Hướng dẫn sử dụng phần mềm PSpice ứng dụng trong phân tích và giải các mạch điện - Vũ Trí Viễn

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ SPICE, PSPICE VÀ ORCAD .1

1.1. Tổng quan về OrCAD.1

1.1.1. Capture.1

1.1.2. Layout.2

1.2. Tổng quan về Spice và PSpice .3

1.2.1. Lịch sử ra đời .3

1.2.2. Các phiên bản và tính năng của PSpice A/D.4

1.2.3. Thư viện mô hình.5

1.2.4. Các bước tiến hành mô phỏng và phân tích mạch điện.6

1.2.5. Chương trình mô phỏng mạch điện bằng PSPICE .7

Chương 2 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSPICE CỦA OrCAD 10.0.9

2.1. Các bước tiến hành .9

2.2. Thực hiện một số phân tích cơ bản .17

2.2. 1. Phân tích quá trình quá độ .17

2.2.2. Phân tích quá trình quét của nguồn AC.20

2.2.3. Mô phỏng quá trình làm việc của máy biến áp.22

2.2.4. Mạch chỉnh lưu và quá trình quét tham số.23

Tài liệu tham khảo .27

pdf29 trang | Chia sẻ: lethuong715 | Ngày: 26/12/2020 | Lượt xem: 243 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang mẫu tài liệu Hướng dẫn sử dụng phần mềm PSpice ứng dụng trong phân tích và giải các mạch điện - Vũ Trí Viễn, để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
mạch phức tạp hoặc thời gian khảo sát lớn, dung lượng của 
tệp dữ liệu này có thể lên đến hàng trăm MB. 
1.2.4. Các bước tiến hành mô phỏng và phân tích mạch điện 
Để khảo sát một mạch điện nói chung cũng như một mạch điện tử công suất 
nói riêng ta cần phải tiến hành theo các bước sau đây: 
1. Xác định mô hình các phần tử cần thiết để xây dựng mạch điện. Đa số 
các phần tử này đều có trong thư viện mô hình của chương trình, tuy nhiên trong 
một số trường hợp ta phải xây dựng mới. Việc xây dựng một mô hình mới là hết sức 
quan trọng và đòi hỏi am hiểu sâu sắc về kỹ thuật điện - điện tử bởi vì mô hình phải 
phản ánh đúng đặc điểm và tính chất vật lý của thiết bị thực. Mô hình càng gần với 
Vũ Trí Viễn – BM Kỹ thuật điện và Tự động hóa - ĐHLN 6
Sử dụng phần mềm PSpice – Printed Version 
thực tế thì kết quả phân tích càng đáng tin cậy. Mặc dù vậy, trong một số trường 
hợp, khi khảo sát một số đặc tính nào đó thì chỉ cần mô hình hoá các tham số, thông 
số liên quan đến đặc tính đó, tránh gây ra những phức tạp không cần thiết. 
2. Thiết lập sơ đồ nguyên lý của mạch cần nghiên cứu. Cần phải đảm bảo 
chắc chắn rằng sơ đồ nguyên lý được xây dựng là đúng đắn. 
3. Chuyển đổi từ sơ đồ nguyên lý sang chương trình mô hình hoá theo 
ngôn ngữ chuyên dụng của phần mềm (Đối với phiên bản hiện tại của PSPICE thì 
việc này được thực hiện tự động). 
4. Thiết lập các thông số của sơ đồ và các tham số khảo sát. 
5. Tiến hành khảo sát, thường chia làm hai giai đoạn: 
a) Chạy thử chương trình với chế độ quen thuộc mà kết quả đã biết trước để 
kiểm tra độ chính xác của mô hình. 
