LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, mô hình hóa trở thành phương pháp hiệu nghiên cứu khoa học, thực tế sản xuất phục vụ giảng dạy học tập Trên thị trường giới xuất nhiều phần mềm Thiết kế - Mô mạch điện tử công suất Có thể kể phần mềm : PSPICE, TINA, MATLAB, SIMSEN, SUCCES, PSIM Các phần mềm chỉnh công cụ để giúp kỹ sư, nhà sản xuất tối ưu hóa cồng việc mình, từ tạo sản phẩm điện tử xác, đảng tin cậy giá thành thấp Ở nhiều trường Đại Học Cao Đẳng việc mô mạch điện tử nhiều khó khăn thiếu trang thiết bị thực hành Nhiều thiết bị mô cũ, sổ lượng module nên không đáp ứng hết nhu cầu giảng dạy học tập Đe đáp ứng nhu cầu thực tiễn đặt chủng em lựa chọn để tài tốt nghiệp “Khai thác phần mềm PSIM - mô mạch điện tử công suất” Với mục tiêu sau: - Giới thiệu phần mềm ứng dụng phần mềm PSIM - Giúp sinh viên sử dụng phần mềm để hiểu rõ lý thuyết học - Phục vụ cho mục đích nghiên cứu, học tập để nâng cao trình độ thân Đồ án trình bày thành chương: Chương 1: Tổng quan sổ phần mềm mô mạch điện tử công suất Chương 2: Giới thiệu phần mềm PS1M Chương 3: Tổng quan lò điện lò điện trở Chương 4: Thiết kể mạch lực mạch điều khiển lò điện trở Chương 5: Ket luận đề xuất Trong trình làm đồ án, với tìm tòi nghiên cứu thân, đặc biệt giúp đỡ nhiệt tình cô giảo Nguyễn Thị Điệp chúng em hoàn thành đồ án Tuy nhiên thời gian nghiên cứu hạn chể, nên đồ án chúng em không tránh khỏi thiểu xót Em mong nhận đóng góp ỷ kiến thầy cô bạn để đồ án chủng em hoàn thiện Em xỉn chân thành cảm ơn! Chương Tổng quan số phần mềm mô Chương Tổng quan số phần mềm mô mạch điện tử 1.1 Matlab/Sỉmulỉnk Đây phần mềm phổ cập mức độ toàn cầu Hiện nước ta, Matlab quen thuộc lĩnh yực điều khiển tự động hóa Tuy nhiên từ phiên 5.3 matlab cho phép thâm nhập vào lĩnh yực điển tử công suất (power electronic) Đây phần mềm bổ sung mục “power system blockset” nằm phần simulink Trong đưa mô hình phần tử bán dẫn là: tiristo, diot, GTO, MOSFET ideal switch Tất phần tử mô mạch gồm điện trở mắc nối tiếp điện cảm trạng thái dẫn dòng điện, không dẫn dòng tương ứng đứt mạch (tổng trở vô hạn), có mạch RC đấu song song Bằng cách ghép hình theo sơ đồ cụ thể đó, thiết lập thư viện mạch điển tử công suất theo ý muốn (thí dụ mạch chỉnh lưu cầu mạch băm xung, ) Phần mềm mô bàng Simulink thuận lợi cần phân tích khảo sát khía cạnh hệ thống, với hệ thống kín, mạch điện tử công suất lầ khối hệ thống Trong simulink, van mô khoá lý tưởng, điện trở hai trạng thái Như vậy, phần tử bán dẫn mô không phản ánh xác đặc tính Vôn-ampe chúng song điều không ảnh hưởng đến chất hệ thống nghiên cứu, mặt khác lại giảm đáng kể thời gian tính máy Lưu ý simulink, xung điều khiển cho van tín hiệu mức logic 0/1, điện áp điều khiển hay dòng điều khiển cho van nên không cần ý phương diện cách ly lực điều khiển 1.2 Phần mềm TINA (Toolkit for Interatỉve Netword Analysis) Đây phần mềm chuyên dụng cho phân tích mạch điện, mạch điện tử dạng tương tự xung