Đồ án ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT – TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT – TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆNĐỀ TÀIỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSIM MÔ PHỎNG BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀUGVHD: Th.s Nguyễn Đắc NamNhóm 2: Trần Trung Kiên Nguyễn Hồng Thanh Đỗ Anh Tùng Hoàng Văn QuyếnĐồ án chia làm 3 chươngChương 1: Giới thiệu về một số phần mềm mô phỏng mạch Điện Tử Công SuấtCHương 2: Giới thiệu phần mền Psim.Chương 3: Sử dụng phần mềm Psim mô phỏng mạch điều áp xoay chiều.Lời nói đầuTrong 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 ĐẦUGiới 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 lớn2. 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 SuấtTrong 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 nhau4. 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 SUẤT1.1. 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 xuấtChuyển đổi sơ đồ nguyên lý sang dạng 3 chiều hoặc 2 chiều. Phím nóng: [F6]. Đây là một đặc điểm nổi bật ở phần mềmĐặc 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 mềmGiao diện chính của phần mềm Tina1.2 Phần mềm PSPICEa. Đặc điểmThư 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. .b. Tính năngPhân 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 raPhân 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 nóGiao diện chính của phần mềm PSPICE1.3 Phần mềm Matlab/SimulinkĐặc điểm của phần mềm MATLABMatlab 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 dàngMatlab 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 tháiGiao diện chính của phần mềm Matlab/Simulink1.4 Phần mềm PsimĐặc điểm của PSIMPSIM 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 PSIM1. Quá trình mô phỏng trên Psim2. Biểu diễn mạch điện trên PsimPSIM schematicPSIM simulatorSIMVIEWPower circuitControl circuitSwitch controllersSensors2.1 Thư viện trong phần mềm PsimĐiện trở, điện cảm và điện dung (RLC).Các khoá chuyển mạch.Máy biến áp (một pha và ba pha)a. Phần tử mạch lựcb. Phần tử mạch điều khiểnKhối tính toánKhối so sánhCác phần tử logicMột số phần tử khác2.2 Mô phỏng bộ biến đổi điện áp AC-ACa. Mạch điều áp AC-ACb. Giản đồ điện áp bộ biến đổi điện áp AC-ACCHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSIM MÔ PHỎNG BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU3.1. Giới thiệu về lò điện trởLò 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 phẩmTrong 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 khiểnĐồng PhaUnSo SánhTạo dạng xungKhuếch đại xungUđkPhát xung1. Sơ đồ khâu đồng pha.2. Giản đồ điện ápa. Khâu đồng phab. Khâu tạo điện áp răng cưaSơ đồ khâu tạo điện áp răng cưa2. Giản đồ điện ápc. Khâu so sánhSơ đồ khâu so sánh2.Giản đồ điện ápd. Khâu tạo xung chùmSơ đồ khâu tạo xung chùm.2.Giản đồ điện áp.e. Khâu khuếch đại và biến áp xungSơ đồ khâu khuếch đại và biến áp xung2.Giản đồ điện áp3.3 Sơ đồ nguyên lý một kênh điều khiển3.4 Giản đồ điện ápCHƯƠNG 4. KẾT LUẬNTrong quá trình làm đồ án chúng em đã thực hiện các công việc sau : Tìm hiểu các phần mềm mô phỏng mạch điện tử công suất (Matlab, PSPICE, TINA, PSIM).Sử dụng thành thạo phần mềm mô phỏng PSIM.Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của lò điện và lò điện trở.Giới thiệu phương pháp điều khiển lò điện trở bằng mạch điều áp xoay chiều ba pha.Thiết kế mạch lực và mạch điều khiển lò điện trở.Mô phỏng mạch điều khiển lò điện trở bằng phần mềm PSIM.Tuy nhiên, do thời gian có hạn nên chúng em chưa thể hoàn thành phần cứng của mạch điều khiển này và một số kết quả mô phỏng chỉ mang tính tương đối so với lý thuyết đã học. Vì vậy, sau khi hoàn thành đồ án này chúng em sẽ tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện đề tài này. Mục đích của chúng em là phát triển đề tài này ứng dụng vào giảng dạy và học tập, từ đó giúp các bạn sinh viên nắm bắt và hiểu rõ hơn trong việc mô phỏng mạch điện tử công suất.