(3.3)
Điều kiện chung của hai phương trình cân bằng điện trên là sức điện động cảm ứng có chiều ngược lại, do đó bằng cách trừ sức điện động cảm ứng đó đi thì trong bộ điều khiển dòng điện, hai thành phần dòng điện trên trục d, q là được điều khiển độc lập nhau. Do đó bộ điều khiển dòng điện PI được điều chỉnh một cách dễ dàng. Dựa trên sơ đồ khối hình 3.3, chúng ta sẽ cụ thể hóa cho các khối.
3.2.2. Bộ điều khiển dòng điện trên trục q
Trước hết bộ điều khiển dòng điện isq được thiết kế, mạch vòng isq được trình bày trên hình 3.4
Hình 3.4. Cấu trúc mạch vòng điều khiển dòng điện trục q
Các khối trong sơ đồ 3.4 bao gồm: - PI: Bộ điều khiển dòng điện;
59 - Inverter: Bộ chỉnh lưu tích cực
- Plant: khối stato của máy phát.
Thời gian trễ được xác định bằng cách tính toán số. Trong khối đầu tiên (Control algorithm) thời gian trễ Ts được xác định như sau:
Trong đó fs là tần số lấy mẫu (fs = 5kHZ Ts = 0,2ms).
Bộ trễ được giới thiệu trong bộ biến đổi độ rộng xung PWM là: với fPWM là tần số lấy mẫu; Độ trễ cho bộ biến đổi từ số (digital) sang tương tự (analog) là:
0.5Ts = 0.1 [ms]
Hàm truyền của bộ điều khiển PI là (theo Kazmierkowski):
(3.4)
Trong đó:
kpiq: là hệ số khuếch đại của bộ điều khiển dòng điện trục q; Tiq: là thời gian tính tích phân của bộ điều khiển dòng theo trục q; Hàm truyền của khối Plant được mô tả trên hình 3.5 được tính như sau:
(3.5)
Trong đó, (3.6)
(3.7)
60
Hình 3.5. Cấu trúc mạch vòng điều khiển dòng điện trục q
Hàm truyền đạt của mạch vòng hở được mô tả như sau:
(3.8)
Số không của bộ điều khiển được sử dụng để hủy bỏ cực thấp nhất của hàm truyền đạt, đó là tại điểm cực của máy. Điều này có nghĩa là
Tiq = q = 20[ms]
Trên hình 3.6 trình bày quỹ đạo nghiệm của phương pháp điều khiển dòng điện theo trục q
Hình 3.6 Quỹ đạo nghiệm của bộ điều khiển dòng điện theo trục q
Để đơn giản hàm truyền đạt, hệ số thời gian không đổi tương đương Tsi được định nghĩa như sau:
61
(3.9)
Và hàm truyền đạt của hệ hở được tính như sau:
(3.10)
Hệ số khuếch đại của bộ điều khiển PI, kpiq, được tính bằng cách sử dụng phương pháp tối ưu môđun (OM - Optimal Modullus) với hệ số cản là = [Kazamierkowski]. Sự chuyển đổi tiêu chuẩn của hệ thống thứ 2 được mô tả trong công thức sau:
(3.11)
Phối hợp giữa công thức 3.10 và 3.11 ta có kết quả như sau:
(3.12)
Và (3.13)
Đồ thị Bode của bộ điều khiển dòng điện được mô tả trên hình 3.7. Theo đồ thị, theo phương pháp điều khiển dòng điện stato theo trục q, thì biên độ của đồ thị Bode là 15,2 (dB) và biên độ pha 62,9(deg). Theo đồ thị hình 3.7 thì ta thấy rõ ràng hê thống vòng kín là ổn định.
Những phần trước bộ điều khiển dòng điện theo trục q được thiết kế trong miền S, để có thể điều khiển được trong miền thời gian thực, bộ điều khiển cũng được đặt trong miền Z. Hàm truyền đạt của bộ điều khiển dòng PI trong miền Z được thể hiện trong công thức sau:
62
Hình 3.7 Đồ thị Bode của bộ điều khiển dòng điện theo trục q
Hình 3.8 thể hiện bước đáp ứng của bộ điều khiển dòng điện theo trục q được thiết kế trong miền Z.
63