Báo cáo đồ án i thiết kế mô hình chỉnh lưu ba pha tại Đại học Bách Khoa Hà Nội - Vũ Quang Huy

Báo cáo đồ án thiết kế mạch chỉnh lưu chi tiết. Tìm hiểu mô hình, nguyên lý hoạt động và ứng dụng thực tế của mạch chỉnh lưu trong điện tử. Tải ngay!

• Tác giả: Vũ Quang Huy
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Vũ Thanh
• Trường học: Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Điện Tử Công Suất
• Đề tài: Thiết Kế Mô Hình Chỉnh Lưu
• Loại tài liệu: Báo cáo đồ án
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan đồ án thiết kế mô hình chỉnh lưu cho người mới

Báo cáo đồ án thiết kế mô hình chỉnh lưu là một tài liệu học thuật quan trọng, trình bày quá trình biến đổi điện áp xoay chiều (AC) thành điện áp một chiều (DC). Đây là nền tảng của ngành điện tử công suất, đóng vai trò cốt lõi trong hầu hết các thiết bị điện tử, từ bộ sạc điện thoại đến các hệ thống công nghiệp phức tạp. Mục tiêu chính của đồ án không chỉ dừng lại ở việc trình bày sơ đồ nguyên lý, mà còn phải phân tích, tính toán mạch chỉnh lưu và chứng minh hiệu quả hoạt động thông qua mô phỏng mạch chỉnh lưu. Quá trình này đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các linh kiện cơ bản như diode chỉnh lưu, biến áp nguồn, và tụ lọc nguồn. Báo cáo thường bắt đầu bằng việc giới thiệu tổng quan về tầm quan trọng của mạch chỉnh lưu, nêu bật ứng dụng của chúng trong việc cung cấp nguồn ổn định cho các mạch điện tử khác. Một báo cáo đồ án thiết kế mô hình chỉnh lưu thành công phải thể hiện được khả năng của người thực hiện trong việc áp dụng lý thuyết vào thực tiễn, từ khâu lên ý tưởng, lựa chọn linh kiện, thiết kế mạch, đến việc sử dụng các phần mềm chuyên dụng như Proteus, Matlab Simulink hay Ansys để kiểm chứng kết quả. Nội dung báo cáo cần được trình bày một cách logic, rõ ràng, bắt đầu từ cơ sở lý thuyết, phân tích các phương án thiết kế, trình bày chi tiết quá trình mô phỏng, và cuối cùng là đánh giá kết quả đạt được so với mục tiêu ban đầu. Tài liệu tham khảo từ các giáo trình uy tín, như "Giáo trình Điện tử công suất" của tác giả Trần Trọng Minh, là nguồn kiến thức quý giá để củng cố các luận điểm trong báo cáo.

1.1. Vai trò của mạch chỉnh lưu trong các đồ án điện tử công suất

Mạch chỉnh lưu là thành phần không thể thiếu trong bất kỳ đồ án điện tử công suất nào. Chức năng cơ bản của nó là chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) từ lưới điện thành dòng điện một chiều (DC) để cung cấp năng lượng cho các thiết bị. Quá trình này là bước đầu tiên và quan trọng nhất trong việc xây dựng một bộ nguồn tuyến tính hoàn chỉnh. Nếu không có mạch chỉnh lưu, hầu hết các vi mạch, vi điều khiển, và các linh kiện bán dẫn khác sẽ không thể hoạt động. Trong khuôn khổ một đồ án, việc thiết kế thành công một mô hình chỉnh lưu chứng tỏ sự nắm vững nguyên lý mạch chỉnh lưu của sinh viên. Nó bao gồm khả năng lựa chọn đúng loại mạch (như chỉnh lưu nửa chu kỳ, chỉnh lưu toàn kỳ hay mạch chỉnh lưu cầu), và cấu hình phù hợp với yêu cầu về điện áp, dòng điện và hiệu suất của tải.

