguồn dc) ………….. 214
3. Nghịch lưu nửa cầu theo giải thuật SINPWM (hai nguồn dc ) ….. 217
4. Nghịch lưu cầu theo giải thuật SINPWM(một nguồn dc) ………… 220
II. Nghịch lưu ba pha kiểu sáu bước ……………………………………………… 223
1. Nghịch lưu sáu bước dẫn 1200 lệch 600 tải R ………………………….. 223
2. Nghịch lưu sáu bước dẫn 1800 lệch 600 tải R ………………………….. 227
III. Nghịch lưu ba pha hai bậc SINPWM ……………………………………… 231
1. Tải R ………………………………………………………………………………… 231
2. Tải R+L ……………………………………………………………………………. 233
IV. Nghịch lưu ba pha ba bậc Diod kẹp SINPWM …………………………. 234
1. Tải R ………………………………………………………………………………… 234
2. Tải R+L ……………………………………………………………………………. 236
V. Nghịch lưu ba pha năm bậc Cascade SINPWM …………………………. 237
1. Tải R ………………………………………………………………………………… 237
2. Tải R+L ……………………………………………………………………………. 240
Tài liệu tham khảo ……………………………………………………………………. 242
8
Phần 1
GIỚI THIỆU PSIM 9.0.3
VÀ CÁCH CÀI ĐẶT
9
Chương 1
CÀI ĐẶT VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSIM
I. GIỚI THIỆU PSIM 9.0.3
Các phần mềm mô phỏng lĩnh vực điện nói chung, điện tử cơng
suất nói riêng đang được sử dụng rộng rãi như: Matlab, Protues,
Electronic Workbench, Multisim,…
PSIM là một trong những phần mềm chuyên dụng trong lĩnh vực
điện tử công suất và truyền động điện.
PSIM là phần mềm do hãng LAB-VOLT (Hoa Kỳ), một trong các
nhà sản xuất các thiết bị dạy học nổi tiếng viết và đưa ra thương trường.
Đây là phần mềm khơng chỉ hữu ích trong học tập, giảng dạy, nhằm giúp
cho sinh viên nắm vững hơn các bài giảng trên lớp, mà còn là tài liệu cơ
bản cho các kỹ sư khi nghiên cứu, phân tích, khai thác mạch điện tử cơng
suất, các mạch điều khiển tương tự và số, cũng như truyền động xoay
chiều (AC), một chiều (DC).
PSIM bao gồm 3 chương trình: chương trình thiết kế mạch
(Schematic), chương trình mơ phỏng (Simulator) và chương trình phân
tích (View) dựa trên các biểu đồ thời gian của kết quả mơ phỏng.
Psim Schematic
Input:*.sch
Psim Simulator
Input:*.cct,Output:*.txt
SimView
Input:*.txt
Hình 1.1: Q trình mơ phỏng trên PSIM
Một mạch điện sẽ được Psim biểu diễn trên 4 khối: mạch động lực
(power circuit), mạch điều khiển (control circuit), hệ cảm biến (sensor)
và bộ điều khiển chuyển mạch (switch controllers). Mạch động lực bao
gồm các van bán dẫn công suất, các phần tử RLC, máy biến áp và cuộn
cảm san bằng. Mạch điều khiển sẽ được biểu diễn bằng các sơ đồ khối,
bao gồm cả các phần tử trong miền S, miền Z, các phần tử logic (ví dụ
như các cổng logic, flip-flop) và các phần tử phi tuyến (ví dụ như bộ
nhân, bộ chia). Các phần tử cảm biến sẽ đo các giá trị điện áp, dòng điện
11
trong mạch động lực để đưa các tín hiệu đo này về mạch điều khiển. Sau
đó mạch điều khiển sẽ cho các tín hiệu đến bộ điều khiển chuyển mạch
để điều khiển q trình đóng cắt các van bán dẫn trong mạch động lực.
Power Circuit
Switch controllres
Sensor
Control Circuit
Hình 1.2: Biểu diễn một mạch điện trên PSIM
II. CÀI ĐẶT VÀ CẬP NHẬT PSIM 9.0.3
1. CÀI ĐẶT PSIM 9.0.3
Từ đĩa CD hoặc người sử dụng 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 Cập nhật.
Dowdload
file:https://rapidshare.com/files/432942272/PSIM_Professional_Version_
9.0.3.400_x32.rar
Tiến hành cài đặt bằng việc chạy file PSIM 9.0.3.400 trong folder
Setup
12
Hộp thoại PSIM 9.0.3 setup xuất hiện:
Click Next => chọn I accept the license agreement
Next tiếp,trong phần License Configuration chọn 3-Softkey
version,chọn tiếp Select “psim.lic file…..
13
Đưa đường dẫn tới file Psim.lic trong folder Setup vừa giải nén
=>Open
Chọn Next
14
Trong phần Destination Folder ta chọn nơi cài đặt cho Psim =>
Sau khi đã chọn xong nơi cài đặt ta chọn Next
15
Xuất hiện Ready to Install the Application
Chọn Next
16
Máy tính tiến hành cài đặt Psim vào máy.
Sau khi cài đặt xong thì xuất hiện hộp thoại PSIM 9.0.3 has been
successfullyinstalled. Đồng thời hỏi bạn có chạy Psim ngay bây giờ không?
Ta bỏ dấu check ở Launch PSIM now để tiến hành Cập nhật PSIM 9.0.3
=> Finish.
2. CẬP NHẬT PSIM 9.0.3
Trong folder PSIM giải nén lúc trước có folder Cập nhật, mở
folder này ta thấy có 2 file là Psim.lic và Register PSIM.
Tiến hành copy 2 file này vào Folder PSIM ta vừa cài đặt
17
Máy tính sẽ hỏi có chép đè lên hai file cũ không, ta chọn
Overwrite All.
Trong folder Psim vừa cài đặt ta tìm file Register PSIM
Chạy file này
Máy tính sẽ hỏi có muốn add những giá trị trong register vào máy
khơng? Ta chọn Yes
18
=> Máy tính báo đã add giá trị thành cơng => OK
Ta mở Chương trình PSIM để kiểm tra PSIM có hoạt động khơng.
