CHƯƠNG I: THIẾT KẾ MÔ HÌNH THIẾT KẾ MÔ HÌNH CHỈNH LƯU Thiết kế mô hình chỉnh lưu ba pha hình tia Sau khi hoàn thành theo các bước dưới đây, ta sẽ thu được sơ đồ chỉnh lưu ba pha hình tia không điều khiển (sử dụng các van diode) giống như hình. Các tín hiệu đầu vào gồm điện áp xoay chiều 3 pha, diode, tụ điện là những thành phần lý tưởng, cuộc dây, điện trở, các đặc tính đầu ra của diode được xác định bởi 1 hàm số mũ. Các bước để tạo mô hình Ở đây, sử dụng phần mềm có tên là Ansys Electronic Desktop 2021 R1 Khi ta mở được ứng dụng: Muốn thêm 1 dự án mới Nhấp vào File>New Để tạo một cửa sổ làm việc thiết kế, ta kích chuột vào Project rồi chọn Insert Simplorer Design Lúc này một cửa sổ làm việc trên bản vẽ xuất hiện Để đổi tên thiết kế Nhấp chuột phải vào Simplorer trong cây dự án, và chon Rename trong menu lối tắt Bạn cũng có thể nhấp đúp vào tên cần thay đổi rồi nhấn F2 Nhập tên Minh_Hoa rồi ấn enter để hoàn tất thay đổi Chọn, đặt và sắp xếp các thành phần trên trang lược đồ Ở đây, bạn phải xác định được thành phần và số lượng thành phần các thiết bị cần sử dụng đến. Trong bài này, ta sử dụng 3 nguồn E, 1 điện trở R, 1 cuộn cảm L, 1 tụ điện C và 3 diode Trong cửa sổ Component Libraries Window chọn phần tử R: Resistor.
Phần tử R: Resistor được liệt kê trong mục Favorites theo mặc định. Hoặc: Ta có thể truy cập một đường dẫn thay thế là nhấp vào biểu tượng “+” để mở rộng Simplorer Elements, sau đó tiếp tục nhấp vào biểu tượng “+” bên cạnh thư mục Basic Elements > Circuit > Passive Elements. Phần tử R: Resistor được liệt kê ở đó. Mặt khác ta cũng có thể sử dụng Search ở góc dưới màn hình để tìm kiếm những phần tử.
Ta kéo thả những phần tử ra ngoài trang vẽ và sắp xếp chúng theo ý đồ của mô hình mô phỏng. Ghi chú: Trong khi kéo thả ra, nhấn phím R để xoay linh kiện đó 90 độ ngược theo chiều kim đồng hồ. Chuột phải và chọn Finish để kết thúc quá trình đặt các thành phần đó Ta chọn ra 3 nguồn E, 3 diode, 1 điện trở, 1 cuộc dây, 1 tụ điện như hình: Ghi chú: Hãy lưu ý hướng “counting” khi sắp xếp các thành phần. Hướng này được đánh dấu bằng chấm màu đỏ hoặc dấu cộng trên ký hiệu của bộ phận điện.
Một nút nối đất là cần thiết cho mỗi mạch riêng biệt trên một trang tính. Để đặt một nút nối đất, hãy nhấp vào Draw > Ground (hoặc nhấp vào Ctrl + G). Kết nối các thành phần Khi ta đã sắp xếp xong các thành phần, bây giờ đã sẵn sàng để kết nối theo yêu cầu cho ví dụ này. Để kết nối các thành phần, hãy kích hoạt chế độ vẽ dây bằng cách chọn Draw>Wire.
Con trỏ trở thành dây chéo Hoặc bạn cũng có thể kích hoạt chế độ vẽ dây bằng cách nhấn Ctrl + W hoặc đơn giản bằng cách đặt con trỏ chuột vào 1 chốt của phần tử và nhấp vào ghim Ta đặt con trỏ trên các chân phần tử và đặt điểm đầu, các góc và điểm cuối của dây bằng cách nhấp và kéo. Sau khi kết nối xong ta được sơ đồ như hình vẽ: Do ở đây tải có điện trở và cuộc dây nên để dễ dàng tính toán, ta mắc thêm VM song song với điện trở và cuộn dây. Xác định thuộc tính, thông số cho các thành phần Các thành phần mà ta vừa đặt và kết nối vẫn có giá trị tham số mặc định của chúng, như được định nghĩa trong thư viện mô hình. Bây giờ ta sẽ gán giá trị cho các thành phần để phù hợp cho yêu cầu bài mô phỏng.
