<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI</b>

TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA ------

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>Mục lục </b>

<b>LỜI NÓI ĐẦU………. 3 </b>

<b>GIỚI THI U CHUNG………....……….... 4 ỆI. Mục tiêu c a báo cáo... 5 ủII. Lý thuyết………... 6 </b>

1. Mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ………6

2. Lý thuy t vế ề ử ụ s d ng MATLAB Simulink……….6

<b>VI. Phân tích kết qu mô phảỏng………..18 </b>

1. Điểm quan trọng t kếừ t qu mô ph ngả ỏ ………..18

2. So sánh lý thuy t vế ới th c nghiệ ………18ự m

<b>VII. Ưu điểm và h n ch c a s d ng Simulink .20 ạế ủ ử ụ….</b>

1. Ưu điểm……….20

2. Hạn ch và giế ớ ạ ………....20i h n

<b>VIII. Thảo lu n và t ng kậổết………..22 </b>

<b>IX. Tài u tham khliệảo……….23 </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>LỜI NÓI ĐẦU </b>

Sau thời gian gần 4 tháng học tập tại Đại Học Bách Khoa Hà Nội, chúng em cảm nhận được rằng, khác với khi cịn học trung học phổ thơng, bước vào giảng đường đại học, được tiếp cận với một phương thức đào tạo mới chúng em sẽ phải học tập với một tinh thần hoàn toàn khác, mà điểm khác biệt rõ rệt nhất là chúng em phải thể hiện sự tự chủ, tính độc lập trong học tập. Nhưng chúng em ln vững tin vì biết rằng đồng hành cùng chúng em luôn là các thầy cô giáo– hững người nđang ngày đêm tận tụy trên giảng đường để truyền đạt cho bao thế hệ sinh viên những kiến thức quý báu cùng những kỹ năng, kinh nghiệm để làm hành trang vào đời.

Đặc biệt trong bộ môn Nhập môn ngành điện, được sự phân công ưu ái của nhà trường, chúng em được thực hiện học phần này dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Huy Phương. Dù mới qua bước đầu làm việc với thầy, em đã cảm nhận được ở thầy sự tận tình, nhiệt huyết vô cùng lớn. Em xin được gửi tới thầy lời biết ơn sâu sắc nhất!

Chúng em đã cố gắng hoàn thiện tốt nhất báo cáo này trong khả năng của mình, tuy nhiên do khơng có nhiều kinh nghiệm nên bản báo cáo này khó tránh khỏi cịn nhiều thiếu sót. Vì vậy em mong nhận được sự thông cảm, chỉ bảo của thầy cũng như quý thầy cô giảng viên, giáo vụ của Trường Điện – Điện tử.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>GIỚI THIỆU CHUNG </b>

Trong b i c nh ngày nay, khi s phát tri n c a công ngh ngày càng ố ả ự ể ủ ệnhanh chóng, vi c hi u rõ và áp d ng ki n th c v các mệ ể ụ ế ứ ề ạch điện tr ởnên ngày càng quan tr ng. M t trong nh ng mọ ộ ữ ạch điện căn bản là m ch ạchỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ, với khả năng biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều.

Bài báo cáo này không ch là s n ph m c a quá trình h c t p mà còn ỉ ả ẩ ủ ọ ậlà cơ hội để chia sẻ và thảo luận về những hiểu biết mới mẻ về mạch điện. Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã tập trung vào thi t k ế ếmạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu k và s dỳ ử ụng MATLAB Simulink để mơ phỏng, với hy vọng đưa ra cái nhìn sâu sắc và chi tiết về cách m ch này ạhoạt động và tương tác trong hệ ống điệ th n.

Qua bài báo cáo này, chúng tôi mong mu n góp ph n vào vi c nâng ố ầ ệcao ki n thế ức c a củ ộng đồng v ề lĩnh vực mạch điện và đồng th i khuyờ ến khích s sáng t o trong vi c áp d ng ki n th c lý thuyự ạ ệ ụ ế ứ ết vào th c tự ế. Hơn nữa, bài báo cáo cũng nhấn mạnh sự ứng dụng của công cụ MATLAB Simulink trong vi c mô ph ng m ch, m ra m t cánh c a mệ ỏ ạ ở ộ ử ới cho các sinh viên và người nghiên c u khám phá và hi u bi t sâu s c vứ ể ế ắ ề mạch điện.

