Điện tử công suất - Lê văn doanh

Điện tử công suất - Lê văn doanh

atl ll

FEsg

LE VAN DOANH-NGUYEN THE CONG-TRAN VAN THINH

Chủ biên : LÊ VĂN DOANH

ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

HÀ NỘI

MUC LUC

Chương 14, Mô phòng thiết bị điện tử công suất

14.1 Khái niệm chung

14.2

14.3

14.1.1

14.1.2

14.1.3

Cai dat chuong trình

MO phong mach dién

Biéu dién tham s6 cdc phan th 2.2 2

Các phần tử mạch động lực ¬ 14.2.1 14.2.2 14.2.3 14.2.4 14.2.5 14.2.6 14.2.7 14.2.8 Điện trỏ, điện cảm và điện dung (RLC) Bién tr6 -—— Điện cảm bão hòa .22-

Các phần tử phí tuyến

Các khóa chuyển mạch

Các cuộn dây hỗ cẩm

Máy biến áp .2 200-20 Các phần tử khác

Các phần tử mạch điều khiển 14.3.1 14432 14.4 14.3.3 14.3.4 Khối hàm truyền

Các khối tính toán

Các khối hàm khác

Cac phan tu logic 2

Các phần tử khác 14.4.1 14.4.2 14.4.3 14.4.4 14.4.5 14.4.6 File tham s6 (Parameter File)

Các dạng nguồn 2 ww ew Cảm biến điện áp, dòng điện

Đầu đò và dụng cụ đo (Probe/Mctter) Bộ điều khiến chuyén mach (Switch Controller) Kh6i chitc nang (Function block) "¬

13

13

15

15

16

17

17

18

18

19

21

30

30

34

35

35

39

43

30

34

54

55

64

65

67 70

14.5

14.6

14.7

14.8

Chương 15

15.1

15.2

Phân

14.5.1

14.5.2

14.5.3

Thiết

14.6.1

14.6.2

14.6.3

14.6.4

14.6.5

tích đặc tinh cà

Phân tích quá trình quá độ

Phân tích xoay chiều AC

Khối quét tham số (Parameter Swcep) kế giản đồ mạch điện có + ¬ Thiết lập mạch đện

Soạn thảo một mạch điện

Mạch phụ (Subcrcu)

Cac tiy chon (Options)

Thu vién trong PESIM

Chế biến dạng sóng của kết quả mô phỏng 14.7.1 14.7.2 14.7.3 14.7.4 14.7.5 14.7.6 14.7.7 14.7.8 14.7.9 Fe Menu

Edit Menu

Axis Menu 2 2 ee ee ee Screen Menu 2 2 ee eee Measure Menu

View Menu 2 ee ee Option Menu

Label Menu

Xuat dit li¢u (Exporting Data)

Vi du m6 phong st dung PESIM 14.8.1 14.8.2 14.8.3 14.8.4 14.8.5 Thiét ké mach dién .0.0

Cài đặt tham số các phần tử của mạch lực Cài đặt tham số các phần tử của mạch điều khển 2 ww ee Chạy mô phỏng

Xem và phân tích kết quả mô phỏng

Truyền tải điện một chiều cao áp

Đại cương về truyền tải điện một chiều cao áp So sánh truyền tải điện xoay chiều và một chiều 15.2.1 15.2.2 15.2.3 Chỉ phí truyền li