Click đơi vào biểu tượng PSIM ở Desktop, chương trình PSIM xuất hiện.
Như vậy đã kết thúc quá trình cài đặt và Cập nhật PSIM 9.0.3
III. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSIM 9.0.3
Một số file trong thư mục Psim được thể hiện như sau:
File
Psim.dll
Psim.exe
SIMVIEW.exe
Psim.lib
Psimimage.lib
*.hlp
*.sch
Mô tả
Mô phỏng trên Psim
Soạn thảo, thiết lập mạch trên Psim
Phân tích,xử lý kết quả
Thư viện trên Psim
File hỗ trợ
File ví dụ các mạch
19
Các file mở rộng:
File
*.sch
*.cct
*.txt
*.fra
*.smv
Mô tả
File thiết lập mạch (dạng nhị phân)
File danh sách (dạng văn bản)
File kết quả mô phỏng (dạng văn bản)
File phân tích kết quả (dạng văn bản)
File đường cong mơ phỏng (dạng nhị phân)
1. MƠ PHỎNG MẠCH ĐIỆN
Ví dụ để mơ phỏng một bộ băm áp một chiều trong một góc phần
tư trên file “chop.sch”:
– Khởi động PSIM, chọn Open từ file để nạp file “chop.sch”.
– Từ menu Simulate, chọn Run Simulation để khởi động q trình
mơ phỏng. Kết quả mô phỏng được lưu trong file “chop.txt”. Mọi thơng
báo trong q trình mơ phỏng sẽ được lưu trong file “message.doc”.
– Nếu không chọn trên menu Option phần Auto-run SIMVIEW, thì
từ menu Simulate lựa chọn Run SIMVIEW để khởi động SIMVIEW.
Cịn nếu đã lựa chọn Auto-Run SIMVIEW thì phần mềm sẽ tự động chạy
SIMVIEW. Trên SIMVIEW chúng ta có thể chọn đường cong hiển thị
trên màn hình.
2. BIỂU DIỄN THAM SỐ CÁC PHẦN TỬ
Các tham số mỗi phần tử, bộ phận của mạch được đối thoại trên 3
cửa sổ của PSIM như trên hình 1.3,bao gồm: các tham số (Parameters),
các thông tin khác (Other Info) và màu sắc (Color).
Hình 1.3: Cửa sổ trao đổi tham số trên PSIM
Cửa sổ Parameters được sử dụng trong q trình mơ phỏng, cịn
cửa sổ Other Info khơng sử dụng cho mơ phỏng mà chỉ dành cho người
sử dụng, các thông tin này sẽ được hiện ra trong mục View/Element List,
ví dụ như các thông tin loại thiết bị, tên nhà sản xuất, số sản xuất… Còn
cửa sổ Color để xác định màu sắc cho từng phần tử.
20
Trên cửa sổ Parameters, các tham số được đưa vào dưới dạng các
số thập phân hay dạng biểu thức toán học
Ví dụ: một điện trở có thể được biểu diễn dưới dạng sau:
12.5; 12.5 k; 12.5 Ohm; 12.5 Kohm; 25./2 Ohm.
Các lũy thừa sau sử dụng các chữ cái để thể hiện:
10 9 : G, 10 6 : M, 103: K, 10-3: m, 10-6: µ, 10 9 :n, 10 12 : p
Các hàm toán học sau được sử dụng:
+
phép cộng
–
phép trừ
*
phép nhân
/
phép chia
^
hàm mũ
SQRT
hàm căn bậc hai
SIN
hàm sin
COS
hàm cos
TAN
hàm tang
ATAN
hàm arctang
EXP
hàm mũ tự nhiên (ví dụ: EXP(x)=e x )
LOG
hàm logarit cơ số tự nhiên (ví dụ:LOG(x)=ln(x))
LOG10
hàm logarit cơ số 10
ABS
hàm giá trị tuyệt đối
SIGN
hàm dấu (ví dụ: SIGN(1.2) =1; SIGN(-1.2) =-1)
3. CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐỘNG LỰC
3.1. Điện trở, điện cảm và điện dung (RLC)
Với PSIM, các phần tử R, L, C rời rạc hay một nhánh RLC đều có
thể được mô tả với các điều kiện đầu được xác định (dịng điện trên L,
điện áp trên C). Ngồi ra trong mạch ba pha đối xứng, nhánh RLC cũng
được mô tả với các điều kiện đầu xác định bằng 0 bằng các ký hiệu “R3”,
“RL3”, “RC3” và “RLC3”. Các ký hiệu này được biểu diễn trên PSIM
như ở hình 1.4 sau. Cách mô tả các phần tử này như sau:
Resistor:
điện trở,
Inductance:
điện cảm, H
21
Capacitance:
điện dung, F
Initial current:
dòng điện ban đầu trên điện cảm, A
Initial voltage:
điện áp ban đầu trên điện dung, V
Current flag:
cờ dịng điện của nhánh: nếu dịng điện có cờ
bằng 0 có nghĩa là khơng có dịng điện ra, cịn
nếu cờ là 1 thì dịng điện sẽ được lưu giữ trong
file đầu ra và được hiển thị trong SIMVIEW.
Dịng điện có cờ dương khi dòng chạy vào điểm
cuối của nhánh RLC
Current Flag _ A: cờ của dòng pha A
Current Flag _ B: cờ của dòng pha B
Current Flag _C: cờ của dịng pha C
Hình 1.4: Ký hiệu phần tử RLC một pha và ba pha
3.2. Biến trở
Biến trở là điện trở có điều chỉnh, được ký hiệu như trên hình 1.5
với cách mô tả như sau:
Total resistance: giá trị tổng điện trở R của biến trở từ cực k đến
cực m, Ohm.
Tab position (0 to 1): vị trí của con trượt, điện trở từ k đến m là tập
R*Tap.
Current flag: ký hiệu chiều dòng điện qua biến trở, dòng chạy vào k.