b) Khi mô hình đạt độ tin cậy cần thiết, tiến hành nghiên cứu với các chế độ 
cần khảo sát theo yêu cầu đặt ra. 
1.2.5. Chương trình mô phỏng mạch điện bằng PSPICE 
a) Tệp đầu vào 
Một tệp đầu vào (*.cir) gồm bốn phần sau: 
1. Tiêu đề của chương trình mô phỏng: Thông thường đây là tên của mạch 
điện cần khảo sát do người soạn thảo đặt ra. Tiêu đề không bắt buộc phải 
có, vì PSPICE khi chạy sẽ chỉ bắt đầu từ dòng thứ hai. 
2. Phần mô tả mạch điện và tham số các linh kiện có trong mạch. Ở phần này 
ta thực hiện cho từng phần tử theo sơ đồ nguyên lý của mạch cần khảo sát 
tương tự như ta hàn chúng lại với nhau trong mạch thực. Mỗi dòng của 
chương trình dành cho một phần tử và phải tuân theo thủ tục khai báo, đúng 
cú pháp của PSPICE, gồm ba phần: 
Tên và nhãn của phần tử: Bảng 1 là quy định về ký hiệu tên của các phần 
tử. Sau chữ cái này là chỉ số linh kiện (có thể là chữ hay số), tối đa là bảy ký tự. 
Các chữ cái có thể viết hoa hay thường, giữa các khai báo được phân tách nhau bởi 
dấu cách. 
Các điểm nối của phần tử được gọi là nút để nối mạch. Các nút được đánh 
dấu bằng các số nguyên dương, trong đó bắt buộc phải có nút số 0 và luôn được 
hiểu là điểm đất (Ground). Điểm 0 này rất quan trọng vì khi chạt trương trình máy 
sẽ tính toán điện áp giữa mỗi nút trong mạch điện với điểm đất này trong từng 
bước tính. 
Vũ Trí Viễn – BM Kỹ thuật điện và Tự động hóa - ĐHLN 7
Sử dụng phần mềm PSpice – Printed Version 
Giá trị của phần tử: Có thể là số, là một tham số hay một hàm phụ thuộc 
(biểu thức). Nếu dòng lệnh dài hơn một dòng soạn thảo thì đầu dòng kế tiếp phải 
dùng dấu “+” để thông báo 
Bảng 1: Tên gọi và ký hiệu của các phần tử 
K.H Tên gọi K.H Tên gọi 
B GsAs MOSFET J JFET 
C Tụ điện L Điện cảm 
D Diode M MOSFET 
E Nguồn áp điều khiển bằng điện áp Q Transistor lưỡng cực 
F Nguồn dòng điều khiển bằng dòng điện R Điện trở 
G Nguồn dòng điều khiển bằng điện áp S Khoá điều khiển bằng điện áp 
H Nguồn áp điều khiển bằng dòng điện V Nguồn điện áp độc lập 
I Nguồn dòng độc lập X Mạch con 
K Hỗ cảm W Khoá điều khiển bằng dòng điện
3. Các lệnh để chương trình tiến hành khảo sát theo yêu cầu. Đây cũng là phần 
bắt buộc phải có vì nó là mục đích của việc mô phỏng. Không thể dựng mô 
hình mạch mà không tiến hành khảo sát. Các lệnh điều khiển dùng để chỉ ra 
loại phân tích (phân tích một chiều, xoay chiều, phân tích động, đáp ứng tần 
số...) 
4. Các lệnh cho đầu ra như vẽ đồ thị, lập bảng các sóng điều hoà theo khai 
triển Fourier, tính số điểm nút của mạch... 
5. Lệnh kết thúc chương trình (.END): Một chương trình bắt buộc phải kết 
thúc bằng lệnh này. 
Trong khi viết chương trình có thể đưa thêm vào các chú thích để dễ theo 
dõi và kiểm tra. Các dòng chú thích phải tuân theo quy tắc sau: 
- Nếu chú thích trong cùng một dòng lệnh thì dùng dấu “;” gặp dấu này 