1.2. Các yêu cầu cốt lõi của một báo cáo mô hình chỉnh lưu

Một báo cáo hoàn chỉnh về mô hình chỉnh lưu cần đáp ứng nhiều yêu cầu. Đầu tiên là tính chính xác về mặt lý thuyết, thể hiện qua việc trình bày đúng nguyên lý mạch chỉnh lưu và các công thức tính toán mạch chỉnh lưu liên quan. Thứ hai là tính thực tiễn, được minh chứng qua việc mô phỏng mạch chỉnh lưu trên các phần mềm như Ansys, Proteus hoặc Matlab Simulink. Kết quả mô phỏng phải được phân tích chi tiết, so sánh với tính toán lý thuyết để đánh giá sai số. Thứ ba là tính khoa học trong trình bày, với cấu trúc rõ ràng, sơ đồ nguyên lý mạch lạc, và các đồ thị, bảng biểu được chú thích đầy đủ. Cuối cùng, báo cáo cần chỉ ra các thông số quan trọng như hiệu suất, và đặc biệt là độ gợn sóng (ripple) của điện áp đầu ra, một yếu tố quyết định chất lượng của bộ nguồn.

II. Thách thức lớn nhất khi thiết kế bộ nguồn tuyến tính

Việc thiết kế mô hình chỉnh lưu cho một bộ nguồn tuyến tính đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật, trong đó nổi bật nhất là vấn đề tối ưu hóa chất lượng điện áp đầu ra. Một trong những yếu tố quan trọng nhất cần kiểm soát là độ gợn sóng (ripple). Đây là những dao động nhỏ còn sót lại của thành phần xoay chiều trên nền điện áp một chiều DC sau khi qua bộ chỉnh lưu. Độ gợn sóng cao có thể gây nhiễu, làm giảm hiệu suất và ảnh hưởng đến sự ổn định của các mạch điện tử nhạy cảm. Để giải quyết vấn đề này, việc lựa chọn và tính toán mạch chỉnh lưu, đặc biệt là giá trị của tụ lọc nguồn, trở nên cực kỳ quan trọng. Một tụ lọc có điện dung quá nhỏ sẽ không đủ khả năng làm phẳng điện áp, trong khi tụ quá lớn lại gây ra dòng nạp đỉnh lớn, có thể làm hỏng diode chỉnh lưu và tăng chi phí. Thách thức tiếp theo là quản lý nhiệt và hiệu suất. Quá trình chỉnh lưu, đặc biệt là sử dụng diode chỉnh lưu công suất lớn, luôn sinh ra một lượng nhiệt đáng kể. Việc thiết kế tản nhiệt không tốt có thể làm giảm tuổi thọ linh kiện. Hơn nữa, việc lựa chọn đúng loại mạch chỉnh lưu, ví dụ giữa chỉnh lưu toàn kỳ và chỉnh lưu nửa chu kỳ, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất chung của toàn hệ thống. Báo cáo đồ án điện tử công suất cần phải phân tích kỹ lưỡng các thách thức này và đề xuất giải pháp cụ thể, được chứng minh bằng cả lý thuyết và kết quả mô phỏng mạch chỉnh lưu.

2.1. Phân tích độ gợn sóng ripple ở điện áp một chiều DC

Độ gợn sóng (ripple) là thông số định lượng mức độ không bằng phẳng của điện áp một chiều DC đầu ra. Nó được định nghĩa là tỷ lệ giữa thành phần xoay chiều còn lại và giá trị trung bình của điện áp một chiều. Trong một báo cáo đồ án thiết kế mô hình chỉnh lưu, việc phân tích ripple là bắt buộc. Nguyên nhân chính gây ra ripple là do quá trình nạp-xả của tụ lọc nguồn không thể bù đắp hoàn toàn sự sụt áp giữa các đỉnh sóng sau khi chỉnh lưu. Các loại mạch khác nhau tạo ra ripple với tần số và biên độ khác nhau. Ví dụ, mạch chỉnh lưu cầu toàn kỳ có tần số ripple gấp đôi tần số nguồn, giúp việc lọc trở nên dễ dàng hơn so với mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ. Việc giảm thiểu ripple là mục tiêu hàng đầu để đạt được một bộ nguồn chất lượng cao.

