Đồ án: Khai thác phần mềm PSIM - Mô phỏng mạch điện tử công suất

Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ GVHD: Th.s Nguyễn Đắc Nam 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. Ở nhiều trường Đại Học và Cao Đẳng việc mô phỏng mạch điện tử còn nhiều khó khăn vì thiếu về trang thiết bị thực hành. Nhiều thiết bị mô phỏng cũ, số lượng module ít nên không đáp ứng được hết các nhu cầu về giảng dạy và học tập. Đồ án môn hoc với đề tài: “Khai thác phần mềm PSIM ­ mô phỏng mạch điện tử công suất”. Với những mục tiêu sau: ­ Giới thiệu về phần mềm và ứng dụng của phần mềm PSIM ­ Giúp sinh viên sử dụng phần mềm này để hiểu rõ hơn lý thuyết đã học. ­ Phục vụ cho mục đích nghiên cứu,học tập để nâng cao trình độ của bản thân. Đồ án được trình bày thành 5 chương: Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ GVHD: Th.s Nguyễn Đắc Nam Chương 1: Tổng quan về một số phần mềm mô phỏngmạch điện tử công suất. Chương 2: Giới thiệu về phần mềm PSIM. Chương 3: ứng dụng phần mềm PSIM mô phỏng mạch chỉnh lưu có điều khiển Chương 4: Kết luận và đề xuất. Trong quá trình làm đồ án, với sự tìm tòi và nghiên cứu của bản thân, đặc biệt là sự giúp đỡ rất nhiệt tình của thầy giáo Nguyễn Đắc Nam chúng em đã hoàn thành đồ án này. Do kiến thức còn hạn chế không tránh khỏi những thiếu xót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để đồ án của chúng em hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! 2 Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ GVHD: Th.s Nguyễn Đắc Nam 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.Bộ biến đổi điện tử công suất còn được gọi là bộ biến đổi tĩnh (static converter) để phân biệt với các máy điện truyền thống (electric machine) biến đổi điện dựa trên nguyên tắc biến đổi điện từ trường. 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, các linh kiện điện tử công suất được sử dụng trong quá trình biến đổi cũng như điều khiển công suất: hiệu quả cao và tổn hao thấp trong lò cao tần, truyền tải điện DC. Các thiết bị ĐTCS mới hiện nay được cải tiến phát triển để nâng cao hiệu suất hơn nữa việc sử dụng năng lượng. ĐTCS đóng vai trò quan trọng trong các mô hình công nghệ và được thiết kế để điều khiển năng lượng. Dòng điện điện áp và đặc tính đóng ngắt của các linh kiện bán dẫn liên tục được hoàn thiện, phạm vi ứng dụng ngày càng được mở rộng như trong chiếu sáng, bộ nguồn, điều khiển động cơ, tự động hóa công nghiệp, giao thông, lưu trữ năng lượng, truyền tải điện đi xa. Hiệu suất cao và đặc điểm điều khiển chặt chẽ đã giúp cho ĐTCS có lợi thế hơn nhiều trong điều khiển động cơ so với các hệ thống điều khiển cơ điện và điện tử trước đây. Ngoài ra ĐTCS còn được ứng dụng trong truyền tải điện DC (VHDC), trạm biến đổi công suất, hệ thống truyền tải AC mềm dẻo flexible ac transmission system (FACTS), và bù công suất static­var compensators (SVC). Trong truyền tải sử dụng biến đổi DC/AC, bộ lọc tích cực, biến đổi tần số. Cuộc cách mạng đầu tiên trong ĐTCS bắt đầu vào năm 1948 với việc phát minh ra silicon transistor tại phòng thí nghiệm Bell Telephone Laboratories bởi Bardeen, Bratain, and Schockley. Phần lớn công nghệ điện tử tiên tiến ngày nay dựa trên phát minh này, các mô hình microelectronics cũng được phát triển từ linh kiện bán dẫn này. Cuộc cách mạng thứ hai bắt đầu với việc phát triển của Thyristor trong công nghiệp bởi hãng General Electric Company vào năm 1958. Đây là khởi đầu của kỷ nguyên mới của ĐTCS. Từ đó đến nay có rất nhiều các linh kiện bán dẫn cũng như công nghệ biến đổi được đề xuất và ứng dụng. 