Đánh giá về kỹ thuật Những hạn chế của truyền tải HVDC

16.71 Bộ điều chỉnh ngược cách ly một chiều

16.72 Độ điều chỉnh thuận cách ly một đầu

16.73 Bộ điều chính nửa cầu

16.74 Bộ điều chính cầu

16.75 Mạch điều khiến điều biến độ rộng xung

Hệ thống kích từ máy phát thủy điện Hòa Bình

Điện tử công suất trong công nghệ điện hóa

Dai cương về mạ điện

17.1.4 Quá trinh điện kết tủa kim loại

Các yếu tố ảnh hưởng tối chất lượng lớp mạ

17.3.4 Tẩy gỉ và tẩy nhe 2 2 ee 201

17.4 Nguồn điện một chiều dùng cho mạ điện 202 17.4.1 Máy phát điện một chiều 202

17.73 Công nghệ xử lý trước khi son dién ly

17.74 Quá trình són dién ly 209

Chương 19 Chất lượng điện nang 219

19.2.3 Qua dién 4p 2 eee 222 192.4 Biến thiên điện áp 224

19.63 Mô hình của bộ bù nh

19.6.4 Chế độ xác lập trong bộ bù nh

197 Bộ bù tính cải thiện ổn định của máy phát điện đồng bộ ` 197.1 Mô hình toán học của ASVC

19.72 Chiến lược điều khiển

19.73 Kết quả mô phỏng

198 Bộ nghịch lưu nhiều mức Loe 198.1 Dai cuong 2 - - - 2.208, 19.82 Cấu trúc bộ nghịch lưu nhiều mức

19.9 Phương pháp loại bỏ sóng hài trong bộ nghịch lưu ba mức Ko cu Na 19.9.1 Digu hoa PWM loại bỏ các sóng hài

19.9.2 Thuật toán NewtonRaphon ˆ„ 19.10 Cấu trúc của ASVC ba mức nối với lưới 19.10.1 Nguyên lý hoạt động

19.102 Mô hình toán học của ASVC

19103 Mạch điều khiển

19.10.4 Kết quả mô phỏng

19.11 Bộ lọc tích cực ¬ 19.11.1 Phân loại các bộ lọc tích cực

19.11.2 Bộ lọc tích cực song song

19.1143 Sở đồ điều khếển

19.11.4 Phát dòng điện chuẩn

19.11.5 Điều biến dòng điện

19.11.6 Thiết kế mạch vòng điều khến

19.117 Thiết kế mạch vòng dòng đện

19.11.8 Thiết kế mạch công suất

19.119 Bộ lọc tích cực nối HIẾp

Chương 20 Chấn lưu điện tÙ

20.1 Só đồ khối chấn lưu điện tử

20.2 Các yêu cầu với chấn lưu điện tử

20.3 Phân loại chấn lưu điện tử

235

238

240

241

244

245

246

246

241

252

252

254

256

256

257

258

260

260

261

263

268

268

273

277

278

280

282

292

292

293 294

20.3.1 Chấn lưu điện tử không cộng hưởng 294

20.5.1 Nghịch lưu nguồn dòng đẩy kéo 301

20.6 Vấn đề thiết kế chấn lưu dién th 311 20.7 Chấn lưu điện tử hệ số công suất cao 315

Chương 2ï Bộ nguồn liên tục UPS- 320

21.11 Xây dựng khu công nghiệp thiết kế

21.12 Sử dụng bộ nguồn liên tục UPS

21.2 Phan loai UPS * 1 à _ 322

21.83 Tính toán công suất

218.4 Chọn so đồ UPS

Ví dụ tính chọn UPS cho hệ thống cung cấp điện 21.9.1 Yêu cầu 2 eee 21.92 Tính toán công suất và chọn sơ dB 21.93 Tính toán có hai đầu vào

21.9.4 Chọn thiết bị đóng cát và sơ đồ thực hiện

Điện tử công suất trong truyền động điện

Đại cương về truyền động điện

21.1.1 So đồ khối tổng quát truyền động ¿ điện

21.1.2 So luoc lịch sử hệ truyền động điện có điều tốc 21.1.3 Cac dac tính của truyền động điện điều tốc 21.1.4 Phân loại hệ truyền động điện Các chế độ làm việc và đặc tính của tải 22.2.1 C4c loai dac tinh tai 2 ww, 22.2.2 Ché dO lam viéc cia động cÓ

22.2.3 Phan loai déng co diéu t6c

Truyền động điện một chiều ¬

22.3.1 Dai clong 2 2 ee ee

22.3.2 M6 hình động có điện một chiều .v 22.3.3 Mô hình toán học của máy điện xoay chiều

22.3.4 MO hình máy điện đồng bộ 223.5 Mô hình máy điện không đồng bộ 223.6 Bộ biến đổi dùng cho truyền động một chiều ¥

22.4 Lựa chọn bộ điều chỉnh tốc độ động có một chiều Truyền động điện động có không đồng bộ

22.5.1 Động học hệ truyền động không đồng bộ

22.5.2 Phương trình động học có bản

22.5.3 Bốn góc tọa độ làm việc của động có

22.8.3 Truyền động động có đồng bộ nam châm

22.9.2 Cac kiéu dong có bước : Soa 457

22.9.4 Mach diéu khién động có bước 462

23.2 Điện tử công suất đối với các hệ thống

11

Tài liệu tham khảo

Nguyên lý pin quang đện

Các kiểu hệ thong pin mat trdi

Hé pin mat troi lam việc độc lập

Hé pin mat troi làm việc cùng tổ máy phat diézen Soe ee

Hệ thống pin mặt trời nối với lưới điện

tử công suất trong hệ thống tuabin gió Dai clong 2 2 ee ee ee Co sO năng lượng Hó

Chuong 14

MO PHONG THIET BI DIEN TU CONG SUAT

14.1 KHAI NIEM CHUNG

Các phần mềm mô phỏng lĩnh vực điện nói chung, điện tử công suất nói riêng đang được sử dụng rộng rãi, đồng thời cũng đang được tiếp tục hoàn thiện Việc giới thiệu toàn bộ các phần mềm trong chương này là

các mạch điện tử công suất ứng dụng trong truyền động điện trên các phẩn

mềm hiện đại như thế nào, từ đó khai thác, sử dụng các phần mềm trong

việc nghiên cứu, phân tích Vì vậy chúng tôi sẽ chủ yếu giới thiệu phần mềm PESIM, một trong những phần mềm chuyên dụng trong lĩnh vực điện tử công suất và truyền động điện