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>I. M C TIÊU CỤỦA BÁO CÁO </b>

Mục tiêu chính của bài báo cáo này là trình bày chi ti t v thi t kế ề ế ế và hoạt động c a m ch chủ ạ ỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ. Chúng tơi hướng đến việc gi i thích cách m ch này chuyả ạ ển đổi điện áp xoay chiều thành điện áp m t chi u và ộ ề ảnh hưởng của nó đố ới hệ i v thống điện.

Một mục tiêu khác là gi i thi u cách s dớ ệ ử ụng MATLAB Simulink để mô phỏng m ch, mang l i cái nhìn th c tạ ạ ự ế và độ chính xác cao trong việc đánh giá hiệu suất của mạch chỉnh lưu. Chúng tôi muốn cung cấp cho độc giả không chỉ kiến th c lý thuy t mà còn kứ ế ỹ năng thực hành trong việc áp d ng công c mô phụ ụ ỏng để nghiên c u và phân tích các m ch ứ ạđiện.

Ngồi ra, chúng tơi nhấn mạnh vào việc đưa ra ưu điểm và h n ch cạ ế ủa việc s d ng MATLAB Simulink, t o ra m t cái nhìn toàn di n và cân ử ụ ạ ộ ệnhắc ch t ch vặ ẽ ề ứng d ng th c tụ ự ế c a nghiên củ ứu. M c tiêu là khuyụ ến khích s ự hiểu bi t sâu s c và th o lu n xây d ng t ế ắ ả ậ ự ừ các độc gi ả và người quan tâm.

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

1.2 Ưu nhược điểm

*Ưu điểm:

Đơn giản và chi phí thấp.

Thích h p cho các ng d ng yêu c u công su t th p và khônợ ứ ụ ầ ấ ấ g đòi hỏi điện áp DC mức độ cao.

*Nhược điểm:

Hiệu su t chuyấ ển đổi thấp do chỉ sử dụng một phần của chu kỳ AC. Điện áp DC có thể khơng ổn định nếu t i biả ến đổi đột ngột. Tần số nhi u có th ễ ểcao hơn so với các mạch chỉnh lưu kiểu cầu. Mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi cơng suất thấp và khơng địi hỏi điện áp DC mức độ cao, nơi mà chi phí và đơn giản là yếu tố quan trọng.

<b>2. Lý thuyết về s dử ụng MATLAB Simulink </b>

2.1 Giới thi u vệề MATLAB Simulink

MATLAB Simulink là một môi trường mô ph ng và thi t k hỏ ế ế ệ thống được phát tri n b i MathWorks. Nó cung c p m t giao diể ở ấ ộ ện đồ h a trọ ực quan để xây d ng, mơ ph ng và phân tích hự ỏ ệthống động và hệ thống

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

điều khiển. Simulink thường được s d ng trong nghiên c u, phát triử ụ ứ ển và thi t kế ế các hệ thống trong nhiều lĩnh vực khác nhau như kỹ thuật điều khi n, truyền dẫn, xử lý tín hi u, và nhiể ệ ều ứng d ng khác.ụ

2.2 Lý thuyết về sử dụng MATLAB Simulink

Lý thuyết sử dụng MATLAB Simulink liên quan đến việc xây d ng và ựmơ ph ng mơ hình hỏ ệ thống, hệ thống điều khi n, ho c các ng d ng ể ặ ứ ụkhác trong lĩnh vực kỹ thuật và khoa học máy tính. Dưới đây là mộ ốt s khái ni m quan tr ng khi s d ng MATLAB Simulink: ệ ọ ử ụ

-Mơ hình hóa và biểu diễn đồ ọa: h

MATLAB Simulink cho phép b n xây d ng mơ hình h ạ ự ệ thống b ng cách ằsử d ng các kh i và kụ ố ết nối chúng để bi u di n mối quan hệ giữa các ể ễthành phần. Điều này t o ra m t biạ ộ ểu đồ block-diagram dễ đọc và d ễhiểu.

-Khối và k t nế ối:

Trong Simulink, các thành ph n c a hầ ủ ệ thống được bi u di n b ng các ể ễ ằkhối. B n có thạ ể chọ ừn t nhi u lo i khề ạ ối khác nhau như điều khi n, b ể ộchỉnh lưu, bộ ọc, v.v. Sau đó, bạ l n kết nối các khối này để định nghĩa luồng d ữ ệu và điều khiển giữa chúng. li

-Sơ đồ liên tục và rời rạc:

Simulink hỗ trợ ả sơ đồ c liên t c và r i rụ ờ ạc. Điều này cho phép b n mơ ạphỏng các hệ thống có thể mơ t bả ằng phương trình liên tục hoặc rời rạc, tùy thu c vào yêu c u cộ ầ ủa ứng d ng. ụ

-Hệ thống phụ (Subsystem):

Để tạo ra mơ hình ph c tạp hơn, Simulink hỗ trợ hệ thống phụ ứ(subsystem), cho phép b n nhóm các kh i thành m t kh i lạ ố ộ ố ớnhơn đểgiảm s ự phức tạp và làm cho biểu đồ trở nên rõ ràng hơn.