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. Ví dụ ở Mỹ hiện nay có 70% năng lượng điện sử dụng được biến đổi từ các bộ biến đổi công suất. Kỹ thuật biến đổi là ngành khoa học trẻ và đã đạt được thành công rất lớn, tuy nhiên ngày càng Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 3 Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ GVHD: Th.s Nguyễn Đắc Nam nhiều bài toán được đặt ra ở phía trước, nó đòi hởi sự phát triển hơn nữa cả về lý thuyết lẫn thực tế kỹ thuật biến đổi. 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. a. Bộ chỉnh lưu Chỉnh lưu là quá trình biến đổi năng lượng dòng điện xoay chiều thành năng lượng dòng điện một chiều. Chỉnh lưu là thiết bị điện tử công suất được sử dụng rộng rãi nhất trong thực tế. Mạch chỉnh lưu được chia thành nhiều loại: ­ Theo số pha cấp cho mạch van : một pha, hai pha, ba pha, sáu pha … ­ Theo loại van bán dẫn trong mạch : mạch van dùng toàn diot (mạch chỉnh lưu không điều khiển) ; mạch van dùng toàn tiristo ( mạch chỉnh lưu có điều khiển) ; mạch van dùng diot và tiristo ( mạch chỉnh lưu bán điều khiển ) ­ Theo sơ đồ mắc các van với nhau : sơ đồ hình tia và sơ đồ hình cầu b. Bộ biến đổi xung áp một chiều Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 4 Đồ án môn học: ĐTCS – TĐĐ GVHD: Th.s Nguyễn Đắc Nam Bộ biến đổi điện áp một chiều dùng để biến đổi điện áp một chiều có trị trung bình không thay đổi được thành điện áp một chiều có trị trung bình thay đổi được . Phân loại bộ biến đổi xung áp một chiều ­ Dựa vào cách mắc khoá điện tử : bộ biến đổi xung áp nối tiếp và bộ biến đổi xung áp song song. ­ Dựa vào điện áp đầu ra của bộ xung áp : bộ xung áp có điện áp đầu ra nhỏ hơn điện áp đầu vào ; bộ biến đổi xung áp có điện áp đầu ra lớn hơn điện áp đầu vào ­ Tuỳ vào dấu điện áp : bộ biến đổi xung áp không đảo chiều và bộ biến đổi xung áp có đảo chiều. c. Bộ nghịch lưu ( biến tần ) Bộ nghịch lưu được dùng để biến đổi điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều. Bộ nghịch lưu là phần tử chính trong các bộ nguồn UPS ,biến tần gián tiếp. Đặc điểm của bộ nghịch lưu : ­ Điện áp xoay chiều ngõ ra có trị hiệu dụng và tần số thay đổi được ­ Nếu độ lớn của bộ nghịch lưu là không đổi thì điện áp ngõ ra được điều chỉnh bằng cách thay đổi trị trung bình của nguồn một chiều. ­ Điện áp xoay chiều ngõ ra thực tế không phải là tín hiệu sin chuẩn mà luôn có những thành phần sóng hài bậc cao ,các sóng hài bậc cao có thể được giảm bớt bằng kĩ thuật đóng ngắt. ­ Nếu nguồn DC có trị trung bình không đổi thì trị hiệu dụng của điện áp ngõ ra có thể thay đổi được bằng cách thay đổi độ lớn của bộ nghịch lưu Nhóm 2 _ Lớp TĐ1Đ12 trang 5 ... - tailieumienphi.vn