PESIM (Power Electronics SIMulation Software) là phần mềm

mạnh do hãng LAB-VOLT (Hoa Kỳ), một trong các nhà sản xuất các thiết

bị dạy học nổi tiếng viết và đưa ra thương trường Đây là phần mềm không chỉ mạnh trong học tập, giảng dạy cho hai môn học chuyên ngành kể trên,

nhằm giúp cho sinh viên nắm vững hơn các bài giảng trên lớp, mà còn là

tài liệu cơ bản cho các kỹ sư khi nghiên cứu, phân tích, khai thác mạch điện

tử công suất, các mạch điều khiển tương tự và số, cũng như trong hệ truyền

động xoay chiều (AC), một chiều (DC) ,

PESIM bao gồm ba chương trình : Chương trình thiết kế mạch (Schematic), chương trình mô phỏng (Simulator) và chương trỉnh phân tích (View) dựa trên các biểu đồ thời gian của kết quả mô phỏng Quá trình mô phỏng trên PESIM được biểu diễn trên hình 14.1

13

PESIM Schematic

PESIM Simulator

SIM VIEW

Hình 14.i Quá trình mô phỏng trên PESIM

Một mạch điện sẽ được PESIM biểu diễn trên bốn khối (hình 14.2) : Mạch động lực (Power circuit), mạch điều khiển (Control circuit), hệ cảm

Circuit Schematic Editor (input: *.sch)

PESIM Simulator (input: *.ccet; outpul: *.tat)

Waveform Pracessor (input: * txt)

bộ chia) Các phần tử cảm biến sẽ đo các giá trị điện áp, dòng điện trong

mạch lực để đưa các tín hiệu đo này về mạch điều khiển Sau đó mạch điều khiển sẽ cho các tín hiệu đến bộ điều khiển chuyển mạch để điều khiển quá trình đóng cắt các van bán dẫn trong mạch lực

Switch

Sensors Controllers

{ Control Circuit Ồ

Hinh 14.2 Biểu diễn một mạch điện trên PESIM

14

14.1.1 CAl DAT CHUONG TRINH

PESIM chay trong môi trường Microsoft Windows 98/NT/2000/XP với

yêu cầu bộ nhớ RAM tối thiểu là 32 MB

Quá trình cài đặt PESIM được hướng dẫn trong tài liệu "PESIM-quick

guide" hoặc trong CD—ROM Một số file trong thư mục PESIM 6.0 được thể

hiện như sau :

File Mô tả

PESIM.exe Soạn thảo, thiết lập mạch trên PESIM

PESIM.lib Thư viện trên PESIM

FHe thiết lập mạch (dạng nhị phân)

File danh sách (dạng văn bản)

FHe kết quả mô phỏng (dạng văn bản) File phân tích kết quả (dạng văn bản)

File đường cong mô phỏng (dạng nhị phân)

14.1.2 MO PHONG MẠCH ĐIỆN

Vi du để mô phỏng một bộ băm áp một chiều trong một góc phần tư

trên file "chop.sch" :

- Khởi động PESIM Chon Open từ file menu để nạp file "chop.sch"

- Từ menu Simulate, chọn Run 5imulation để khởi động quá trình

mô phỏng Kết quả mô phỏng sẽ được lưu trong file "chop.txt"

15

Mọi thông báo trong quá trình mô phỏng sẽ được lưu trong file

"message.doc”

- Nếu như không chọn trên menu Option phan Auto—run SIMVEW, thì từ menu Simulate lựa chọn Run SIMVIEW để khởi động SIMVIEW Còn nếu đã lựa chọn Auto-run SIMVIEW thì phần

mềm sẽ tự động chạy S5IMVIEW Trên S5IMVIEW chúng ta có

thể chọn đường cong hiển thị trên màn hình

14.1.3 BIEU DIEN THAM SO CAC PHAN TỬ

Các tham số mỗi phần tử, bộ phận của mạch được đối thoại trên ba cửa

thông tin khác (Other Info) và mầu sác (Color)

Hinh 14.3 Của sổ trao đổi tham số trên PESIM

Cửa sổ Parameters được sử dụng trong quá trình mô phỏng; còn cửa sổ Other Info không sử dụng cho mô phỏng mà chỉ dành cho người sử dụng,

các thông tỉn này sẽ được hiện ra trong mục View/Element List, ví dụ như các thông tín loại thiết bị, tên nhà sắn xuất, số sản xuất Còn cửa sổ Color

để xác định mầu sắc cho từng phần tử

Trên cửa sổ Parameters, các tham số được đưa vào dưới dạng các số

thập phân hoặc dạng biểu thức toán học Ví dụ một điện trở có thể được biểu diễn dưới các dạng sau :

12.5 ; 12.5 k ; 125 Ohm ; 12.5 kOhm ; 25/2 Ohm

Các lũy thừa sau sử dụng các chữ cái để thể hiện :

16

Các hàm toán học sau được sử dụng :

SQRT ham can bac hai

Inœ&))

—1)