chương trình sẽ bỏ qua và chuyển xuống dòng lệnh tiếp theo 
- Nếu cả dòng lệnh là chú thích thì dùng dấu “*” để đánh dấu. Có thể có 
nhiều dòng chú thích. 
b) Tệp đầu ra 
Khi chạy mô phỏng, chương trình PSPICE sẽ duyệt tệp tin đầu vào và tạo ra 
một tệp tin đầu ra có cùng tên với phần mở rộng là “.out”. Nếu tệp đầu vào không 
có lỗi thì chương trình mô phỏng được thực hiện ngay và dữ liệu kết quả được đưa 
vào tệp tin cùng tên với phần mở rộng là “.dat”. Ngược lại, nếu có lỗi thì chúng sẽ 
được thông báo cụ thể ở tệp này. Trong tệp này còn có một số thông số khác như 
tổng công suất trên toàn mạch, thời gian cần thiết để mô phỏng (tính bằng giây). 
Vũ Trí Viễn – BM Kỹ thuật điện và Tự động hóa - ĐHLN 8
Sử dụng phần mềm PSpice – Printed Version 
Chương 2 
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PSPICE CỦA OrCAD 10.0 
2.1. Các bước tiến hành 
Trước khi mô phỏng một mạch điện ta phải thiết lập các cấu hình cho mạch 
điện đó. Có nhiều cách khác nhau để thực hiện điều này. Cách thứ nhất là nhập các 
mô tả về mạch điện vào một tệp tin đầu vào theo cấu trúc như đã trình bày ở trên. 
Việc mô tả mạch điện trong một tệp tin như trên có ưu điểm là giúp chúng 
ta nắm rõ hơn về cấu trúc mạch, cấu trúc của chương trình mô phỏng, các câu 
lệnh... Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là người dùng phải nhớ rất 
nhiều cấu trúc lệnh khác nhau từ các lệnh mô tả, khai báo các phần tử đến các lệnh 
điều khiển, xuất dữ liệu...Hơn nữa với những người phải đọc lại tệp tin này rất khó 
hình dung ra mạch điện thực cũng như nguyên lý hoạt động của nó. 
Một cách khác để thiết lập các cấu hình của mạch điện là sử dụng các phần 
mềm thiết kế mạch nguyên lý, ví dụ như OrCAD CAPTURE. Từ phiên bản 9.0, 
OrCAD đã phát triển sự liên kết giữa phần mềm CAPTURE dùng để thiết kế sơ đồ 
mạch nguyên lý với phần mềm PSPICE A/D dùng để mô phỏng mạch điện. Sự 
liên kết này cho phép chúng ta xây dựng các sơ đồ mạch nguyên lý, thiết lập giá trị 
cho các phần tử của mạch cần mô phỏng trong CAPTURE và sẽ dùng PSPICE AD 
để mô phỏng, phân tích và quan sát kết quả đạt được. 
Sơ đồ sau mô tả các bước cần thực hiện để mô tả một mạch điện bằng 
PSPICE 
Vũ Trí Viễn – BM Kỹ thuật điện và Tự động hóa - ĐHLN 9
Sử dụng phần mềm PSpice – Printed Version 
Bước1: Thiết kế mạch bằng 
CAPTURE 
ƒ Tạo một dự án Analog Or 
Mixed A/D 
ƒ Đưa vào các phần tử 
ƒ Nối các phần tử lại với nhau 
Bước 2: Xác định kiểu mô phỏng 
ƒ Tạo tệp tin mô tả 
ƒ Xác định kiểu phân tích: Một 
chiều, xoay chiều, quá độ,thời 
gian, tần số 
ƒ Chạy PSPICE 
Bước3: Quan sát kết quả 
ƒ Thêm các đường đồ thị 
ƒ Sử dụng con trỏ để phân tích dạng sóng 
ƒ Kiểm tra tệp tin đầu ra nếu cần 
ƒ Lưu hoặc in ấn kết quả
Hình 3: Các bước cần thực hiện để mô phỏng mạch điện với PSPICE 
Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này đó chính là tính trực quan. Người 
dùng dễ dàng chuyển đổi từ sơ đồ mạch bình thường sang kiểu sơ đồ mạch dùng 
cho quá trình mô phỏng. Với những ưu điểm của giao diện đồ họa, phương pháp 
này giúp người dùng dễ dàng quan sát, xây dựng cũng như thiết lập các giá trị cho 
các thành phần cũng như xác định các kiểu mô phỏng và quan sát kết quả. 
Ví dụ 17: Mô phỏng và phân tích mạch điện sau với PSPICE 
Hình 4: Mạch điện cần mô phỏng 
Bước 1: Xây dựng sơ đồ mạch với CAPTURE 
1. Tạo một dự án mới 
1. Khởi động chương trình OrCAD CAPTURE 
2. Tạo một dự án mới: FileÆNewÆProject 
3. Nhập tên và địa chỉ của dự án mới 
4. Chọn Analog Or Mixed A/D 
Vũ Trí Viễn – BM Kỹ thuật điện và Tự động hóa - ĐHLN 10
Sử dụng phần mềm PSpice – Printed Version 
Hình 5: Tạo một dự án mới 
5. Sau khi nhấn nút OK ở hộp thoại New Project, hộp thoại Create PSpice 
Project sẽ hiện ra, đánh dấu chọn Create based upon an existing project và kích 
vào nút OK 
Khi đó sẽ có một hộp thoại xuất hiện để xác nhận chương trình mô phỏng 
được sử dụng, ở đây chương trình mặc định là PSpice A/D nên ta chọn OK để tiếp 
tục. Một trang mới được mở ra trong trình quản lý dự án Project Design Manager 
như ở hình 6. 
Vũ Trí Viễn – BM Kỹ thuật điện và Tự động hóa - ĐHLN 11
Sử dụng phần mềm PSpice – Printed Version 
Hình 6: Giao diện chính của chương trình OrCAD CAPTURE 
2. Thêm các thành phần và kết nối chúngvới nhau 
1. Chọn cửa sổ Schematics, đây là khu vực để xây dựng mạch 
2. Để thêm vào các phần tử, chọn từ thực đơn PlaceÆPart(nhấn phím P) , 
hoặc kích vào biểu tượng Place Part , khi đó hộp thoại Place Part sẽ xuất hiện 
Hình 7: Cửa sổ Place Part 
3. Lựa chọn thư viện chứa các thành phần cần dùng. Có thể chọn theo danh 
sách các thành phần của thư viện hiện hành trong phần Part List hoặc đánh chữ 
cái đầu của tên thành phần ở ô Part. Nếu thư viện hiện thời không chứa thành 
phần cần dùng, kích vào nút , cửa sổ Add Library sẽ xuất hiện, hãy 
chọn thư viện phù hợp. Để mô phỏng bằng PSpice, ta phải chọn các thư viện từ thư 
mục Capture/Library/PSpice. 
Một số thư viện thông dụng dùng trong mô phỏng mạch điện với PSpice 
bao gồm: 
Analog: chứa các phần tử thụ động (R,L,C), hỗ cảm, đường truyền và các 
nguồn dòng, nguồn áp phụ thuộc (nguồn áp phụ thuộc điện áp E, nguồn dòng phụ 
thuộc dòng điện F, nguồn dòng phụ thuộc điện áp G và nguồn áp phụ thuộc dòng 
điện H). 
Source: bao gồm các loại nguồn dòng và nguồn áp độc lập như Vdc, Idc, 
Vac, Iac, Vsin, Vexp, xung... 
Vũ Trí Viễn – BM Kỹ thuật điện và Tự động hóa - ĐHLN 12
Sử dụng phần mềm PSpice – Printed Version 
Còn rất nhiều thư viện khác bao chứa các thành phần của mạch điện như 
các linh kiện điện tử công suất như diode, transistor, thyristor, mosf

File đính kèm:

  • pdfTL_huong_dan_su_dung_PSpice.pdf