Hình 1.5: Ký hiệu biến trở
22
3.3. Các khóa chuyển mạch
Có hai dạng cơ bản của khóa đóng cắt trong PSIM: một là theo
kiểu khóa gồm hai trạng thái (đóng và mở khóa), hai là theo kiểu ba trạng
thái (đóng, mở và làm việc trong chế độ khuếch đại tuyến tính).
Khóa hai trạng thái bao gồm: Diod, Diac,Thyristor,Triac, GTO,
Transistor công suất kiểu NPN hay PNP, IGBT, MOSFET kênh n
(MOSFET_N) và kênh p (MOSFET_P), và khóa hai chiều (SSWI).Các
phần tử này được mơ tả như các khóa lý tưởng, nghĩa là ở trạng thái đóng
(cho dịng chạy qua) khóa có giá trị nội trở bằng 10 , cịn ở trạng thái
mở (khơng có dịng) sẽ có giá trị 1M .
3.3.1. Diod,Diac và Diod Zener
Các ký hiệu của ba phần tử này được biểu diễn trên hình 1.6.
Hình 1.6: Ký hiệu Diod, diac, Diod Zener trong PSIM
Mô tả Diod
Diod voltage drop
: điện áp rơi trên Diod khi Diod dẫn
Initial position
: ký hiệu trạng thái ban đầu của Diod, Diod ở
trạng thái thơng có ký hiệu 0 và ở trạng thái
khóa có ký hiệu 1
Current flag
: cờ dịng điện ra của Diod: khi cờ có giá trị
bằng 0 là khơng có dịng điện ra (IDiod), cịn
khi cờ bằng1 thì có dịng điện ra (IDiod) sẽ
được lưu giữ ở file và được hiển thị ở
SIMVIEW
Mô tả Diac
Breakover voltage : điện áp để diac chuyển từ trạng thái khóa
sang trạng thái thơng
Breakback voltage : điện áp để diac chuyển từ trạng thái thơng
sang trạng thái khóa
Current flag
: cờ dòng điện
23
Mô tả Diod Zener
Breakdown voltage : điện áp đánh thủng V B
Forward voltage drop: điện áp rơi trên Diod khi dẫn từ A đến K
Current flag
: cờ dòng điện từ A đến K
3.3.2. Thyristor và Triac
Ký hiệu Thyristor và Triac trên hình 1.7
Hình 1.7: Ký hiệu Thyristor và Triac trong PSIM
Mô tả Thyristor:
Voltage drop
: điện áp rơi trên Thyristor khi Thyristor dẫn
dịng
Holding current
: dịng duy trì
Latching current
: giá trị dòng nhỏ nhất để giữ cho Thyristor dẫn
dòng khi xung mồi trên cực điều khiển đã mất
Initial position
: ký hiệu trạng thái ban đầu
Current flag
: cờ dòng điện ra
Việc mô tả Triac trong PSIM tương tự như Thyristor, tuy nhiên cần
lưu ý là giá trị của holding và latching current được mặc định bằng 0
Để điều khiển Thyristor và Triac, trong PSIM sử dụng hai cách: dùng
Gating block (GATING) và dùng Switch controller kết nối với cực Gate
(mô tả hai khối điều khiển này sau).
Ví dụ điều khiển cực Gate của Thyristor.
24
Hình 1.8: Sử dụng Gating block và Alpha controller điều khiển Thyristor
3.3.3. GTO, Transistor, MOSFET, IGBT và SSWI
Ký hiệu các phần tử này như hình 1.9.
Hình 1.9: Ký hiệu các phần tử GTO, Transistor, MOSFET và IGBT
Phương pháp mô tả: MOSFET, IGBT
Initial position : ký hiệu trạng thái ban đầu. Đối với MOSFET và
IGBT thì đó là trạng thái cơ bản của khóa cơ bản
khơng phải trạng thái của các Diod mắc song
song
Current flag
: cờ dòng điện. Đối với IGBT và MOSFET thì dịng
điện này sẽ chạy qua tồn bộ phần tử bao gồm cả
khóa cơ bản và Diod mắc song song
Để điều khiển các phần tử này chúng ta có thể sử dụng cả hai cách
tương tự như Thyristor: Gating block và Switch controller, các khối điều
khiển này sẽ được nối với cực điều khiển hay cực bazo của các phần tử.
Hình 1.10 là ví dụ sử dụng các khối điều khiển này cho MOSFET với mơ
hình được nêu trong các phần tiếp theo.
25
Hình 1.10: Mạch điều khiển IGBT cho bộ tăng áp
3.3.4. Transistor ba trạng thái
Các Transistor này ngoài hai chế độ đóng, mở như các phần tử ở
trên, chúng cịn có thêm chế độ làm việc khuếch đại tuyến tính. Trong
PSIM, các Transistor này có ký hiệu như trên hình 1.11.
Hình 1.11: Ký hiệu Transistor ba trạng thái
Mô tả trên PSIM:
Ic
Ib
Current gain beta
: hệ số khuếch đại dòng :
Bias voltage Vr
: điện áp giữa cực B và E đối với loại NPN-1,
giữa cực E và B đối với loại PNP-1
V ce, sat or V ec, sat
: giá trị điện áp bão hòa giữ colecto và emitto
đối với NPN-1, giữa emitter và colector đối
với loại PNP-1
Các khóa Transistor này được điều khiển bằng dòng điện bazo Ib,
và sẽ làm việc ở ba trạng thái như sau (ví dụ đối với loại NPN-1):
– Trạng thái mở (khơng dẫn dịng) khi: V be > V r ; I b = 0; I c = 0.
26
– Trạng thái khuếch đại dòng khi: V be = V r ; I c = * I b ; V ce > V ce, sat
– Trạng thái đóng (dẫn dòng ở chế độ bão hòa): V be =V r ;
I c * I b ;Vce Vce, sat .
Chú ý rằng đối với NPN-1 và PNP-1 có trạng thái khuếch đại thì
cực điều khiển cũng là cực cơng suất, vì vậy nó phải nối với một mạch
điều khiển công suất mà không được sử dụng các khối Gating block và
Switch controller. Mặt khác các phần tử này chỉ làm việc tốt trong mạch
đơn mà không làm việc trong mạch phức tạp.