14.2 CAC PHAN TU MACH DONG LUC

14.2.1 DIEN TRO, DIEN CAM VA DIEN DUNG (RLC)

Với PESIM, các phần tử R, L, C rời rạc hay một nhánh RLC đều có thể được mô tả với các điều kiện đầu được xác định (dòng điện trên L, điện

áp trên C) Ngoài ra trong mạch ba pha đối xứng, nhánh RLC cũng được mô

tả với các điều kiện đầu xác định bằng 0 bằng các ký hiệu "R3", "RL2',

"RC3" và "RLC3" Các ký hiệu này được biểu diễn trên PESIM như ở hình 14.4 Cách mô tả các phần tử này như sau :

Inductance : dién cam, H

Initial current : dòng điện ban đầu trên điện cảm,,A

17

Current flag : cờ dòng điện của nhánh : Nếu dòng điện có

cờ bằng 0 có nghia là không có dòng điện

ra, còn nếu cờ là I thì dòng điện sẽ được lưu giữ trong file đầu ra và được hiển thị trong SIMVIEW Dong dién có cờ dương khi dòng chạy vào điểm cuối của nhánh RLC Current Flag_A :

R3 RL3 &Œ3 Kk<3

Hình 14.4 Ký hiệu phần tử RLC một pha và ba pha

14.2.2 BIẾN TRỞ

Biến trở là điện trở có điều chỉnh, được ký hiệu trên hình 14.5 với cách

mô tả như sau :

Total resistance: giá trị tổng điện trở R của biến trở từ cực k

Current v.s inductance : dac tinh cla dòng điện theo điện cảm (i, L)

Đường đặc tính từ hóa phi tuyến B(H) hoặc 4G) được tuyến tính hóa từng đoạn Giá trị của điện cảm được tính L = A/i, vi vay dac tinh phi tuyến

sẽ được biểu diễn theo hai tham số L và ¡ Ví dụ theo hình 14.6 sẽ có ba

cap (ij, Ly), (iy, Ly), (iz, Ls)

Có bốn phần tử phi tuyến trong PESIM :

- Điện trở phi tuyến : NONV với quan hệ v = f(i)

~ Điện trở phi tuyến có tín hiệu điện áp x : NONV_I với quan hệ

v = f(i, x)

- Điện dẫn phi tuyến : NONI với quan hệ ¡ = f(v)

- Điện dẫn,phi tuyến có tín hiệu điện áp x : NONL] với quan hệ

i = f(v, x)

Ký hiệu của các phần tử phi tuyến như trên hình 14.7 và được mô tả

như sau :

Điện trở phi tuyến :

i df(i)/di Initial value ig : giá trị đầu cha dong dién i

19

biểu thiic f(v) cho NONI, f(v,x) cho NONL1

biểu thức đạo ham dòng điện ¡ theo điện áp

v df(v)/dv giá trị đầu của điện áp v giá trị thấp nhất của điện áp v giá trị cao nhất của điện áp v

NONV_I/NON1 7

ff o—o Input x

Hinh 14.7 Ky hiệu các phần tử phi tuyến

VÍ dụ một điôt được biểu diễn trên hình 14.8 sẽ được mô tả như sau : Expression f(v) :

14.2.5 CAC KHOA CHUYEN MACH

Có hai dạng cơ bản của khóa đóng cắt trong PESIM : một là theo kiểu khóa gồm hai trạng thái (đóng và mở khóa), hai là theo kiểu ba trạng thái

(đóng, mở và làm việc trong chế độ khuếch đại tuyến tính)

Khớa hai trạng thái bao gồm : diét (DIODE), diac (DIAC), tiristor (THY), triac (TRIAC), GTO (GTO), tranzito công suất kiểu npn (NPN) hoặc pnp (PNP), IGBT (IGBT), MOSFET kénh n (MOSFET_N) va kénh p

(MOSFET_P), va khéa hai chiéu (SSWI) Trong ngoặc là tên các phần tử

này dùng trong PESIM Các phần tử này được mô tả như các khóa lý tưởng, nghĩa là ở trạng thái đóng (cho dòng chạy qua) khóa có giá trị nội trở bằng

10 ¿@, còn ở trạng thái mở (không có dòng) sẽ có giá trị l1 MQ

Khóa ba trạng thái bao gồm hai loai tranzito pnp (PNP_1) va npn (NPN_1)

