PHẦN MỀM PSIM

Phần mềm PSIM

1. Giới thiệu

PSIM (Power Electronics Simulation Software) là phần mềm chuyên về mô phỏng kỹ thuật điện và các công cụ cho việc nghiên cứu và phát triển các sản phẩm liên quan đến nguồn cung cấp, truyền động điện và các hệ thống chuyển đổi và điều khiển năng lượng.

Chương trình thiết kế mạch của PSIM là một chương trình có tính tương tác cao giữa giao diện của các thư mục và phần mềm soạn thảo mạch điện với người sử dụng. Các phần tử của mạch được chứa trong menu Elements. Các phần tử được chia thành bốn nhóm là: phần tử linh kiện công suất (Power), phần tử mạch điều khiển (Control),  phần tử nguồn (Sources) và các phần tử khác (Other). 

PSIM bao gồm có ba chương trình tương tác lẫn nhau:

• PSIM Schematic: chương trình dùng để vẽ, thiết kế mạch điện.
• PSIM Simulator: chương trình mô phỏng.
• PSIM View: chương trình hiển thị kết quả mô phỏng.

Nhìn chung, PSIM được đánh giá là một phần mềm dễ sử dụng trực quan dung lượng nhẹ và khá mạnh trong lĩnh vực điện tử công suất. PSIM có ưu điểm mô phỏng độc lập mạch lực vì các khối điều khiển đã được xây dựng sẵn, ta chỉ việc lắp ghép.

Giao diện phần mềm PSIM

2. Các phần tử, linh kiện trong PSIM
Ở phần sẽ giới thiệu một số phần tử trong phần mềm PSIM cùng với đường dẫn của chúng trong thư viện. Như đã trình bày ở phần trên, PSIM chia ra 4 nhóm phần tử gồm:

• Phần tử linh kiện công suất (Power)
• Phần tử mạch điều khiển (Control)
• Phần tử nguồn (Soure)
• Các phần tử khác (Other)

Trên giao diện PSIM Schematic, vào File/New để tạo một mạch điện mới. Các phần tử và linh kiện nằm ở Menu Elements, nhấp vào ta sẽ thấy bốn nhóm phần tử: Power, Control, Sources, Other.

Giao diện vẽ mạch của PSIM

Trong nhóm phần tử Power chứa các linh liện điện tử công suất, linh kiện thụ động RLC, máy biến áp, động cơ… Để lấy các phần tử trong nhóm Power ta vào Elements/Power.

• “Elements/Power/RLC/…” để lấy các linh kiện thụ động RLC.
• “Elements/Power/Switches/…” chứa các linh kiện điện tử công suất như Diode, Thyristor, Transistor, IGBT, GTO, MOSFET… Ngoài ra còn một số phần tử khác như: nút nhấn (Push button switches), Gating Block (dùng để thiết lập thời gian đóng ngắt cho các linh kiện công suất), bộ chỉnh lưu, cầu diode…
• “Elements/Power/Transformer…” chứa các máy biến áp như: máy biến áp 1 pha (1ph-Transformer), máy biến áp ba pha (3ph-Transformer), máy biến áp ba pha mắc Y/Y (3ph-Y/Y-Transformer), máy biến áp ba pha mắc Y/Δ (3ph-Y/D-Transformer)…

Nhóm phần tử mạch điều khiển (Control): chứa khối điều khiển như PI, mạch lọc (Filter), các khối logic (Logic Elements), bộ so sánh (Comparator), bộ giới hạn (Limiter)… Để lấy các phần tử trong nhóm Control ta vào Menu Elements/Control:

• “Menu Elements/Control/ Filter/…” chứa bộ lọc thông thấp hoặc thông cao bậc một hoặc bậc hai, bộ lọc dãi thông… 

• “Menu Elements/Control/Logic Elements/…” chứa các cổng logic như: cổng AND, OR, NOT, XOR…

Nhóm phần tử nguồn (Sources): 

• Nhóm phần tử nguồn áp “Menu Elements/Sources/Votage/…” có nguồn áp DC, nguồn Sine, nguồn áp ba pha, Step  voltage…

• Nhóm phần tử nguồn dòng “Menu Elements/Sources/Current/…” chứa nguồn dòng DC, Sine, Step…
• Ngoài ra, nhóm Sources còn chứa các phần tử như: hằng số (Constant), nối đất (Ground)

Nhóm Other có các nhóm phần tử con như: khối điều khiển linh kiện công suất (Switch Controllers), khối hiển thị (Probe), khối cảm biến (Sensor), khối chức năng (Function Block) và các phần tử khác:

• Khối Switch Controllers theo đường dẫn “Menu Elements/Other/Switch Controllers/…” chứa các phần tử như hình 10 như: bộ điều khiển góc alpha (Alpha controller), bộ điều khiển on/off linh kiện công suất (On-off Switch controller), bộ điều khiển điều chế độ rộng xung (PWM Pattern Controller).

• Khối Probe: “Menu Elements/Other/Probe/…” chứa các khối hiển thị điện áp (Voltage Probe, Voltage Probe node-to-node), dòng điện (Current Probe)…

• Khối Sensor “Menu Elements/Other/Sensor/…”  chứa cảm biến điện áp (Voltage Sensor) và cảm biến dòng điện (Current Sensor).

• Khối Function Block có các phần tử chuyển hệ trục tọa độ từ abc sang tọa độ xoay (abc-dqo Tranformation), từ tọa độ xoay sang abc (abc-dqo Tranformation), phần tử hàm toán học (Math Function)… (Hình 12). Ta có thể lấy các phần tử trong khối theo đường dẫn “Menu Elements/Other/Function Block/…”.

Khối điều khiển mô phỏng (Simulation Control): Khối mô phỏng dùng để kiểm soát quá trình mô phỏng như thiết lập thời gian lấy mẫu, thời gian xuất kết quả… Khối mô phỏng không nằm trong Menu Element nhưng là phần tử quan trọng, bắt buộc trình mô phỏng phải có, ta lấy khối Simulation Control qua đường dẫn “Menu Simulate/Simulation Control”

Những bài viết tiếp theo sẽ trình bày những mô phỏng các bộ điện tử công suất cơ bản cũng như cách sử dụng các phần tử mô phỏng nói trên.

Written by 阮 慱

110417