Hình 1.12 là ví dụ mạch sử dụng NPN-1:
a) là mạch làm việc ở chế độ khuếch đại để điều chỉnh điện ra, b) là
mạch thử nghiệm đơn giản cho phần tử này.
a)
b)
Hình 1.12: Mạch sử dụng BJT NPN
3.3.5. Khối điều khiển Gating block
Khối này chỉ được nối với cực điều khiển của các khóa điện tử hai
trạng thái kể trên và được xác định tính chất trực tiếp với Gating block
hoặc thông qua file soạn thảo với Gating-1 block.
Ký hiệu của khối trên hình 1.13.
Hình 1.13: Ký hiệu của Gating block
Mô tả một Gating block:
Frequency
: tần số làm việc khi nối với các khóa điện tử
Number of points
: số lần tác động trong một chu kỳ (chỉ đối với
mơ tả Gating)
Switch points
: góc tác động trong một chu kỳ (chỉ đối với
mô tả Gating)
27
Cuốn sách thứ hai “ Ứng dụng PSIM trong điện tử cơng suất ” sẽgóp phần tương hỗ cho những trường cao đẳng nghề, tầm trung nghề, những trungtâm cơ sở vật chất chưa không thiếu hoặc những sinh viên trong trường ĐH … Nội dung cuốn sách hầu hết nghiên cứu và phân tích những mạch cơng suất và mơ phỏngtrên cơ sở triết lý. Nói cách khác cuốn sách “ Ứng dụng PSIM trongđiện tử công suất ” giống như một bộ thực hành thực tế mơ hình ảo giúp cho bạnđọc hiểu sâu về triết lý và nhận thức rõ ràng những mơ hình thực. Cuốn sách “ Ứng dụng PSIM trong điện tử cơng suất ” được biênsoạn dựa trên cơ sở chương trình môn học Điện tử công suất, dùng trongcác trường cao đẳng, ĐH khối cơng nghệ. Nó phân phối cho sinh viênnhững kỹ năng và kiến thức và kiến thức và kỹ năng cơ bản nhất của mơn học. Nội dung của giáo trình gồm sáu chươngCHƯƠNG 1 : Cài đặt và sử dụng ứng dụng PSIMCHƯƠNG 2 : Các mạch chỉnh lưu không điều khiểnCHƯƠNG 3 : Các mạch chỉnh lưu có điều khiểnCHƯƠNG 4 : Bộ đổi khác AC – ACCHƯƠNG 5 : Bộ biến hóa DC – DCCHƯƠNG 6 : Bộ nghịch lưuMặc dù tác giả đã rất nỗ lực, tuy nhiên giáo trình khơng tránh khỏinhững thiếu sót, rất mong nhận được sự hướng dẫn, góp ý của fan hâm mộ, nhấtlà những thầy cô đang trực tiếp giảng dạy môn học Điện tử công suất tại cáctrường ĐH, cao đẳng khối công nghệ tiên tiến, để những lần tái bản tới, giáotrình được hồn thiện hơn. Chúng tơi trân trọng cảm ơn sự ủng hộ, góp ý của fan hâm mộ ! Những góp ý của những bạn đọc xin liên hệ : E-Mail : bem2vnn@gmail.comT ác giảĐỗ Đức TríMỤC LỤCTrangLời nói đầu …………………………………………………………………………………… 3M ục lục ……………………………………………………………………………………….. 5P hần 1 : Giới thiệu PSIM 9.0.3 và hướng dẫn setup ………… 9C hương 1 : Cài đặt và sử dụng ứng dụng PSIM ………………………….. 11I. Giới thiệu PSIM 9.0.3 ……………………………………………………………….. 11II. Cài đặt và update PSIM 9.0.3 ………………………………………………….. 12III. Hướng dẫn sử dụng ứng dụng PSIM 9.0.3 ………………………………… 191. Mô phỏng mạch điện …………………………………………………………… 202. Biểu diễn tham số những thành phần ……………………………………………….. 203. Các thành phần mạch động lực ……………………………………………………. 214. Các thành phần mạch tinh chỉnh và điều khiển …………………………………………………. 345. Các thành phần khác ………………………………………………………………….. 506. Phân tích đặc tính …………………………………………………………………. 667. Thiết kế giản đồ mạch điện ……………………………………………………. 708. Biến đổi dạng sóng của tác dụng mô phỏng ………………………………. 789. Thiết lập thông số kỹ thuật cho PSIM và kiểm soát và điều chỉnh kiểu chữ – màucho hình vẽ ………………………………………………………………………… 85P hần 2 : Mô phỏng những mạch chỉnh lưu bằng phần mềmPSIM ……………………………………………………………………………………….. 89C hương 2 : Mạch chỉnh lưu không điều khiển và tinh chỉnh ……………………………… 91I. Chỉnh lưu tia một pha ………………………………………………………………. 911. Tải R ………………………………………………………………………………….. 912. Tải R + L ……………………………………………………………………………… 953. Tải R + E ……………………………………………………………………………… 984. Tải R + L + E …………………………………………………………………………. 99II. Chỉnh lưu tia hai pha ……………………………………………………………… 1011. Tải R ………………………………………………………………………………… 1012. Tải R + L ……………………………………………………………………………. 1023. Tải R + E ……………………………………………………………………………. 1044. Tải R + L + E ……………………………………………………………………….. 105III. Chỉnh lưu cầu một pha ………………………………………………………….. 1071. Tải R ………………………………………………………………………………… 1072. Tải R + L ……………………………………………………………………………. 1083. Tải R + E ……………………………………………………………………………. 109IV. Chỉnh lưu tia ba pha …………………………………………………………….. 1111. Tải R ………………………………………………………………………………… 1112. Tải R + L ……………………………………………………………………………. 1123. Tải R + E ……………………………………………………………………………. 114V. Chỉnh lưu cầu ba pha ……………………………………………………………… 1171. Tải R ………………………………………………………………………………… 1172. Tải R + E ……………………………………………………………………………. 118VI. Chỉnh lưu tia sáu pha khơng có cuộn kháng cân đối ……………….. 