14.2.5.1 Diét, diac va diét Zener

Các ký hiệu của ba phần tử này được biểu diễn trên hình 14.9

Diode voltage drop : giá trị điện áp rơi trên điôt khi dẫn

Initial postition : ký hiệu trạng thái ban đầu của điôt, điôt ở

trang thái thông có ký hiệu 0 va 6 trạng thái khóa có ký hiệu 1

Current flag : cờ dòng điện ra của điôt: khi cờ 0 là không

có dòng điện ra điôt, còn khi cờ 1 thì dòng điôt sẽ

được lưu giữ ở file và được hiển thị ở

SIMVIEW

21

Việc mô tả triac trong PESIM tương tự như tiristo, tuy nhiên cần lưu ý

là giá trị của holding và latching current được mặc định bằng 0

Để điều khiển tiristo và triac, trong PRSIM sử dụng hai cách : dùng

Gating bloc (GATING) và dùng Š5witch controller kết nối với cực Gate (mô tả

22

hai khối điều khiển nay dugc néu trong muc 14.2.5.5 va 14.4.5.2) Hinh

14.11 1A vi du diéu khién cuc gate cua tiristo

14.2.5.3 GTO, tranzito, MOSFET, IGBT và SSWI

Ký hiệu các phần tử này như trên hình 14.12

Để điều khiển các phần tử này chúng ta có thể sử dụng cả hai cách

| tương tự như tiristo : gating bloc và switch controller, các khối điều khiển

này sẽ được nối với cực điều khiển hoặc cực bazơ của các phần tử Hình

23

14.13 và 14.14 là các ví dụ sử dụng các khối điều khiển này cho MOSFET

và tranzito npn với mô hình sẽ được nêu trong các phần tiếp theo

Hình 14.14 Mạch điều khiển tranzito npn

14.2.5.4 Tranzito ba trang thái

Các tranzito này ngoài hai chế độ đóng, mở như các phần tử khóa mô

tả ở trên, chúng còn có thêm chế độ làm việc khuếch đại tuyến tính Trong

PESIM, các tranzito này có ký hiệu như trên hình 14.15

Hình 14.15 Ký hiệu tranzito ba trạng thái _

Mô tả trên PESIM :

Current gain beta : hệ số khuếch dai dong 6 : B = LI,

- Bias voltage V, : giá trị thiên áp giữa bazơ và emitơ đối với

loại NPN_I1, giữa emittơ và bazơ đối với loại PNP_1

24

Vv ce,sat or V ec,sat * gid tri dién ap bao hòa giữa colectơ và

emittơ đối với loại NPN_1, giữa emittơ và colectơ đối với loại PNP_I1

fo n Or

Cac khéa tranzito nay dude diéu khién bang dong dién bazo I, v

làm việc ở ba trạng thái như sau, ví dụ đối với loại NPN.1 :

I, = 0

- Trạng thái khuếch đại dòng khi : Vee = Vr; = 1 ;

Vee > Vee,sat

(dẫn dòng ở chế độ bão hòa) : I, < Bly s Vee = Voesat

Chú ý rằng đối với NPN_I và PNP_1 có trạng thái khuếch đại thì cực điêu khiển thì cực cũng là cực "công suất", vì vậy nó phải được nối với một mạch điều khiển công suất mà không dùng được các khối gating bloc và swich controller Mặt khác các phần tử này chỉ làm việc tốt trong mạch đơn

mà không làm việc trong mạch phức tạp

Khối này chỉ được nối với cực điều khiển của các khóa điện tử hai

trạng thái kể trên và được xác định tính chất trực tiếp với bloe GATIN G

hoặc thông qua file soạn thao véi bloc GATING_1

25

lý hiệu của khối trên hỉnh 14.17 GATING /GA7ING_¡

Mô tả một Gating bloc :

nối với các khóa điện tử Gating bloc

Đối với GATING_I, tên của file có chứa bảng các gate phải nằm trong

cùng một tệp địa chỉ với file thiết lập mạch (schematic file)

Vi dụ có một khóa điện tử có tẩn số đóng cắt là 2000 Hz và dạng xung điều khiển như ở hình 14.18

35 92 175 187 345 357

0 180 360 (42)

Hinh 14.18 Hinh dang cia xung diéu khién

Theo GATING, cách mô tả như sau :

Với file "test.tbl" chứa các nội dung sau :

26

14.2.5.6 Các môđun của bộ biến đổi một pha

Các môđun của bộ biến đổi một pha bao gồm cầu chỉnh lưu một pha

bằng điôt và tiristo được biểu diễn trong PESIM như trên hình 14.19

+L—*ẺY‹

Cực Ct ở trên môđun tiristo BTHY1 là cực điều khiển và được nối với các khối điều khiển như Gating bloc hoặc Alpha controller như ở hình 14.20

14.2.5.7 Các môđun của bộ biến đổi ba pha

Hình 14.21 là các môđun của bộ biến đổi ba pha, bao gồm : chỉnh lưu

cầu ba pha điêt BDIODE3, chỉnh lưu cầu ba pha tiristo BTHY3, chỉnh lưu

bệ

Hình 14.21 Môđun của các bộ biến đổi ba pha 28

tia ba pha tiristo BTHY3H, chinh luu tia sdu pha tiristo BTHY6H, nghich lưu áp ba pha VSI3 sử dụng phần tử MOSEFET và VSI3_1 sử dụng phần tử IGBT, nghịch lưu dòng ba pha CSI3 st dụng GTO hoặc IGBT có điôt mắc nối tiếp

Phương pháp mô tả :

