Như phân tích trong chương I, nhận thấy rằng các giá trị điện áp ud, uq không những phụ thuộc các giá trị dòng điện id, iq và tốc độ mà còn phụ thuộc lẫn nhau. Điều này gây ra các tương tác chéo làm ảnh hưởng đến động cơ. Tốc độ càng tăng thì ảnh hưởng lại càng rõ rệt. Giải pháp khắc phục được đưa ra là thực hiện một khâu bù lại tác động của thành phần chéo, từ đó giúp tách kênh, điều khiển độc lập được hai thành phần id và iq. Các thành phần dòng điện này có thể tuyến tính hóa bằng cách coi chúng không bị ảnh hưởng chéo lẫn nhau và từ đó ta có thể tổng hợp được các bộ điều khiển PI với hàm truyền tổng quát mô tả theo công thức sau:
Với và là các hệ số của bộ điều khiển PI cần được tính toán và lựa chọn.
Hình 4.1. Cấu trúc tách kênh điều khiển dòng điện.
Xét mạch vòng điều khiển dòng điện
Chương IV. Tính toán các mạch vòng điều khiển và mô phỏng hệ thống
Hình 4.2. Mạch vòng điều khiển dòng điện.
Hàm truyền hệ hở của mạch vòng dòng điện:
Do
Để nâng cao chất lượng đáp ứng dòng điện ta cần bù hằng số thời gian , nếu đặt
(4.3)
Hàm truyền hệ kín được tính:
Chương IV. Tính toán các mạch vòng điều khiển và mô phỏng hệ thống
Nhận thấy hệ kín mạch vòng dòng điện là một khâu dao động bậc hai, do vậy có thể đưa hệ kín về dạng khâu dao động bậc hai tổng quát với các đặc tính mong muốn.
Hàm chuẩn bậc hai có dạng (4.5)
Với D là hệ số tắt dần (Damping factor) và là tần số giao động tự nhiên (natural frequency) của hệ dao động bậc hai. Hệ số D ảnh hưởng đến đáp ứng của hệ thống. Khi cho D thay đổi từ 0 đến 4, ta được đồ thị như trên hình 4.3
Hình 4.3. Ảnh hưởng của hệ số tắt dần D tới chất lượng hệ thống. [5] Đồng nhất hệ thức ta có:
43
Chương IV. Tính toán các mạch vòng điều khiển và mô phỏng hệ thống
Rút từ phương trình thứ hai vào phương trình thứ nhất của (4.6), ta được
Từ đây ta tính được các hệ số và của bộ điều khiển dòng
Vậy bộ điều khiển dòng điện sẽ có dạng