1201. Tải R ………………………………………………………………………………… 1202. Tải R + E ……………………………………………………………………………. 122C hương 3 : MẠCH CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN ………………….. 125I. Chỉnh lưu tia một pha có tinh chỉnh và điều khiển ………………………………………….. 1251. Tải R ………………………………………………………………………………… 1252. Tải R + L ……………………………………………………………………………. 1313. Tải R + E ……………………………………………………………………………. 1334. Tải R + L + E ……………………………………………………………………….. 135II. Chỉnh lưu tia hai pha có tinh chỉnh và điều khiển …………………………………………. 1371. Tải R ………………………………………………………………………………… 1372. Tải R + L ……………………………………………………………………………. 1393. Hiện tượng trùng dẫn …………………………………………………………. 1424. Tải R + E ……………………………………………………………………………. 144III. Chỉnh lưu cầu một pha có tinh chỉnh và điều khiển ………………………………………. 1461. Tải R ………………………………………………………………………………… 1462. Tải R + L điều khiển và tinh chỉnh toàn phần ……………………………………………… 1483. Tải R + L điều khiển và tinh chỉnh bán phần ………………………………………………. 1514. Hiện tượng trùng dẫn ………………………………………………………….. 1535. Tải R + E …………………………………………………………………………….. 1556. Tải R + L + E ………………………………………………………………………… 157IV. Chỉnh lưu tia ba pha có tinh chỉnh và điều khiển ………………………………………….. 1591. Tải R ………………………………………………………………………………… 1592. Tải R + L ……………………………………………………………………………. 1613. Tải R + E ……………………………………………………………………………. 1634. Tải R + L + E ……………………………………………………………………….. 165V. Chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển và tinh chỉnh tồn phần ………………………….. 1681. Tải R tinh chỉnh và điều khiển toàn phần ………………………………………………….. 1682. Tải R + L điều khiển và tinh chỉnh toàn phần ……………………………………………… 1703. Tải R + L + E tinh chỉnh và điều khiển toàn phần ………………………………………….. 1734. Tải R + L tinh chỉnh và điều khiển bán phần ……………………………………………….. 174VI. Chỉnh lưu tia sáu pha khơng có cuộn kháng cân đối có điềukhiển ………………………………………………………………………………………… 1771. Tải R ( ba pha kép ) ………………………………………………………………. 1772. Tải R + L …………………………………………………………………………….. 1803. Tải R + L + E ………………………………………………………………………… 182C hương 4 : Bộ đổi khác AC – AC ……………………………………………….. 185I. Bộ đổi khác một pha …………………………………………………………….. 1851. Tải R ………………………………………………………………………………… 1852. Tải R + L ……………………………………………………………………………. 186II. Bộ đổi khác ba pha có trung tính ……………………………………………… 1891. Tải R ………………………………………………………………………………… 1892. Tải R + L ……………………………………………………………………………. 190III. Bộ biến hóa ba pha tải đấu sao khơng trung tính ………………………. 1931. Tải R ………………………………………………………………………………… 1932. Tải R + L ……………………………………………………………………………. 196IV. Bộ biến hóa ba pha tải đấu tam giác ……………………………………….. 1991. Tải R ………………………………………………………………………………… 199C hương 5 : Bộ biến hóa DC – DC ……………………………………………….. 201I. Bộ biến hóa giảm áp BUCK ……………………………………………………… 2011. Cơ sở triết lý …………………………………………………………….. 2012. Mạch điện cần mô phỏng ……………………………………………………. 202II. Bộ biến hóa tăng áp BOOST ……………………………………………………. 2041. Cơ sở triết lý …………………………………………………………….. 2042. Mạch điện cần mô phỏng ……………………………………………………. 206III. Bộ đổi khác tăng, giảm áp BUCK – BOOST ……………………………. 2071. Cơ sở triết lý …………………………………………………………….. 2072. Mạch điện cần mô phỏng ……………………………………………………. 209C hương 6 : Bộ nghịch lưu ………………………………………………………….. 211I. Nghịch lưu một pha ………………………………………………………………… 2111. Nghịch lưu nửa cầu theo giải thuật ON / OFF ( hai nguồn dc ) ……… 2112. Nghịch lưu cầu theo giải thuật ON / OFF ( một nguồn dc ) ………….. 2143. Nghịch lưu nửa cầu theo giải thuật SINPWM ( hai nguồn dc ) ….. 2174. Nghịch lưu cầu theo giải thuật SINPWM ( một nguồn dc ) ………… 220II. Nghịch lưu ba pha kiểu sáu bước ……………………………………………… 2231. Nghịch lưu sáu bước dẫn 1200 lệch 600 tải R ………………………….. 2232. Nghịch lưu sáu bước dẫn 1800 lệch 600 tải R ………………………….. 227III. Nghịch lưu ba pha hai bậc SINPWM ……………………………………… 2311. Tải R ………………………………………………………………………………… 2312. Tải R + L ……………………………………………………………………………. 233IV. Nghịch lưu ba pha ba bậc Diod kẹp SINPWM …………………………. 2341. Tải R ………………………………………………………………………………… 2342. Tải R + L ……………………………………………………………………………. 236V. Nghịch lưu ba pha năm bậc Cascade SINPWM …………………………. 2371. Tải R ………………………………………………………………………………… 2372. Tải R + L ……………………………………………………………………………. 240T ài liệu tìm hiểu thêm ……………………………………………………………………. 