-Thư viện và biểu đồ thư viện:

Simulink đi kèm với nhiều thư viện khối sẵn có, giúp bạn nhanh chóng xây d ng các mơ hình cho các ng d ng cự ứ ụ ụ thể ạn cũng có thể. B

tạo

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

thư

viện c a riêng ủ mình để tái s d ng các mơ hình và khử ụ ối đã xây dựng.

-Thực hi n mô phệ ỏng:

Sau khi xây d ng mơ hình, b n có thự ạ ể thực hi n mô phệ ỏng để kiểm tra và đánh giá hiệu su t c a h ấ ủ ệ thống. Simulink cung c p nhi u công c ấ ề ụ để theo dõi và phân tích d u mơ ph ng. ữ liệ ỏ

-Tích hợp v i MATLAB và C/C++ Code Generation: ớ

Simulink tích h p ch t ch vợ ặ ẽ ới MATLAB, cho phép s d ng mã MATLAB ử ụtrong mơ hình c a bủ ạn. Ngoài ra, Simulink cũng hỗ trợ sinh mã C và C++ để triển khai hệ thống trên ph n c ng. ầ ứ

-Phân tích và ước lượng tham số:

Simulink cung c p các công c cho phân tích h ấ ụ ệ thống, ước lượng tham số và tối ưu hóa, giúp bạn điều ch nh và c i thi n hi u su t c a mơ hình. ỉ ả ệ ệ ấ ủ

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

<b>III. Thi t kế ế và c u trúc mấạch</b>

<b>1. Mô t m ch chả ạỉnh lưu 1 pha nửa chu kì </b>

Sơ đồ mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kì

Mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kì đượ ấc c u thành t các linh ki n sau: ừ ệ-Nguồn đ ện áp đầu vào (AC): i

Mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu k bỳ ắt đầu v i m t nguớ ộ ồn điện áp xoay chiều (AC), thường được cung cấp từ lưới điện công cộng.

-Bộ ch nh lỉ ưu (Rectifier):

Bộ chỉnh lưu chuyển đổi điện áp xoay chiều thành điện áp mức độ ổn định, thường là điện áp dương hoặc âm, tùy thu c vào lo i b ộ ạ ộ chỉnh lưu sử d ng. ụ

Trong trường hợp mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kỳ, ch m t ph n cỉ ộ ầ ủa chu k ỳ AC đượ ử ụng để ạo ra điệc s d t n áp DC.

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>2. Nguyên lí hoạt động</b>

Nguyên lý hoạt động c a m ch chủ ạ ỉnh lưu một pha n a chu k d a trên ử ỳ ựsự s d ng cử ụ ủa một điốt chính lưu. Dưới đây là mô tả nguyên lý hoạt động cơ bản:

-Đầu vào AC (Điện áp xoay chiều): M ch chạ ỉnh lưu nhận điện áp xoay chiều đầ vào, thường đượu c biểu diễn dưới dạng sóng sin.

-Điốt chính lưu: Một điốt chính lưu được s dử ụng để chỉ cho phép dòng điện ch y qua mả ạch trong một hướng duy nhất, thường là hướng dương của sóng điện áp. Điều này t o ra m t phạ ộ ần của sóng được gi ữlại.

-Chế độ làm vi c cệ ủa điốt: Trong chu k ỳ dương của sóng, điốt chính lưu làm việc như một ch t mố ở, cho phép dòng điện chảy qua. Trong chu kỳ âm, điốt chính lưu làm việc như một chốt đóng, ngăn chặn dòng điện ngược lại.

-Điện áp đầu ra: K t qu là mế ả ột điện áp m t cộ hiều (DC) có biên độdương tương ứng với phần dương của sóng điện áp đầu vào. Tuy nhiên, nó sẽ chứa các dao động và có th c n thêm b lể ầ ộ ọc để làm mịn và ổn định n u c n thiế ầ ết.