Đầu tiên, là điện áp 3 pha nên ta sẽ xác định tất cả các nguồn là bộ tạo sin được điều khiển theo thời gian với độ lệch pha 120 độ so với nhau. Với nguồn E1, nhấn đúp chuột vào nguồn E1 để mở ra hộp thoại Parameters của nó Thay đổi Name thành E_a Chọn Time Controller và đảm bảo rằng Sine được chọn trong danh sách thả xuống. Giữ nguyên giá trị Phase ở 0 (không) độ. Giữ tất cả các giá trị khác ở giá trị mặc định của chúng.
Bấm OK để áp dụng các thay đổi Tương tự với E2 và E3 thay đổi với tên lần lượt là E_b, E_c và thông số góc để là - 120 độ và -240 độ. Đối với Diode, ta kích đúp vào từn diode một và thay đổi. Hộp thoại Parameters xuất hiện. Thay đổi Type bằng cách nhấp vào nút Type, sau đó chọn Exponential Function từ trình đơn thả xuống để đặc tính đầu ra xác định theo hàm số mũ.
Giữ nguyên tất cả các giá trị khác và nhấp OK để áp dụng thay đổi. Xác định thông số của điện trở tải Ta đổi tên thành R_Load và thay đổi giá trị thành 10 ohm Xác định thông số của cuộn cảm tải - Ta đổi tên thành L_Load và thay đổi giá trị thành 0.1 H - Kiểm tra Giá trị ban đầu và đặt giá trị thành 0 Xác định thông số của tụ lọc - Ta đổi tên thành C_Loc và thay đổi giá trị thành 0.1 farad - Kiểm tra Giá trị ban đầu và đặt giá trị thành 0 Xác định các tùy chọn giải pháp và các thông số phân tích Các thông số mô phỏng điều khiển quá trình mô phỏng. Việc lựa chọn các tham số mô phỏng là quan trọng để mô phỏng thành công. Có các thông số chung và mô phỏng mạch.
Các giá trị thu được trong quá trình mô phỏng cung cấp thông tin có giá trị về chất lượng của một kết quả mô phỏng. Để thiết lập các tùy chọn giải pháp: Nhấp chuột phải vào Analysis trong cửa sổ Project Manager, và chọn Add Solution Options từ menu tắt Hộp thoại Solution Options được mở ra Ta đổi tên thành TL, thay đổi Integration formula thành Euler, các thông số còn lại giữ nguyên rồi bấm OK Nhấp chuột phải vào Analysis trong cửa sổ Project Manager, và chọn Solution>Setup>Add Transient từ menu lối tắt Hộp thoại Transient Analysis Setup xuất hiện Thay đổi tên thành TL1, nhấp vào Analysis Options và chọn TL Nhấp OK để hoàn tất Bắt đầu phân tích Để bắt đầu phân tích: Bắt đầu phân tích mô phỏng bằng cách chọn lệnh Twin Buider > Analyze trên menu Hoặc cũng có thể nhấp trực tiếp biểu tượng Analyze trên menu tắt (F12) Mô hình mô phỏng được biên dịch và các kết quả đầu ra được tính toán. Sau khi mô phỏng, các đại lượng đầu ra được hiển thị trong các ô trên trang tính hoặc trong các cửa sổ báo cáo. Dữ liệu đầu ra cũng được lưu trong tệp.