2.2. Lựa chọn linh kiện diode chỉnh lưu và tụ lọc nguồn

Lựa chọn linh kiện phù hợp là yếu tố quyết định thành công của việc thi công mạch điện. Đối với diode chỉnh lưu, cần quan tâm đến các thông số như điện áp ngược tối đa (PIV), dòng thuận trung bình (If(avg)), và dòng đỉnh tức thời (Ifsm). Chọn diode có thông số thấp hơn yêu cầu sẽ dẫn đến hỏng hóc. Đối với tụ lọc nguồn, điện dung (C) và điện áp làm việc tối đa (WVDC) là hai thông số quan trọng nhất. Điện dung càng lớn, độ gợn sóng (ripple) càng nhỏ nhưng chi phí và kích thước tăng. Điện áp làm việc của tụ phải lớn hơn điện áp đỉnh của đầu ra chỉnh lưu để đảm bảo an toàn. Việc tính toán và lựa chọn chính xác các linh kiện này phải được trình bày rõ trong báo cáo.

III. Hướng dẫn tính toán và mô phỏng mạch chỉnh lưu tia 3 pha

Quá trình thực hiện đồ án thiết kế mô hình chỉnh lưu bao gồm hai giai đoạn chính: tính toán lý thuyết và kiểm chứng bằng mô phỏng. Tính toán mạch chỉnh lưu là bước đầu tiên, xác định các thông số kỹ thuật dựa trên yêu cầu của tải. Ví dụ, cần tính toán điện áp và dòng điện hiệu dụng thứ cấp của biến áp nguồn, từ đó chọn biến áp phù hợp. Tiếp theo, dựa trên sơ đồ nguyên lý, các giá trị điện áp trung bình, dòng điện trung bình qua tải và qua mỗi diode chỉnh lưu được xác định bằng công thức. Đối với chỉnh lưu tia 3 pha, mỗi diode chỉ dẫn trong 1/3 chu kỳ (120 độ), tạo ra điện áp ngõ ra có 3 xung trong một chu kỳ của điện áp nguồn. Phương pháp mô phỏng mạch chỉnh lưu sau đó được sử dụng để xác thực các kết quả tính toán. Các phần mềm như Ansys Electronics Desktop, được đề cập trong tài liệu gốc, cho phép xây dựng mô hình mạch ảo. Người thiết kế có thể thiết lập các thông số linh kiện (điện trở tải, cuộn cảm, tụ lọc nguồn) và nguồn điện áp xoay chiều 3 pha. Theo tài liệu, "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 120 độ". Việc chạy mô phỏng sẽ cung cấp các dạng sóng điện áp và dòng điện tại mọi điểm trong mạch, giúp trực quan hóa nguyên lý mạch chỉnh lưu và đánh giá chính xác các chỉ số hiệu năng như độ gợn sóng (ripple).

3.1. Các bước mô phỏng chỉnh lưu tia 3 pha tải R L trên Ansys

Việc mô phỏng mạch chỉnh lưu trên phần mềm Ansys Electronics Desktop là một quy trình có hệ thống. Đầu tiên, cần tạo một dự án mới và chèn một thiết kế Simplorer. Tiếp theo, các linh kiện cần thiết được chọn từ thư viện và đặt vào sơ đồ, bao gồm 3 nguồn điện áp xoay chiều, 3 diode chỉnh lưu, điện trở tải (R_Load), và cuộn cảm (L_Load). Các linh kiện này sau đó được kết nối với nhau bằng công cụ vẽ dây để tạo thành sơ đồ nguyên lý của mạch chỉnh lưu tia 3 pha. Bước quan trọng tiếp theo là gán thuộc tính cho từng thành phần: cài đặt biên độ, tần số và độ lệch pha (-120, -240 độ) cho các nguồn, và xác định giá trị điện trở, điện cảm cho tải. Cuối cùng, thiết lập các thông số phân tích (Transient Analysis) và chạy mô phỏng để thu được kết quả dạng đồ thị.

