Xét một phép tính tích phân cơ bản:
Y = ∫Xdt = ∫ Asin(t)dt (3-5)
→ Y =
u!:!?" " (3-6)
Nếu như trong X xuất hiện một lượng offset Adc. Khi đó ta có:
Y = ∫ [Asin(t) + Adc]dt (3-7) =
u!:!?" " A? (3-8)
Nhìn vào phương trình trên dễ thấy tín hiệu ra Y xuất hiện một thành phần tăng tuyến tính theo thời gian (Adct). Đây chính là hiện tượng trôi tích phân. Trong thực tế,
tín hiệu xoay chiều đo được(U, I) thông qua các bộ cảm biến bao giờ cũng tồn tại một thành phần một chiều (dc offset), dù rất nhỏ cũng sẽ gây nên hiện tượng trôi tích phân, dẫn đến đầu ra Y nhanh chóng bị bão hòa sau một thời gian. Hai hình (3.11) và (3.12) cho ta thấy rõ dạng tín hiệu Y khi không có và có thành phần một chiều.
Hình 3.11. Phép tích phân không có thành phần một chiều
Để khắc phục hiện tượng trôi tích phân, có nhiều phương pháp khác nhau. Một trong những phương pháp đó là thay vì sử dụng khâu tích phân thông thường, người ta sử dụng khâu tích phân cải tiến với cấu trúc như sau:
1
A A
A (3-9)
Trong đó x là tín hiệu vào cần tính tích phân, còn z là tín hiệu bù.
Nếu tín hiệu bù z = y, ta lại có mối quan hệ: là một khâu tích phân bình thường.
Hình 3.13. Sơđồ khối khâu tích phân cải tiến
Dựa trên cơ sở đó, bằng cách thêm một khâu hạn chế trên đường phản hồi về, ta có sơ đồ khối khâu tích phân cải tiến ứng dụng cho xác định từ thông stator như hình (3.14) dưới đây.
Hình 3.14. Sơ đồ khối tích phân với khâu phản hồi có hạn chế biên độ
1 y=z Omega_c s+Omega_c 1 s+Omega_c 1 x
Tín hiệu đầu ra y sẽ bao gồm hai thành phần truyền thẳng y1 và phần phản hồi y2. Khi bộ hạn chế biên độ đầu ra chưa tham gia vào hoạt động, tín hiệu ra y = z. Lúc này
đơn giản là ta có khâu tích phân thông thường. Nếu như bộ hạn chế tác động (do hiện tượng trôi tích phân gây ra), tín hiệu đầu ra sẽ bị hạn chếở một giá trị L <y khiến thành phần phản hồi y2 bị hạn chế. Do đó đầu ra y không bị tăng lên, loại trừđược hiện tượng trôi tích phân. Đây là một phương pháp với cấu trúc thuật toán hết sức đơn giản. Tuy nhiên cái khó của phương pháp này là phải lựa chọn được giá trị hạn chế hợp lý. Giá trị
này được lựa chọn căn cứ vào phương trình (3.2) là L =
Kết quả mô phỏng thử nghiệm với:
- Tín hiệu vào: x = 1000. f.sin(2 f.50.t) + 15 - Giá trị hạn chế: 10.
Hình 3.15. Sơđồ mô phỏng khối tích phân.
Kết quả mô phỏng (hình 3.16) cho thấy khâu tích phân cải tiến đã loại bỏ được
ảnh hưởng của thành phần một chiều trong tín hiệu đầu vào. Trong khi khâu tích phân truyền thống có hiện tượng trôi với biên độ tăng dần theo thời gian.
2*pi*500 s+2*pi*500 1 s+2*pi*500 1 s 15
Hình 3.16. So sánh kết quả tích phân khi tín hiệu có thành phần một chiều