Vẽ đồ thị kết quả mô phỏng mô hình chỉnh lưu Trong phần này, bạn sẽ tạo các báo cáo biểu thị các kết quả đầu ra sau: Điện áp của các nguồn E_a.V Điện áp của tụ lọc C_Loc.V Điện áp của tải VM1.V (gồm điện trở và cuộn dây) Bắt đầu bắng cách tạo một báo cáo hình chữ nhật 2D vẽ biểu đồ đầu ra của các nguồn điện áp ba pha Nhấp chuột phải vào Results trong cây dự án và chọn Create Standard Report > Rectangular Plot từ trình đơn ngữ cảnh. Một cửa sổ Báo cáo mới xuất hiện. Trong Category, chọn Voltage. Trong khi nhấn phím Ctrl, hãy chọn E_a.V trong danh sách Quantity.
Giữ nguyên tất cả các cài đặt khác. Nhấp vào nút New Report để tạo một báo cáo tương tự như sau: Kết quả có tên trong XY Plot 1 xuất hiện trong cây Trình quản lý dự án. Không đóng hộp thoại New Report, hãy chọn C_Loc.V trong danh sách Nhấp vào New Report để tạo một báo cáo hiển thị điện áp làm mịn tụ điện Kết quả có tên XY Plot 2 xuất hiện trong cây Trình quản lý dự án Không đóng hộp thoại New Report, hãy chọn VM1.V trong danh sách Nhấp vào New Report để tạo báo cáo hiển thị điện áp trên tải THIẾT KẾ MÔ HÌNH NGHỊCH LƯU Thiết kế mô hình nghịch lưu một pha nửa chu kỳ: Vì bộ nghịch lưu có tác dụng là biến đổi từ nguồn một chiều thành nguồn xoay chiều, vì vậy, để xây dựng lên mô hình mạch nghịch lưu, ta cần sử dụng nguồn một chiều. Trong Component Libraries có 2 loại nguồn 1 chiều là Battery và Cell, ở đây chúng ta sẽ sử dụng Battery Các van sẽ được sử dụng ở phần này sẽ là IGBT và MOSFET Sơ đồ sử dụng van IGBT: Sơ đồ sư dụng van MOSFET: CHƯƠNG II: CHỈNH LƯU TRƯỜNG HỢP 1: MÔ HÌNH CHỈNH LƯU HÌNH TIA BA PHA TẢI THUẦN TRỞ SƠ ĐỒ MẠCH CHỈNH LƯU Kết quả mô phỏng: Điện áp của 3 pha a, b, c: Nhìn vào độ thị ta thấy: Hệ thống điện áp ba pha bao gồm ba điện áp một pha, có cùng biên độ là 326V, cùng tần số là 50 HZ nhưng đều lệch pha nhau 1 góc , từ đó, mỗi chu ký của 1 pha điện áp sẽ là 1/50 s = 0.
Do mạch chỉnh lưu hình tia 3 pha không điều khiển là mạch biến đổi điện áp xoay chiều 3 pha thành một chiều sử dụng 3 diode mắc ứng với mỗi pha của nguồn. Cực âm của mỗi diode nối với nhau và nối với tải ngõ ra tạo hình một hình tia. Tại mỗi thời điểm chỉ có một diode dẫn điện, không thể có hai hoặc ba diode đồng dẫn. Xét đến đồ thị so sánh giữa dòng điện qua các diode và điện áp trên các nguồn: Nguyên lý mạch điện như sau: + Từ góc 0 - 90 độ thì điện áp pha B là lớn nhất, diode D2 sẽ dẫn điện trong khoảng này vì điện áp đặt trên cực dương D2 lớn hơn các diode D1 và D3.
Do đó khi D2 dẫn trong khoảng thời gian này và diode D1 D3 bị phân cực ngược. Dòng điện qua D2, qua tải và về trung tính. + Từ góc 90 - 210 độ thì điện áp pha C là lớn nhất, D3 bắt đầu dẫn điện và D1, D2 bị phân cực ngược nên không dẫn. + Tương tự 120 độ sau đó D1 dẫn và D2, D3 ngưng dẫn.
Chu kỳ tiếp tục lặp lại mỗi diode dẫn điện trong khoảng thời gian T/3 Từ đó suy ra dòng điện trên tải là dòng điện của mỗi diode khi đang dẫn, dòng điện trong trường hợp này là dòng liên tục.