Bộ điều khiển tốc độ theo trục q

Hàm truyền điều khiển tốc độ được trình bày trong hình 3.9

Hình 3.9 Mạch vòng điều khiển tốc độ theo trục q

Trong hình 3.9, ta có:

Te: là momen điện từ; TL: là momen tải;

Pb: số đôi cực của roto máy phát PMSG;

r: là tốc độ cơ (tốc độ roto) đơn vị (vòng/phút). Các khối trong sơ đồ bao gồm:

- Bộ điều khiển tốc độ PI;

Thời gian trễ được xác định bằng các bộ kỹ thuật 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). Độ trễ cho bộ biến đổi từ số (digital) sang tương tự (analog) là:

0.5Ts = 0.1 [ms]

- Với bộ điều khiển cảm biến, tốc độ được xác định thông qua một bộ mã hóa được gắn trên trục của máy. Tốc độ đo được, sẽ được đưa tới bộ lọc (Filter). Bộ lọc có tần số cắt là 200[Hz], điều đó có nghĩa là

c = 2f = 1256 [rad/s] Hằng số thời thời gian của bộ lọc là Tc = Hàm truyền đạt của bộ điều khiển tốc độ PI là

64

(3.15) Trong đó:

kp - là hệ số khuếch đại tỷ lệ;

T - là thời gian tính tích phân của bộ PI.

Bộ điều khiển dòng điện có hàm truyền đạt được mô tả trong công thức 3.16

(3.16)

Trong đó,

Tốc độ quay của máy phát PMSG được tính toán từ phương trình cân băng momen sau:

(3.17)

Trong đó, (3.18)

Khi hệ số ma sát là rất nhỏ, có thể bỏ qua, khi đó tốc độ của máy phát được xác định theo biểu thức sau:

(3.19) Khi bộ điều khiển dòng điện được thực hiện, hệ thống phản hồi trong hình 3.9 có thể được biến đổi như hình 3.10.

65

Hàm truyền đạt được mô tả trong công thức sau:

(3.20) Để đơn giản hàm truyền, ta định nghĩa một vài hằng số thời gian sau:

(3.21) Nếu KT = thì hàm truyền đạt của mạch hở được viết như sau:

(3.22)

Momen tải được xem như là tín hiệu nhiễu của bộ điều khiển, theo phương pháp điều khiển đối xứng tối ưu OSM [Mizera, 2005] thì hàm truyền của hệ hở là

(3.23) Do đó, làm tương tự hàm truyền đạt tốc độ được xác định theo phương pháp OSM nhưa sau:

(3.24)

Dựa trên công thức 3.23 và 3.24, sử dụng phương pháp điều khiển tối ưu đối xứng, hằng số tỷ lệ và hằng số tích phân của bộ điều khiển tốc độ được xác định như sau:

(3.25)

(3.26)

66

Hình 3.11 Đồ thị bode của bộ điều khiển tốc độ

Theo đồ thị bode thì hệ thống mạch vòng kín này là ổn định.