On-resistance : giá trị nội trở của MOSFET ở chế độ dẫn

dòng (chỉ dùng cho mô hình VSI3)

Saturation voltage : giá trị điện áp rơi trên IGBT:khi dẫn dòng

(chỉ dùng cho mô hình VSI3_1) Voltage drop : giá trị điện áp rơi trên bộ CSI3 khi dẫn dòng

Diode voltage drop : giá trị điện áp rơi điôt mắc song song

ngược ở chế độ dẫn dòng (chỉ dùng cho mô hinh VSI3 va VSI3_1)

Ini position_i : vị trí ban đầu của dong i

Current flag ï : cờ dòng dién i

Tương tự như bộ biến đổi một pha, chỉ có cực điều khiển của khóa điện

tử thứ nhất là cần xác định đặc tỉnh, các khóa điện tử khác sẽ được thành lập một cách tự động Ví dụ đối với BTHY3H thì góc mở của pha kế tiếp sẽ

lệch so với pha đầu tiên một góc 120, còn các sơ đồ khác góc lệch pha là 60°

Các sơ đồ BTHY3, BTHY3H và BTHY6H sẽ được điều khiển góc mở

bằng khối Alpha controller Còn các sơ đồ nghịch lưu dòng/áp sẽ được điều khiển bằng khối điều biến độ rộng xung (PWM : Pulse Width Modulation) có

ký hiệu PATTCTRL, khối này sẽ được mô tả trong các mục tiếp theo Hình 14.22 là ví dụ sơ đồ điều khiến của hai môdun BTHY3 và VSI3

14.2.6 CAC CUON DAY HO CAM

Trong PESIM có thể sử dụng hai, ba và bốn cuộn dây có hỗ cảm Ky

hiệu của các cuộn dây hỗ cảm được trình bày trên hình 14.23 Giả sử có hai

cuộn dây hỗ cảm với giá trị tự cảm của cuộn dây 7 là Lịạ, cuộn dây 2 là Lạ;, giá trị hỗ cảm giữa chúng là L¡; và Lạy, khi đó quan hệ dòng điện và điện áp trên hai cuộn dây sẽ được biểu diễn bằng hệ phương trỉnh sau :

Vị Ly Ly ad |i V2 7 Ly, Ly dt i

Lii (self) : giá trị tự cảm của cuộn dây ¡, H

Lij (mutual) : giá trị hỗ cảm giữa cuộn dây i va j, H

14.27 MÁY BIẾN ÁP (MBA)

14.2.7.1 Máy biến áp lý tưởng

Chúng ta hiểu một máy biến áp lý tưởng là máy biến áp không có tổn hao và không cố từ thông tản, khi đó tỷ số giữa số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp cũng chính là hệ số biến đổi điện áp Ký hiệu của máy biến

áp lý tưởng trên PESIM như trên hình 14.24 với hai loại : cùng cực tính TF_IDEAL va ngugc cuc tinh TF_IDEAL_1

Phương pháp mô ta :

30

14.2.7.2 Máy biến áp một pha

Trên PESIM các loại máy biến áp một pha sau đây sẽ được sử dụng :

- Một cuộn dây sơ cấp và một cuộn dây thứ cấp (TF_1F/TEF_IF_1)

- Một cuộn dây sơ cấp và hai cuộn dậy thứ cấp (TF_IF_8W)

- Hai cuộn dây sơ cấp và hai cuộn dây thứ cấp (TEF_IF_4W)

- Một cuộn dây sơ cấp và bốn cuộn dây thứ cấp (TF_1F_5W/TF_1F_5W_1)

- Một cuộn dây sơ cấp và sáu cuộn day thứ cấp (TF_1F_7W)

~ Hai cuộn dây sơ cấp và sáu cuộn dây thứ cấp (TF_1F_8W)

Mô hình của máy biến áp một pha hai cuộn dây được biểu điễn thông qua máy biến áp lý tưởng được trình bày trên hình 14.24, với các thông số :

R,, Ly va R,, L, lA giá trị điện trở và điện cảm tân của cuộn sơ cấp và thứ

cấp ; Lựn là giá trị điện cảm từ hóa Các giá trị này đã được quy đổi về cuộn dây sơ cấp

TF_IDEAL TE_JDEAL_!