242P hần 1GI ỚI THIỆU PSIM 9.0.3 VÀ CÁCH CÀI ĐẶTChương 1C ÀI ĐẶT VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSIMI. GIỚI THIỆU PSIM 9.0.3 Các ứng dụng mô phỏng nghành điện nói chung, điện tử cơngsuất nói riêng đang được sử dụng thoáng rộng như : Matlab, Protues, Electronic Workbench, Multisim, … PSIM là một trong những ứng dụng chuyên được dùng trong lĩnh vựcđiện tử công suất và truyền động điện. PSIM là ứng dụng do hãng LAB-VOLT ( Hoa Kỳ ), một trong cácnhà sản xuất những thiết bị dạy học nổi tiếng viết và đưa ra thương trường. Đây là ứng dụng khơng chỉ hữu dụng trong học tập, giảng dạy, nhằm mục đích giúpcho sinh viên nắm vững hơn những bài giảng trên lớp, mà còn là tài liệu cơbản cho những kỹ sư khi nghiên cứu và điều tra, nghiên cứu và phân tích, khai thác mạch điện tử cơngsuất, những mạch điều khiển và tinh chỉnh tương tự như và số, cũng như truyền động xoaychiều ( AC ), một chiều ( DC ). PSIM gồm có 3 chương trình : chương trình phong cách thiết kế mạch ( Schematic ), chương trình mơ phỏng ( Simulator ) và chương trình phântích ( View ) dựa trên những biểu đồ thời hạn của hiệu quả mơ phỏng. Psim SchematicInput : *. schPsim SimulatorInput : *. cct, Output : *. txtSimViewInput : *. txtHình 1.1 : Q trình mơ phỏng trên PSIMMột mạch điện sẽ được Psim màn biểu diễn trên 4 khối : mạch động lực ( power circuit ), mạch điều khiển và tinh chỉnh ( control circuit ), hệ cảm ứng ( sensor ) và bộ tinh chỉnh và điều khiển chuyển mạch ( switch controllers ). Mạch động lực baogồm những van bán dẫn công suất, những thành phần RLC, máy biến áp và cuộncảm san bằng. Mạch điều khiển và tinh chỉnh sẽ được màn biểu diễn bằng những sơ đồ khối, gồm có cả những thành phần trong miền S, miền Z, những thành phần logic ( ví dụnhư những cổng logic, flip-flop ) và những thành phần phi tuyến ( ví dụ như bộnhân, bộ chia ). Các thành phần cảm ứng sẽ đo những giá trị điện áp, dòng điện11trong mạch động lực để đưa những tín hiệu đo này về mạch tinh chỉnh và điều khiển. Sauđó mạch tinh chỉnh và điều khiển sẽ cho những tín hiệu đến bộ tinh chỉnh và điều khiển chuyển mạchđể điều khiển và tinh chỉnh q trình đóng cắt những van bán dẫn trong mạch động lực. Power CircuitSwitch controllresSensorControl CircuitHình 1.2 : Biểu diễn một mạch điện trên PSIMII. CÀI ĐẶT VÀ CẬP NHẬT PSIM 9.0.31. CÀI ĐẶT PSIM 9.0.3 Từ đĩa CD hoặc người sử dụng tải chương trình PSIM 9.0.3. 400 vềmáy giải nén bằng Winrar ta có được thư mục PSIM 9.0.3. 400, trongfolder này gồm có thư mục Setup và Cập nhật. Dowdloadfile : https://rapidshare.com/files/432942272/PSIM_Professional_Version_9.0.3.400_x32.rarTiến hành setup bằng việc chạy file PSIM 9.0.3. 400 trong folderSetup12Hộp thoại PSIM 9.0.3 setup Open : Click Next => chọn I accept the license agreement Next tiếp, trong phần License Configuration chọn 3 – Softkeyversion, chọn tiếp Select “ psim.lic file … .. 13 Đưa đường dẫn tới file Psim. lic trong thư mục Setup vừa giải nén => Open Chọn Next14 Trong phần Destination Folder ta chọn nơi setup cho Psim => Sau khi đã chọn xong nơi setup ta chọn Next15Xuất hiện Ready to Install the Application Chọn Next16Máy tính triển khai thiết lập Psim vào máy. Sau khi setup xong thì Open hộp thoại PSIM 9.0.3 has beensuccessfullyinstalled. Đồng thời hỏi bạn có chạy Psim ngay giờ đây không ? Ta bỏ dấu check ở Launch PSIM now để triển khai Cập nhật PSIM 9.0.3 => Finish. 2. CẬP NHẬT PSIM 9.0.3 Trong thư mục PSIM giải nén lúc trước có thư mục Cập nhật, mởfolder này ta thấy có 2 file là Psim. lic và Register PSIM.Tiến hành copy 2 file này vào Folder PSIM ta vừa cài đặt17Máy tính sẽ hỏi có chép đè lên hai file cũ không, ta chọnOverwrite All. Trong thư mục Psim vừa thiết lập ta tìm file Register PSIMChạy file nàyMáy tính sẽ hỏi có muốn add những giá trị trong register vào máykhơng ? Ta chọn Yes18 => Máy tính báo đã add giá trị thành cơng => OKTa mở Chương trình PSIM để kiểm tra PSIM có hoạt động giải trí khơng. Click đơi vào hình tượng PSIM ở Desktop, chương trình PSIM Open. Như vậy đã kết thúc quy trình setup và Cập nhật PSIM 9.0.3 III. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM PSIM 9.0.3 Một số file trong thư mục Psim được biểu lộ như sau : FilePsim. dllPsim. exeSIMVIEW. exePsim. libPsimimage. lib *. hlp *. schMô tảMô phỏng trên PsimSoạn thảo, thiết lập mạch trên PsimPhân tích, giải quyết và xử lý kết quảThư viện trên PsimFile hỗ trợFile ví dụ những mạch19Các file lan rộng ra : File *. sch *. cct *. txt *. fra *. smvMô tảFile thiết lập mạch ( dạng nhị phân ) File list ( dạng văn bản ) File hiệu quả mô phỏng ( dạng văn bản ) File nghiên cứu và phân tích tác dụng ( dạng văn bản ) File đường cong mơ phỏng ( dạng nhị phân ) 1. MƠ PHỎNG MẠCH ĐIỆNVí dụ để mơ phỏng một bộ băm áp một chiều trong một góc phầntư trên file “ chop.sch ” : – Khởi động PSIM, chọn Open từ file để nạp file “ chop.sch ”. – Từ menu Simulate, chọn Run Simulation để khởi động q trìnhmơ phỏng. Kết quả mô phỏng được lưu trong file “ chop.txt ”. Mọi thơngbáo trong q trình mơ phỏng sẽ được lưu trong file “ message.doc ”. – Nếu không chọn trên menu Option phần Auto-run SIMVIEW, thìtừ menu Simulate lựa chọn Run SIMVIEW để khởi động SIMVIEW.Cịn nếu đã lựa chọn Auto-Run SIMVIEW thì ứng dụng sẽ tự động hóa chạySIMVIEW. Trên SIMVIEW tất cả chúng ta hoàn toàn có thể chọn đường cong hiển thịtrên màn hình hiển thị. 2. BIỂU DIỄN THAM SỐ CÁC PHẦN TỬCác tham số mỗi thành phần, bộ phận của mạch được đối thoại trên 3 hành lang cửa số của PSIM như trên hình 1.3, gồm có : những tham số ( Parameters ), những thông tin khác ( Other Info ) và sắc tố ( Color ). Hình 1.3 : Cửa sổ trao đổi tham số trên PSIMCửa sổ Parameters được sử dụng trong q trình mơ phỏng, cịncửa sổ Other Info khơng sử dụng cho mơ phỏng mà chỉ dành cho ngườisử dụng, những thông tin này sẽ được hiện ra trong mục View / Element List, ví dụ như những thông tin loại thiết bị, tên đơn vị sản xuất, số sản xuất … Còncửa sổ Color để xác lập sắc tố cho từng thành phần. 20T rên hành lang cửa số Parameters, những tham số được đưa vào dưới dạng cácsố thập phân hay dạng biểu thức toán họcVí dụ : một điện trở hoàn toàn có thể được màn biểu diễn dưới dạng sau : 12.5 ; 12.5 k ; 12.5 Ohm ; 12.5 Kohm ; 25. / 2 Ohm. Các lũy thừa sau sử dụng những vần âm để bộc lộ : 10 9 : G, 10 6 : M, 103 : K, 10-3 : m, 10-6 : µ, 10 9 : n, 10 12 : pCác hàm toán học sau được sử dụng : phép cộngphép trừphép nhânphép chiahàm mũSQRThàm căn bậc haiSINhàm sinCOShàm cosTANhàm tangATANhàm arctangEXPhàm mũ tự nhiên ( ví dụ : EXP ( x ) = e x ) LOGhàm logarit cơ số tự nhiên ( ví dụ : LOG ( x ) = ln ( x ) ) LOG10hàm logarit cơ số 10ABS hàm giá trị tuyệt đốiSIGNhàm dấu ( ví dụ : SIGN ( 1.2 ) = 1 ; SIGN ( – 1.2 ) = – 1 ) 3. CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐỘNG LỰC3. 1. Điện trở, điện cảm và điện dung ( RLC ) Với PSIM, những thành phần R, L, C rời rạc hay một nhánh RLC đều cóthể được miêu tả với những điều kiện kèm theo đầu được xác lập ( dịng điện trên L, điện áp trên C ). Ngồi ra trong mạch ba pha đối xứng, nhánh RLC cũngđược diễn đạt với những điều kiện kèm theo đầu xác lập bằng 0 bằng những ký hiệu “ R3 ”, “ RL3 ”, “ RC3 ” và “ RLC3 ”. Các ký hiệu này được màn biểu diễn trên PSIMnhư ở hình 1.4 sau. Cách miêu tả những thành phần này như sau : Resistor : điện trở, Inductance : điện cảm, H21Capacitance : điện dung, FInitial current : dòng điện bắt đầu trên điện cảm, AInitial voltage : điện áp bắt đầu trên điện dung, VCurrent flag : cờ dịng điện của nhánh : nếu dịng điện có cờbằng 0 có nghĩa là khơng có dịng điện ra, cịnnếu cờ là 1 thì dịng điện sẽ được lưu giữ trongfile đầu ra và được hiển thị trong SIMVIEW.Dịng điện có cờ dương khi dòng chạy vào điểmcuối của nhánh RLCCurrent Flag _ A : cờ của dòng pha ACurrent Flag _ B : cờ của dòng pha BCurrent Flag _C : cờ của dịng pha CHình 1.4 : Ký hiệu thành phần RLC một pha và ba pha3. 2. Biến trởBiến trở là điện trở có kiểm soát và điều chỉnh, được ký hiệu như trên hình 1.5 với cách miêu tả như sau : Total resistance : giá trị tổng điện trở R của biến trở từ cực k đếncực m, Ohm. Tab position ( 0 to 1 ) : vị trí của con trượt, điện trở từ k đến m là tậpR * Tap. Current flag : ký hiệu chiều dòng điện qua biến trở, dòng chạy vào k. Hình 1.5 : Ký hiệu biến trở223. 3. Các khóa chuyển mạchCó hai dạng cơ bản của khóa đóng cắt trong PSIM : một là theokiểu khóa gồm hai trạng thái ( đóng và mở khóa ), hai là theo kiểu ba trạngthái ( đóng, mở và thao tác trong chính sách khuếch đại tuyến tính ). Khóa hai trạng thái gồm có : Diod, Diac, Thyristor, Triac, GTO, Transistor công suất kiểu NPN hay PNP, IGBT, MOSFET kênh n ( MOSFET_N ) và kênh p ( MOSFET_P ), và khóa hai chiều ( SSWI ). Cácphần tử này được mơ tả như những khóa lý tưởng, nghĩa là ở trạng thái đóng ( cho dịng chạy qua ) khóa có giá trị nội trở bằng 10 , cịn ở trạng tháimở ( khơng có dịng ) sẽ có giá trị 1M . 