Bài viết này Điện Tử Việt sẽ hướng dẫn các bạn tìm hiểu và mô phỏng mạch chỉnh lưu không điều khiển 3 pha hình tia sử dụng phần mềm Psim. Nguồn điện xoay chiều 3 pha có biên độ khoảng 89,8V, tần số 50Hz. Điện áp trên diode khi dẫn là 2V. Kết quả mô phỏng cho phép bạn quan sát được dạng sóng điện áp nguồn vào, điện áp ra trên tải và dòng điện chạy qua tải, qua diode trong hai trường hợp tải R và R+L.
Xem thêm bài viết: Mô phỏng mạch chỉnh lưu có điều khiển bán kỳ một pha
Hoạt động của mạch chỉnh lưu không điều khiển 3 pha hình tia
Tại một thời điểm chỉ có duy nhất một diode dẫn điện. Điện áp ở pha nào lớn nhất thì diode ở pha đó sẽ dẫn điện. Khi một diode ở pha nào đó dẫn điện thì sẽ làm cho 2 diode còn lại bị phân cực ngược nên không dẫn điện. Cụ thể như sau:
- Trong khoảng π/6 < ωt < 5π/6, D1 dẫn, D2 và D3 tắt. Điện áp trên tải Vd = Va
- Trong khoảng 5π/6 < ωt < 9π/6, D2 dẫn, D1 và D3 tắt. Điện áp trên tải Vd = Vb
- Trong khoảng 9π/6 < ωt < 13π/6, D3 dẫn, D1 và D2 tắt. Điện áp trên tải Vd = Vc
Bây giờ, chúng ta sẽ sử dụng phần mềm PSIM mô phỏng hoạt động của mạch chỉnh lưu không điều khiển 3 pha hình tia để kiểm chứng lại hoạt động của mạch cũng như quan sát dạng sóng điện áp trên tải, dạng sóng dòng điện chạy qua tải như thế nào các bạn nhé.
Mô phỏng mạch chỉnh lưu không điều khiển 3 pha hình tia
Bước 1: Khởi động PSIM, bằng cách vào Start >> All Programs >> chọn PSIM.
Giao diện của phần mềm PSIM mở ra như sau:
Bước 2: Tạo một dự án (project) mới bằng cách chọn File >> New hoặc chọn New bằng cách dùng chuột nhấn vào nút ở góc trên bên trái.
Sau khi tạo xong project mới, bạn nhớ lưu lại với tên tập tin mà bạn thích. Cửa sổ soạn thảo như hình bên dưới.
Bước 3: Vẽ sơ đồ mạch nguyên lý
Lấy nguồn xoay chiều 3 pha: Chọn menu Elements >> Sources >> Voltage >> 3-ph Sine (nguồn xoay chiều 3 pha hình sin).
Dùng chuột, đưa phần tử nguồn đến vị trí mà bạn mong muốn trên màn hình sau đó nhấp trái chuột để đặt phần tử nguồn vào màn hình soạn thảo.
Nhấp đúp vào ký hiệu nguồn vừa đặt vào màn hình soạn thảo, 1 cửa sổ gán thông số cho nguồn này mở ra, nhập thông số nguồn như hình dưới đây.
Lấy diode: Chọn menu Elements >> Power >> Switches >> Diode.
Nhấp đúp lên ký hiệu diode, nhập các thông số như sau:
Lấy tải R+L: Chọn menu Elements >> Power >> RLC Branches >> RL.
Bạn có thể thay đổi giá trị của điện trở và cuộn cảm bằng cách nhấp đúp vào ký hiệu tải RL, sau đó nhập giá trị vào các ô Resistance và Inductance như hình bên dưới.
Lấy công cụ đo điện áp: Vào menu Elements >> Other >> Probe >> Voltage Probe.
Lấy công cụ đo dòng điện: Vào menu Elements >> Other >> Probe >> Current Probe.
Sau khi đưa đầy đủ các linh kiện ra ngoài màn hình, bạn dùng bút nối dây wire và thêm các đồng hồ đo điện áp, dòng điện tại đầu vào nguồn, đầu ra tải ta được sơ đồ mạch như sau:
Bước 4: Mô phỏng
Để chạy mô phỏng chúng ta phải có simulation control để thiết lập thời gian mô phỏng. Bạn chọn Menu Simulate >> Simulation Control.
Sau đó di chuyển chuột để đặt ở vị trí thích hợp, và một hộp thoại được mở ra, nhập thông số thời gian mô phỏng như sau:
Để chạy mô phỏng bạn chọn menu Simulate >> Run simulation, hoặc nhấn F8, hoặc chọn biểu tượng Run Simulation trên thanh công cụ.
Sau khi cho chương trình chạy mô phỏng, một cửa số Properties xuất hiện. Tại đây, bạn nhấp chọn dạng sóng muốn mô phỏng trong ô Variables available, tiếp theo nhấp vào nút Add và cuối cùng chọn OK để quan sát dạng sóng hiển thị trên màn hình.
Để thay đổi màu sắc, độ lớn của đường vẽ, bạn hãy chọn tab Curves trên cửa sổ Properties, sau đó chọn màu sắc và độ lớn của đường vẽ bằng cách nhấp chọn vào các ô Color và Line thickness tương ứng.
Kết quả mô phỏng mạch chỉnh lưu không điều khiển 3 pha hình tia
- Trường hợp tải thuần trở R (R = 10Ω, L = 0).
– Dạng sóng điện áp trên tải Vd (màu đỏ)
– Dạng sóng dòng điện chạy qua tải Id (màu đỏ) và dòng điện qua các diode D1 (ID1 – màu xanh dương), D2 (ID2 – màu vàng), D3 (ID3 – màu xanh lá cây)
+ Trường hợp tải R+L (R = 10Ω và L = 100mH)
– Dạng sóng điện áp trên tải Vd (màu đỏ)
– Dạng sóng dòng điện chạy qua tải Id (màu đỏ) và dòng điện qua các diode D1 (ID1 – màu xanh dương), D2 (ID2 – màu vàng), D3 (ID3 – màu xanh lá cây)
Nhận xét kết quả mô phỏng
- Điện áp trên tải là điện áp một chiều có giá trị không thay đổi cho cả 2 trường hợp tải thuần trở R và tải R+L.
- Các diode luân phiên nhau dẫn điện theo thứ tự D1, D2, D3 và khoảng dẫn của mỗi diode là 2π/3.
- Do tải có tính cảm nên trường tải R+L, dòng điện qua tải có độ gợn sóng thấp hơn so với trường hợp tải R. Khi L có giá trị rất lớn thì dòng điện chạy qua tải xem như một đường thẳng trong thời gian xác lập.
- Kết quả mô phỏng là trùng khớp với nguyên lý hoạt động của mạch đã trình bày ở trên.