-Hình 14.24 Biểu diễn máy biến áp một pha

Ký hiệu của các loại máy biến áp này như trên hình 14.25

Mô tả cho loại máy biến áp hai hay ba cuộn dây :

Rp, Rs, Rt : theo thứ tự là giá trị điện trở của cuộn sơ

cấp, thứ cấp, thứ ba

Lp, Ls, Lt : theo thứ tự là giá trị điện cảm tản của cuộn

sơ cấp, thứ cấp, thứ ba

Lm : giá trị của điện cảm từ hóa

Np, Ns, Nt : theo thứ tự là số vòng của cuộn sơ cấp,

thứ cấp, thứ ba

Chú ý : Các giá trị điện trở và điện cảm đã được quy đổi về phía sơ cấp

31

Mô tả cho loại máy biến áp có số cuộn dây so cap lén hon 1 va cuén dây thứ cấp lớn hơn 3 :

Rs_i : giá trị điện trở của cuộn dây thứ cấp i

Lsi : giá trị điện cản tản của cuộn dây thứ cấp i

Lm : giá trị điện cảm từ hóa

Hinh 14.25 Ký hiệu các loại máy biến áp một pha

142.73 Máy biến áp ba pha

PESIM có thể mô tả các loại máy biến áp ba pha trụ sau :

- Máy biến áp 3 pha

cuộn dây (TE_8F)

— Máy biến áp 3 pha

- Máy biến áp 3 pha

2 cuộn dây có các đầu dây ra của đầu và cuối

nối Y/Y và Y/A (TEF_3YY/TF_3YD)

3 cuộn dây có các đầu dây ra của' đầu và cuối cuộn dây (TF_3F_3W)

32

- Máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây nối Y/Y/A va Y/A/A (TF_3YYD/TF_3YDD)

- Máy biến áp 3 pha 4 cuộn dây có các đầu dây ra của đầu và cuối cuộn dây (TEF_3F_4W)

Ký hiệu của các loại máy biến áp này như trên hình 14.26 với cách mô

Lm : giá trị của điện cảm từ hóa

Np, Ns, Nt : theo thứ tự là số vòng của cuộn sơ cấp,

thứ cấp, thứ ba Chú ý : Các giá trị điện trở và điện cảm đã được quy đổi về phía sơ cấp

Mô hình của máy biến áp ba pha tương tự như mô hình của máy biến

áp một pha thông qua máy biến áp lý tưởng

aoe bbe, 5 %e_

Hình 14.26 Ký hiệu của các loại máy biến áp ba pha

cà ce

14.2.8 CAC PHAN TU KHAC

14.2.8.1 Khuéch đại thuật toán (KĐTT)

Một khuếch đại thuật toán có mô hình và được ký hiệu như trên hình 14.27

Hình 14.27 Mô hình khuếch đại thuật toán trên PESIM

trong đó : V+ ; V- là điện áp vào không đảo và có đảo dấu ở đầu ra

Vọ là điện áp ra

A là hệ số khuếch đại của khuếch đại thuật toán

(A được đặt mặc định là 100.000)

Rọ là điện trở đầu ra (Rọ được đặt mặc định là 80 Ohms)

Mô tả một khuếch đại thuật toán :

khuếch đại thuật toán

khuếch đại thuật toán

Sự khác nhau giữa các loại khuếch đại thuật toán : loại OP.AMP có nối

đất chung với nối đất của nguồn cấp ; loại OP_AMP_1 và OP_AMP_2 có cực

nối đất (Gnd) thay đổi

34

Chú ý : Ký hiệu của khuếch đại thuật toán loại OP_AMP tương tự như

toán thì cực V- ở phía trên còn V+ ở phía dưới, trong khi đó bộ comparator thì có cực tính ngược lại, V+ ở trên, V- ở dưới

14.2.8.2 Khối dvidt

Khối dv/dt có chức năng như khối vi phân trong mạch điều khiển

nhưng được sử dụng trong mạch động lực, ký hiệu của khối được cho trên

hình 14.28 Điện áp ra Vọ của khối này được tính theo công thức sau :

Vụ Vin(t) — Vin(t — At)

trong đó Vụ(t) và V,(t — At) là giá trị điện áp vào ở thời điểm t và

tAt, với At là sai số thời gian khi mô phỏng

Khối hàm truyền được biểu diễn bằng tỷ số của hai đa thức của tử số

và mẫu số như sau :

Phương pháp mô tả :

Order n : bậc của đa thức

Gain : hệ số khuếch đại của hàm truyền

Coeff B, Bọ các hệ số của tử số

Coeff A, Ag các hệ số của mẫu số

Initial values x, x; giá trị ban đầu của cdc tham s6 x, x,

(chỉ đối với khối TFCTNI)

Ví dụ : Cho hàm Y(s) = G(s)"U@), với Y@) là tín hiệu ra, U@) là tín hiệu vào Chúng ta chuyển phương trình theo s thành phương trỉnh vi phân theo thời gian t :

Xị 000 -AV/A, Xy By — Ag - B,/A,

Xp 000 1 —A,-)/A, Xp B,-1 — Ap-1- B,/A,

Tín hiệu ra y theo thời gian t sẽ có phương trình :

14.3.1.2 Khối tích phân I: G(s) = I/sT

Trên hình 14.31 là ký biệu của hai khối tích phân : khối I là khối hiệu chỉnh tích phần, khối r

Phương pháp mô tả :

Reset flag : cờ cài đặt (chỉ đối với RESPTI):

0 : cai dat bd (edge reset);

1 : cài đặt mức (level rest)