Nguyên lý hoạt động này giúp chuyển đổi một phần của điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều. Tuy nhiên, m ch chạ ỉnh lưu một pha nửa chu k ỳ thường có nhược điểm là t o ra nhi u sóng và ch s d ng ạ ễ ỉ ử ụmột ph n nh cầ ỏ ủa năng lượng t nguừ ồn điện, do đó hiệu su t không ấcao b ng so v i m ch chằ ớ ạ ỉnh lưu đầy đủ chu kỳ.

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b>IV. Mơ hình m ch trên MATLAB Simulink ạ1. Xây d ng mơ hình ự</b>

<small>Mơ hình m ch chạỉnh lưu 1 pha nửa chu kì trên MATLAB Simulink </small>

<b>2. Linh ki n và tham s trong mơ hình ệố</b>

2.1 Linh ki n trong mơ hình ệ

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

- Vôn kế (Voltage Measurement) Vôn kế 1: Đo điện áp trước chỉnh lưu:

Vôn kế 2: Đo điện áp sau chỉnh lưu:

- Scope :

Được sử dụng để theo dõi và hi n th dể ị ữ liệu đầu ra t mơ hình ừ

2.2 Tham s trong mơ hình ố

-Nguồn điện áp đầu vào AC : Điện áp cực đại: 100V Pha ban đầu: 0 Tần số: 50Hz

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

- Tải điện trở : Điện trở : 1Ω

-Thời gian mô ph ng :ỏ 1 giây

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<b>V. Th c hi n mô ph ng và kựệỏết qu ả1. Các bước thực hiện mô phỏng </b>

-Bước 1: Trong Simulink ch n Library Browser trên thanh công c ọ ụ

-Bước 2: Chọn Simscape>>Electrical>>Specialized Power System rồi kéo kh i powergui vào c a s làm vi c ố ử ổ ệ

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

-Bước 3: Nháy đúp vào khối powergui, cửa sổ Block Parameters hiện ra. Chuyển tín hiệu từ Continuos sang Discrete rồi để Sample time mặc định và Apply

-Bước 4: Trên thanh công c ụ chọn Modeling>>Model Settings. Trong cửa s v a hi n ra chuyổ ừ ệ ển mục Solver t Continuos sang Discrete rừ ồi Apply(Đồng thời có thể tuỳ chỉnh thời gian mơ phỏng)

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

-Bước 5: Tìm các kh i c n thi t trong Library Browser r i kéo ra cố ầ ế ồ ửa sổ làm vi c và kệ ết nối lại để được mạch mô ph ng ỏ

-Bước 6: Nháy đúp vào khối Scope, tiếp theo nháy vào mũi tên bên cạnh biểu tượng bánh rang trên thanh công c , chụ ọn Layout 2x1 để thông s c a c 2 vôn kố ủ ả ế được hiển thị

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

-Bước 7: Nhấn Run trên c a s làm vi c Simulink ho c c a s Scope ử ổ ệ ặ ử ổđể ch y mô phạ ỏng

Nút Run trên thanh công c c a s Simulink ụ ở ử ổ

Nút Run trên thanh công c c a s Scope ụ ở ử ổ

<b>2. Kết qu mơ phảỏng</b>

Hình ảnh đồ thị điệ n áp hai ph n mầ ạch trước chỉnh lưu và sau chỉnh lưu được ch y mô phạ ỏng

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

<b>VI. Phân tích kết qu mơ phảỏng</b>

<b>1. Điểm quan trọng t kừ ết qu mô phảỏng </b>

-Đồ thị điện áp trong m t chu kì cộ ủa n m ch c ch

-Đồ thị điện áp trong m t chu kì cộ ủa phần m ch sau chạ ỉnh lưu:

→Chu kì âm bị loại bỏ:Chỉnh lưu có thể giữ điện áp khơng bao giờ giảm về 0 trong m t chu k nộ ỳ ửa song

<b>2. So sánh k t qu vếả ới th c nghi m ựệ</b>

-Chu kì dương: Điốt đượ ấp điệc c n bởi nguồn cực tính dương (Anode). Khi đó điố ẫn điệt d n và đồ thị điện áp giống với mạch trước chỉnh lưu ( Phần điện áp hao hụt không đáng kể )

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

-Chu kì âm: Cực tính điện áp đảo chiều. Điốt khoá l i ạ và điện áp được giữ m c g n vở ứ ầ ề 0

→Phù hợp với nguyên lí hoạt động c a m ch chủ ạ ỉnh lưu 1 pha nửa chu kì

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

<b>VII. Ưu điểm và h n ch c a s d ng Simulink ạế ủ ử ụ1. Ưu điểm </b>

-Dễ s dử ụng: Simulink cung c p m t giao diấ ộ ện đồ ọ h a d a trên hình ựảnh, giúp người sử d ng d dàng tạo, chỉnh sửa và qu n lý mơ hình ụ ễ ảhệ thống.