số mạch điện tử công suất hãng designsoft đưa thị trường TINA có công cụ đặc trưng phần tử mô mạch, chia làm chức : phần tử (basic components), đo lường (meters), nhóm nguồn (sources), linh kiện bán dẫn (semiconductors), mạch cổng (gate), mạch lật flipflop (flip-flop), mạch logic (logic IC) Đối với mạch phân tích điện tử công suất hay dùng nhóm đầu, đặc trưng thể nhóm nguồn nhóm cá phần tử bán dẫn Nhưng nhóm quan trọng mô hình linh kiện bán dẫn:diot, transitors, tiristo, triac, diac Điểm khác biệt mô TINA so với mô hình loại MATLAB chúng xây dựng theo chất hoạt động yật lý bán dẫn thể phương trình với nhiều tham số đặc trưng, mô hình mô sát Chương Tổng quan số phần mềm mô đặc tính Yôn-ampe thực chủng loại Yì yậy để đưa vào mạch bóng bán dẫn cụ thể cần phải biết nhiều tham số nó, điều lúc biết Để dễ dàng cho người sử dụng, thư viện TINA có sẵn hàng trăm loại bóng thông dụng thị trường với tham số chuẩn nhà chế tạo cung cấp 1.3 Phàn mềm PSPICE (Power Simulation Program with Intergrated Circuit Emphases) PSPICE phần mềm mô mạch điện -điện tử trường đại học tổng hợp California Berkeley sáng tạo Hiện PSPICE xem phần mềm mô mạch điện-điện tử mạnh phổ biến giới Có thể nói lĩnh vực mô mạch điện tử PSPICE thông dụng MATLAB mô hệ thống tự động Phần mềm cho phép người dùng thiết lập mô hình phần tử theo định hướng nghiên cứu riêng, mở khả rộng lớn cho chuyên gia lĩnh vực điện tử công suất Đây sản phẩm nhất, nhằm tổng hợp 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 PSPICE lớn, lên đến hàng chục nghìn linh kiện điện tử, bóng bán dẫn, vi mạch IC nhiều hãng giới, YÌ thuận lợi thiết kế hay khảo sát mạch sử dụng linh kiện có sẵn thư viện xây dựng mô hình riêng, tự thiết lập thư viện riêng phục vụ mục đích Giống TINA, PSPICE có sẵn nhiều loại nguồn điện để người khảo sát sử dụng (nguồn điện áp, dòng điện chiều, nguồn điện hình sin, dạng sóng theo hàm mũ, nguồn tín hiệu điều chế tần số) nguồn phụ thuộc Ngoài có công tắc điện tử điều khiển điện áp dòng điện Các phân tích đặc tính truyền đạt, đặc tính tần số, điểm làm việc chiều, đặc tính động Trong mô mạch điện tử công suất quan trọng phân tích động (transient analysis) Trong PSPICE chế độ phân tích thường tốn thời gian tính PC, mạch phức tạp thời gian khảo sát lớn, dung lượng fĩle liệu lên đến hàng trăm MB Yì yậy chương trình chạy ta tạm dừng chương trình để theo dõi kiểm tra sơ thấy không đạt ngắt hẳn chương trình để sửa đổi 1.4 Phần mềm FSIM (Power electronỉcs Simulation Software) PSIM phần mềm mạch hãng LAB-VOLT (Hoa Kỳ) - Một nhà sản xuất thiết bị dạy học tiếng viết đưa thị trường Đây phần mềm không mạnh học tập, giảng dạy mà tài liệu cho kỹ sư Chương Tổng quan số phần mềm mô nghiên cứu, phân tích, khai thác mạch điện tử công suất, mạch điều khiển tương tự số, hệ truyền động xoay chiều (AC), chiều (DC) PSIM chạy môi trường Microsoft Windows 98/NT/2000/XP với yêu cầu nhớ RAM tối thiểu 32 MB Chương trình thiết kế mạch