Tín hiệu ra của RESETI được cài đặt bằng tín hiệu điều khiển bên ngoài Đối với cài đặt bờ (edge reset) thi tin hiéu ra sẽ cài đặt ở giá trị 0 ở

cài đặt 0 trong thời gian tín hiệu điều khiển bằng 1

Ví dụ : Một mạch điều khiển như trên hình 14.32 có khối RESETI Tín hiệu vào là tín hiệu một chiều Vụ, cực reset sẽ được điều khiển bằng xung V,„„¡ theo chu kỳ Khi đó tín hiệu ra Vọ sẽ được tích phân theo tín hiệu

vào Vạ từ đầu cho đến cuối của chu kỳ xung Vy vỉ vậy ký hiệu cài đặt sẽ được đặt ở 0 như trên hình 14.32

Khối vi phân D có quan hệ vào/ra như sau :

vii(t) — Vin(t — AĐ

At

với At là bước thời gian của quá trình mô phỏng

vọ(t) = T

37 BG

s? + we

G(s) = k: >———

s” + B.s + ø2

Ký hiệu các bộ lọc được biểu diễn trên hình 14.35

FILTER_LP2 FILTER_ HP2 FILTER_BP2 FILTER_ 882

Hình 14.35 Ký hiệu các bộ lọc bậc hai trên PESIM

Phương pháp mô tả :

Gain k : hệ số khuếch dai k

bo loc dai tan

này trên hình 14.36 Để mô tả các khối cộng chúng ta chỉ cẩn đưa vào các

hệ số khuếch đại k cho từng tín hiệu vào

Đối với cộng vô hướng cho n tín hiệu vào, chúng ta có biểu thức của tín hiệu ra :

Đối với cộng vectơ của hai tín hiệu vào, chúng ta có quan hệ sau :

V,= [Ps by bại Vẹ=V¡+Vz= [ar * bs a+b) an + bại Đối với bộ cộng một tín hiệu vào dạng vectơ thì tín hiệu ra sẽ là một đại lượng vô hướng có biểu thức sau :

14.3.2.2 Khối nhân va chia

Với hai tín hiệu vào thì tín hiệu ra của khối nhân là tích của chúng, còn khối chia là thương của chúng Ký hiệu của hai khối này như trên hình 14.37, với lưu ý ở khối chia tín hiệu vào có dấu chấm là tử số

DiVD

MULT

x po 7ư số” om

Hình 14.37 Ký hiệu khối nhân và chia

Ví dụ đối với khối nhân các tín hiệu vào là vectơ thì tín hiệu ra là vô hướng, chúng ta có quan hệ sau :

Tín hiệu vào : Vị = [a1 ay an|

V;= [Ps by bại Tin hiéu ra: Vy = V,*V> =[ a,*b, + a)*b, + + a,*b, |

143.23 Khối hàm căn bậc hai mũ, luỹ thừa và logarữ

Hình 14.38 cho ký hiệu của các khối : hàm căn bậc hai (SQROT), hàm

40

mi (EXP), ham luy thiia (POWER), ham logarit co số tự nhiên e (LOG) và

ham logarit co sé 10 (LOG10)

Hình 14.38 Ký hiệu của các khối hàm căn, mũ, luỹ (thừa và logarit

Khi mô tả hàm mũ và luỹ thừa chúng ta chỉ đưa vào hai hệ số kị

và kạ :

- Quan hệ tín hiệu vào/ra của ham mi : Vg = kị kyin

A tín Hiện và 3a hà = tho k

- Quan hệ tín hiệu vao/ra cla ham luy thita : Vo =k, V;?

14.3.2.4 Khối bàm tính trị hiéu dung RMS

Trị hiệu dụng trong một chu kỳ của tín hiệu vào vịm(t) được tinh theo

it,

Yams = \ > Srvin(tydt

0

Ký hiệu của khối được thể hiện trên hình 14.39 Để mô tả ta chỉ cần

đưa vào tần số f, của tín hiệu vao, f, = 1/T

14.3.2.5 Khối hàm trị tuyệt đối và dấu

Khối hàm trị tuyệt đối (ABS) sẽ có tín hiệu ra là trị tuyệt đối của tín hiệu vào Khối hàm dấu (SIGN) sẽ cớ tín hiệu ra là 1 khi tín hiệu vào có giá trị dương và -1 khi tín hiệu vào có giá trị âm

Ký hiệu của các khối hàm này được thể hiện trên hỉnh 14.40

ix] - Hình 14.40 Ký hiệu khối hàm trị

tuyệt đối và dấu

41

Ký hiệu của khối vi phân dugc thé hién trén hinh 14.33 M6 ta kh6i

này chỉ thông qua một tham số duy nhất là hằng số thời gian T

DIFF

ơ» ST Fo Hình 14.33 Ký hiệu của khối vi phân

14.3.1L4 Khối tích phân - tỷ lệ PI: G() = k((I + sT)/sT)

Ký hiệu của khối PI như trên hình 14.34 Mô tả khối thông qua hai thông số là hệ số khuếch đại k và hằng số thời gian T