3.2. Phân tích dạng sóng đầu ra với tụ lọc nguồn C

Khi thêm một tụ lọc nguồn (C_Loc) mắc song song với tải R-L, chất lượng điện áp đầu ra được cải thiện đáng kể. Tài liệu gốc nhận xét: "Khi có thêm tụ lọc thì dạng dòng điện ra của tải sẽ bằng phẳng hơn". Trong quá trình mô phỏng, tụ điện sẽ nạp năng lượng khi điện áp chỉnh lưu tăng và xả năng lượng khi điện áp giảm. Quá trình nạp-xả này giúp san phẳng các đỉnh và lấp đầy các đáy của dạng sóng điện áp, làm giảm đáng kể độ gợn sóng (ripple). Dữ liệu mô phỏng cho thấy, với một giá trị điện dung đủ lớn (ví dụ 0.01 farad trong báo cáo), điện áp trên tải sẽ tiến gần đến một đường thẳng, tức là một điện áp một chiều DC lý tưởng. Phân tích đồ thị điện áp trên tụ (C_Loc.V) và so sánh nó với trường hợp không có tụ sẽ cho thấy rõ hiệu quả của việc lọc nguồn.

IV. Đánh giá kết quả thiết kế và ứng dụng thực tiễn của mạch

Đánh giá kết quả là bước cuối cùng và quan trọng nhất trong một báo cáo đồ án thiết kế mô hình chỉnh lưu. Giai đoạn này tập trung vào việc so sánh dữ liệu thu được từ mô phỏng mạch chỉnh lưu với các tính toán lý thuyết ban đầu. Sự tương đồng giữa kết quả mô phỏng và lý thuyết khẳng định sự chính xác của mô hình và sự hiểu biết về nguyên lý mạch chỉnh lưu. Tài liệu gốc kết luận: "Đã mô phỏng đúng và cho ta thấy được bộ chỉnh lưu đã biến đổi được từ điện áp xoay chiều sang điện áp 1 chiều". Cụ thể, cần phân tích các dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải trong các trường hợp khác nhau: tải thuần trở (R), tải trở cảm (RL), và tải có thêm tụ lọc nguồn (RLC). Ví dụ, với tải RL, dòng điện sẽ trễ pha so với điện áp và có dạng ít gợn sóng hơn so với tải R thuần túy. Khi có thêm tụ lọc, độ gợn sóng (ripple) của cả điện áp và dòng điện đều giảm mạnh, tiến gần hơn đến giá trị một chiều lý tưởng. Từ những phân tích này, báo cáo cần đưa ra kết luận về hiệu quả của mô hình thiết kế, chỉ ra ưu điểm, nhược điểm và khả năng ứng dụng thực tế. Việc thi công mạch điện dựa trên mô hình đã được kiểm chứng sẽ có tỷ lệ thành công cao hơn, ứng dụng trong việc chế tạo các bộ nguồn tuyến tính, bộ sạc acquy, hay các khối nguồn DC cho thiết bị công nghiệp.

4.1. So sánh hiệu quả giữa các loại tải R RL và RLC

So sánh các trường hợp tải khác nhau cung cấp cái nhìn sâu sắc về hoạt động của mạch. Với tải thuần trở (R), dạng sóng dòng điện đồng pha và có hình dạng tương tự điện áp. Khi chuyển sang tải trở cảm (RL), cuộn cảm có xu hướng chống lại sự thay đổi đột ngột của dòng điện, làm cho dòng điện ra liên tục và mượt mà hơn, tuy nhiên thời gian quá độ để đạt trạng thái xác lập sẽ dài hơn. Kết quả mô phỏng trong báo cáo cho thấy thời gian này là khoảng 40ms. Cuối cùng, khi thêm tụ lọc nguồn để tạo thành tải RLC, hiệu quả làm phẳng là rõ rệt nhất. Tụ điện đóng vai trò như một hồ chứa năng lượng, cung cấp cho tải khi điện áp nguồn giảm xuống, từ đó giảm độ gợn sóng đến mức tối thiểu, tạo ra một điện áp một chiều DC ổn định.

4.2. Khả năng thi công mạch điện và ứng dụng vào thực tế

Một mô hình mô phỏng thành công là tiền đề vững chắc cho việc thi công mạch điện trong thực tế. Dựa trên sơ đồ nguyên lý và danh sách linh kiện đã được xác thực, người thực hiện có thể tiến hành lắp ráp mạch trên bo mạch in (PCB). Các kết quả mô phỏng giúp dự đoán trước hoạt động của mạch, giảm thiểu rủi ro hỏng hóc linh kiện và tiết kiệm thời gian gỡ lỗi. Các mạch chỉnh lưu tia 3 pha sau khi thi công có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, đặc biệt là trong các hệ thống yêu cầu nguồn DC công suất lớn và ổn định, chẳng hạn như trong các bộ biến tần, hệ thống điều khiển động cơ DC, và các trạm sạc xe điện. Đây chính là giá trị thực tiễn cao nhất mà một đồ án điện tử công suất hướng tới.