PSIM chương trình có tính tương tác cao giao diện thư mục phần mềm soạn thảo mạch điện với người sử dụng Các phần tử mạch chứa menu Elements Các phần tử chia thành bốn nhóm là: Phần tử mạch công suất (Power), phần tử mạch điều khiển (Control), phần tử nguồn (Sources) phần tử khác (Others) Thư viện PSIM bao gồm hai phần: Thư viện hình ảnh (PSIMimage.lib) thư viện danh sách (PSIMLIB) Thư viện danh sách sửa đổi được, thư viện hình ảnh sửa đổi tạo lập thư viện hình ảnh riêng cho người sử dụng Nhìn chung, PSIM đánh giá phần mềm dễ sử dụng, trực quan, dung lượng nhẹ mạnh lĩnh vực Điện tử công suất PSIM có ưu điểm mô độc lập mạch lực khối điều khiển xây dựng sẵn, ta việc lắp ghép Vì vậy, chúng em lựa chọn đề tài đồ án là: Khai thác phần mềm PSIM mô mạch điện tử công suất Chương Giới thiệu phần mềm Chương Giới thiệu phần mềm PSIM 2.1 Giói thiệu phần mềm PSIM 2.1.1 Khái niệm chung PSIM bao gồm chương trình: PSIM schematic PSIM simulator SIMVIEW Hình 2.1 Quá trình mô PSIM PSIM Schematic: chương trình thiết kế mạch PSIM Simulator : chương trình mô PSIM VIEW : chương trình hiển thị đồ thị sau mô PSIM biểu diễn mạch điện khối: Power circuit Sensors Switch contro Ilers Control circuit Hình 2.2 Biểu diễn mạch điện PSIM - Power circuit: mạch động lực - Control circuit: mạch điều khiển - Sensors: hệ cảm biến - Switch controllers: điều khiển chuyển mạch Mạch động lực bao gồm van bán dẫn công suất, phần tử RLC, Giới thiệu phần mềm máy biến áp lực vàChương cuộn cảm san Mạch điều khiển biểu diễn sơ đồ khối, bao gồm phần tử miền s, miền z, phần tử logic (ví dụ cổng logic,flipflop) phần tử phi tuyến (ví dụ chia) Các phần tử cảm biến đo giá trị điện áp, dòng điện mạch lực để đưa tín hiệu đo mạch điều khiển Sau mạch điều khiển cho tín hiệu đến điều khiển chuyển mạch để điều khiển trình đóng cắt van bán dẫn mạch lực 2.1.2 Khởi động chương trình Khi khởi động chương trình PSIM Schematic chạy đầu tiên, bạn vào File — > New, giao diện sau: Menu '", □ |tf|H|a| ¿¿NBIMI gymmAl-P-I^|D| B|Ml _Aj|l ~ File Bđịt Elements Simulate Option?Windij Help „ Õ1 X toolbar Circuit window Element toolbar 1*1 + j|f Jộ|g|®| m ìbM$ỉềĩ Hình 2.3 Giao diện chương trình PSIM Thanh chuẩn (Standard) gồm: File, Edit, View, Subcircuit, Element, Simulate, Option, Window, Help Mọi thao tác PSIM thực từ chuẩn Thanh công cụ gồm: New, Save, open Và lệnh thường dùng Wire (nối dây), Zoom, Run Simulation (chạy mô phỏng) Thanh linh kiện thường dùng điện trở, cuộn cảm, tụ điện, diode, thyristor, 2.1.3 Biểu diễn tham sổ phần tử Các tham số mối phần tử, phận mạch đối thoại ba cửa sổ PSIM bao gồm : - Các tham số (Parameters) - Các thông tin khác (Orther Info) - Màu sắc (Color) Parameters Other Info I Color Paameteis I 01heilnfo| Cokx I Name Resistor H Display r Resistance ữ r Resistor Name |m Power Raling Manuf acturer Part No ww ! I Parameters I ũthei Into Color I Resistor Help Dis play r Hình 2.4 Cửa sổ trao đổi tham số PSIM I Help