-Hiệu su t cao:ấ Simulink chạy tr c tiếp trên MATLAB, đượ ối ưu ự c thóa để xử lý tính tốn và mơ ph ng hi u qu . ỏ ệ ả

-Tích h p t t v i MATLAB:ợ ố ớ Simulink tích h p m nh m v i MATLAB, ợ ạ ẽ ớgiúp s kự ết hợp linh ho t giữa tính tốn số và mơ ph ng. ạ ỏ

-Thư viện đa dạng: Simulink có nhiều thư viện và kh i xây d ng số ự ẵn, giúp người sử dụng tiết kiệm thời gian và công s c khi xây d ng mơ ứ ựhình.

-Hỗ trợ đa nền tảng: Simulink h ỗ trợ nhi u n n t ng khác nhau, cho ề ề ảphép ngườ ử ụi s d ng chạy mơ hình trên nhi u h ề ệ điều hành. -Phát tri n nhanh chóng: ể Nhờ tích h p vợ ới MATLAB và s d ng các ử ụkhối xây d ng có sự ẵn, ngườ ử ụi s d ng có th phát tri n mơ hình ể ểnhanh chóng.

<b>2. H n ch và gi i h n ạếớ ạ</b>

-Giá cả: Simulink là m t phộ ần mềm có giá cao, điều này có th là mể ột rắc rối đối với sinh viên hoặc các tổ chức có ngân sách h n ch . ạ ế-Độ linh ho t h n chạ ạ ế: M c dù Simulink có nhi u kh i xây d ng s n, ặ ề ố ự ẵnhưng trong một số trường hợp phức tạp, người sử dụng có thể gặp khó khăn khi muốn tùy ch nh hoỉ ặc thực hi n các chệ ức năng đặc biệt. -Khả năng tích hợp với các h ệ thống lớn: Trong các h ệ thống l n và ớphức tạp, việc tích hợp Simulink có thể trở nên phức tạp và đòi hỏi sự quản lý k thu t cao. ỹ ậ

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

-Yêu c u tài nguyên cao:ầ Mô ph ng các h ỏ ệ thống ph c t p có ứ ạ thể địi hỏi tài ngun máy tính lớn, điều này có th làm gi m hi u su t trên ể ả ệ ấcác máy tính yếu.

-Khả năng học: Việc h c cách s d ng Simulink và MATLAB có th ọ ử ụ ểđịi hỏi thời gian và kiên thức về ậ l p trình.

-Khơng ph i l a ch n duy nhả ự ọ ất: M c dù Simulink là m t công c ặ ộ ụ mô phỏng m nh mạ ẽ, nhưng không phải lúc nào cũng là lựa chọn tốt nhất cho mọi ứng d ng. Có nh ng công c khác phù hụ ữ ụ ợp hơn trong mộ ốt s trường hợp.

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

<b>VIII. Th o lu n và tảậổng kết </b>

Mạch chỉnh lưu 1 pha nửa chu kì (khơng điều khi n) là 1 h ể ệ thống đã lỗi th i, hiờ ệu năng thấp và gần như khơng cịn được ứng d ng trong ụthực tế nhưng nó là nền tảng cơ bản đ tiếể n hành gi ng dạy nghiên ảcứu nh ng vữ ấn đề cốt lõi của mạch chỉnh lưu

Báo cáo này đã được các thành viên trong nhóm góp s c th c hi n, ứ ự ệmọi người đã cố gắng hồn thành trong khả năng vàkết hợp để có được phần trình bày t t nh t. Tuy v n cịn nhi u thiố ấ ẫ ề ếu sót nhưng mong mọi người có th thơng cể ảm cũng như ủng h k t qu cộ ế ả ủa chúng tơi. Nhóm mình s p thu ý kiẽ tiế ến từ các bạn để ả c i thi n và ệlàm tốt hơn trong những báo cáo tiếp theo.

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

<b>IX. Tài li u tham kh o ệả</b>

-Bài giảng môn Điện tử công su t Bu i 1:M ch chấ ổ ạ ỉnh lưu không điều khiển với tải thuần trở R

-Matlab Simulink - Hướng dẫn cơ bản cho người m i bớ ắt đầu

</div>