V. Kết luận hướng phát triển cho đồ án điện tử công suất

Báo cáo đồ án thiết kế mô hình chỉnh lưu đã hoàn thành các mục tiêu đề ra. Quá trình thực hiện đã chứng minh thành công khả năng biến đổi năng lượng từ điện áp xoay chiều AC sang điện áp một chiều DC thông qua việc thiết kế và mô phỏng mạch chỉnh lưu tia 3 pha. Các kết quả từ phần mềm Ansys Electronics Desktop cho thấy sự tương thích cao với cơ sở lý thuyết về nguyên lý mạch chỉnh lưu, đặc biệt trong việc phân tích ảnh hưởng của các loại tải khác nhau lên dạng sóng đầu ra. Việc sử dụng tụ lọc nguồn đã được chứng minh là phương pháp hiệu quả để giảm thiểu độ gợn sóng (ripple), cải thiện chất lượng nguồn điện một chiều. Đồ án không chỉ củng cố kiến thức về các linh kiện cơ bản như diode chỉnh lưu và biến áp nguồn mà còn rèn luyện kỹ năng sử dụng công cụ mô phỏng chuyên nghiệp. Như trong lời kết luận của tài liệu gốc, "thông qua quá trình tiến hành bài tập đồ án này, em đã rút ra được nhiều kinh nghiệm trong việc thiết kế và mô phỏng mạch". Hướng phát triển trong tương lai cho các đồ án điện tử công suất có thể tập trung vào các hệ thống phức tạp hơn. Việc nghiên cứu sâu hơn về các bộ chỉnh lưu có điều khiển sử dụng linh kiện như SCR (Thyristor) sẽ mở ra khả năng điều chỉnh điện áp đầu ra một cách linh hoạt, đáp ứng yêu cầu của các ứng dụng công nghiệp đa dạng.

5.1. Tóm tắt các kết quả đạt được trong quá trình thiết kế

Quá trình thiết kế đã đạt được những kết quả quan trọng. Thứ nhất, đã xây dựng thành công mô hình mô phỏng mạch chỉnh lưu tia 3 pha không điều khiển trên phần mềm Ansys. Thứ hai, đã phân tích và so sánh được dạng sóng điện áp và dòng điện đầu ra với ba loại tải khác nhau (R, RL, RLC), qua đó hiểu rõ vai trò của cuộn cảm và tụ điện trong việc làm mịn tín hiệu. Thứ ba, các thông số mô phỏng như biên độ điện áp 326V, tần số 50Hz, và các dạng sóng đầu ra đã khớp với dự đoán từ lý thuyết, khẳng định tính đúng đắn của mô hình. Cuối cùng, đồ án đã cung cấp một quy trình chi tiết, từ thiết kế sơ đồ nguyên lý đến phân tích kết quả, làm tài liệu tham khảo giá trị cho các nghiên cứu tương tự.

5.2. Xu hướng nghiên cứu mạch chỉnh lưu có điều khiển dùng SCR

Hướng phát triển tiềm năng là nâng cấp từ mạch chỉnh lưu không điều khiển sang chỉnh lưu có điều khiển. Bằng cách thay thế các diode chỉnh lưu bằng các linh kiện bán dẫn có điều khiển như SCR (Thyristor), ta có thể chủ động điều chỉnh góc kích mở. Điều này cho phép thay đổi giá trị trung bình của điện áp DC đầu ra mà không cần thay đổi biến áp nguồn. Các mạch chỉnh lưu có điều khiển đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng điều khiển tốc độ động cơ DC, các bộ sạc acquy thông minh, và các hệ thống điều khiển công suất công nghiệp. Việc nghiên cứu và mô phỏng các mạch này sẽ là bước tiếp theo hợp lý để nâng cao kiến thức và kỹ năng trong lĩnh vực điện tử công suất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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.