3.3.1. Diod, Diac và Diod ZenerCác ký hiệu của ba thành phần này được màn biểu diễn trên hình 1.6. Hình 1.6 : Ký hiệu Diod, diac, Diod Zener trong PSIM Mô tả DiodDiod voltage drop : điện áp rơi trên Diod khi Diod dẫnInitial position : ký hiệu trạng thái bắt đầu của Diod, Diod ởtrạng thái thơng có ký hiệu 0 và ở trạng tháikhóa có ký hiệu 1C urrent flag : cờ dịng điện ra của Diod : khi cờ có giá trịbằng 0 là khơng có dịng điện ra ( IDiod ), cịnkhi cờ bằng1 thì có dịng điện ra ( IDiod ) sẽđược lưu giữ ở file và được hiển thị ởSIMVIEW Mô tả DiacBreakover voltage : điện áp để diac chuyển từ trạng thái khóasang trạng thái thơngBreakback voltage : điện áp để diac chuyển từ trạng thái thơngsang trạng thái khóaCurrent flag : cờ dòng điện23 Mô tả Diod ZenerBreakdown voltage : điện áp đánh thủng V BForward voltage drop : điện áp rơi trên Diod khi dẫn từ A đến KCurrent flag : cờ dòng điện từ A đến K3. 3.2. Thyristor và TriacKý hiệu Thyristor và Triac trên hình 1.7 Hình 1.7 : Ký hiệu Thyristor và Triac trong PSIM Mô tả Thyristor : Voltage drop : điện áp rơi trên Thyristor khi Thyristor dẫndịngHolding current : dịng duy trìLatching current : giá trị dòng nhỏ nhất để giữ cho Thyristor dẫndòng khi xung mồi trên cực điều khiển và tinh chỉnh đã mấtInitial position : ký hiệu trạng thái ban đầuCurrent flag : cờ dòng điện raViệc miêu tả Triac trong PSIM tựa như như Thyristor, tuy nhiên cầnlưu ý là giá trị của holding và latching current được mặc định bằng 0 Để tinh chỉnh và điều khiển Thyristor và Triac, trong PSIM sử dụng hai cách : dùngGating block ( GATING ) và dùng Switch controller liên kết với cực Gate ( miêu tả hai khối điều khiển và tinh chỉnh này sau ). Ví dụ điều khiển và tinh chỉnh cực Gate của Thyristor. 24H ình 1.8 : Sử dụng Gating block và Alpha controller tinh chỉnh và điều khiển Thyristor3. 3.3. GTO, Transistor, MOSFET, IGBT và SSWIKý hiệu những thành phần này như hình 1.9. Hình 1.9 : Ký hiệu những thành phần GTO, Transistor, MOSFET và IGBT Phương pháp diễn đạt : MOSFET, IGBTInitial position : ký hiệu trạng thái bắt đầu. Đối với MOSFET vàIGBT thì đó là trạng thái cơ bản của khóa cơ bảnkhơng phải trạng thái của những Diod mắc songsongCurrent flag : cờ dòng điện. Đối với IGBT và MOSFET thì dịngđiện này sẽ chạy qua tồn bộ thành phần gồm có cảkhóa cơ bản và Diod mắc tuy nhiên songĐể tinh chỉnh và điều khiển những thành phần này tất cả chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng cả hai cáchtương tự như Thyristor : Gating block và Switch controller, những khối điềukhiển này sẽ được nối với cực tinh chỉnh và điều khiển hay cực bazo của những thành phần. Hình 1.10 là ví dụ sử dụng những khối điều khiển và tinh chỉnh này cho MOSFET với mơhình được nêu trong những phần tiếp theo. 25H ình 1.10 : Mạch tinh chỉnh và điều khiển IGBT cho bộ tăng áp3. 3.4. Transistor ba trạng tháiCác Transistor này ngoài hai chính sách đóng, mở như những thành phần ởtrên, chúng cịn có thêm chính sách thao tác khuếch đại tuyến tính. TrongPSIM, những Transistor này có ký hiệu như trên hình 1.11. Hình 1.11 : Ký hiệu Transistor ba trạng thái Mô tả trên PSIM : IcIbCurrent gain beta : thông số khuếch đại dòng : Bias voltage Vr : điện áp giữa cực B và E so với loại NPN-1, giữa cực E và B so với loại PNP-1V ce, sat or V ec, sat : giá trị điện áp bão hòa giữ colecto và emittođối với NPN-1, giữa emitter và colector đốivới loại PNP-1Các khóa Transistor này được điều khiển và tinh chỉnh bằng dòng điện bazo Ib, và sẽ thao tác ở ba trạng thái như sau ( ví dụ so với loại NPN-1 ) : – Trạng thái mở ( khơng dẫn dịng ) khi : V be > V r ; I b = 0 ; I c = 0.26 – Trạng thái khuếch đại dòng khi : V be = V r ; I c = * I b ; V ce > V ce, sat – Trạng thái đóng ( dẫn dòng ở chính sách bão hòa ) : V be = V r ; I c * I b ; Vce Vce, sat. Chú ý rằng so với NPN-1 và PNP-1 có trạng thái khuếch đại thìcực điều khiển và tinh chỉnh cũng là cực cơng suất, thế cho nên nó phải nối với một mạchđiều khiển công suất mà không được sử dụng những khối Gating block vàSwitch controller. Mặt khác những thành phần này chỉ làm việc tốt trong mạchđơn mà không thao tác trong mạch phức tạp. Hình 1.12 là ví dụ mạch sử dụng NPN-1 : a ) là mạch thao tác ở chính sách khuếch đại để kiểm soát và điều chỉnh điện ra, b ) làmạch thử nghiệm đơn thuần cho thành phần này. a ) b ) Hình 1.12 : Mạch sử dụng BJT NPN3. 3.5. Khối tinh chỉnh và điều khiển Gating blockKhối này chỉ được nối với cực tinh chỉnh và điều khiển của những khóa điện tử haitrạng thái kể trên và được xác lập đặc thù trực tiếp với Gating blockhoặc trải qua file soạn thảo với Gating-1 block. Ký hiệu của khối trên hình 1.13. Hình 1.13 : Ký hiệu của Gating block Mô tả một Gating block : Frequency : tần số thao tác khi nối với những khóa điện tửNumber of points : số lần tác động ảnh hưởng trong một chu kỳ luân hồi ( chỉ đối vớimơ tả Gating ) Switch points : góc ảnh hưởng tác động trong một chu kỳ luân hồi ( chỉ đối vớimô tả Gating ) 27
