CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP INSTASPIN
3.2. Các bộ điều chỉnh [7]
3.2.6. Xem xét khi đƣa thêm các cực vào vòng lặp tốc độ
Trong phần thiết kế bộ điều chỉnh PI, ta đã tìm hiểu cách để tìm các hệ số PI trong một hệ thống mà các vòng lặp tốc độ có hai cực "s" bằng 0, và một cực thứ ba từ bộ điều khiển dòng điện. Thông thường có một hay nhiều cực trong hàm truyền. Ví dụ, một sai lệch là khi các tín hiệu phản hồi tốc độ yêu cầu lọc như hình 3.11.
2 133
series series p
i
spdK K
L
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 3.11: Sơ đồ bộ điều khiển tốc độ khi các tín hiệu phản hồi tốc độ yêu cầu lọc Để tạo ra một tín hiệu tốc độ dải cao chất lượng tốt mà không mất nhiều thời gian thiết kế và chi phí hệ thống, ta cần phải phát triển kỹ thuật để thu thập thông tin từ các quá trình chuyển đổi mã hóa, có thể sử dụng công nghệ quan sát nhưng vẫn còn tín hiệu tốc độ thường được lọc. Điều này làm thay đổi hàm truyền mạch vòng hở của mạch vòng tốc độ được thể hiện trong phương trình sau:
2
_
1 ( )
1 1
series series
p i series
i
series
p spd filter
K spdK spdK s GH s spdK
L s
s s
K K
(3.35) Trong đó:
• K là hệ số có chứa một số thành phần liên quan đến động cơ và tải
•spdKps ieser và spdKis ieser là các hệ số PI cho mạch vòng tốc độ
• L là độ tự cảm động cơ
•spdKps ieser là một hệ số PI cho mạch vòng dòng điện
• Kspd filter là cực của bộ lọc phản hồi tốc độ
• s là biến tần số Laplace
Ta đã giả thiết rằng ta đã lựa chọn được một dải tốc độ và hệ số suy giảm phù hợp dựa trên các yêu cầu, sau đó sử dụng phương trình được trình bày trong bước 3, chúng ta có thể tính toán dải bộ điều khiển dòng điện yêu cầu để đáp ứng các yêu cầu thiết kế. Nhưng nó chỉ ra rằng cực được tính trong bước 3 xác định tần số tối thiểu
PI PI
Lọc
Tốc độ đặt Dòng điện đặt
series p series i
spdK spdK
series p series i
spdK
spdK Điện áp động cơ
Momen động cơ
Momen động cơ Dòng điện động cơ
Phản hồi tốc độ
Tải
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
của bất kỳ điểm cực mà xuất hiện trên tần số tích đơn vị. Chúng ta có thể đưa ra một biểu thức tổng quát hơn cho spdKis ieser :
2 series i
spdK p
(3.36) Trong đó:
• p là cực giá trị thấp nhất trên tần số 0 dB ở đáp ứng tần số vòng hở tốc độ.
Giá trị của p có thể được thiết lập bởi bộ điều khiển dòng điện, bộ lọc tốc độ,... Kể từ
er s ies
spdKp được tham chiếu đến spdKis ieser , sau đó giá trị của nó cũng sẽ bị ảnh hưởng:
series
series i
p
spdK spdK
K (3.37)
Khi cực bộ điều khiển dòng điện và cực bộ lọc tốc độ là trong vòng một hệ số 10 và δ là nhỏ hơn 3. Với cả hai cực rất gần với tần số 0 dB và xung khắc với nhau sẽ làm giảm biên pha và nhận được một đáp ứng suy giảm nhiều hơn mong đợi. Hình 3.12 cho thấy đáp ứng bước của một hệ thống sử dụng hệ số suy giảm là 2,5 để tính toán các hệ số PI. Đường cong màu xanh lá cây giả thiết không có lọc tín hiệu tốc độ.
Đường cong màu đỏ cho thấy việc bổ sung một bộ lọc phản hồi tốc độ trong đó giá trị cực của bộ lọc bằng giá trị điểm cực bộ điều khiển dòng điện. Hệ thống vẫn ổn định, nhưng suy giảm ít hơn nhiều so với dự kiến cho một giá trị δ = 2.5. Ta có thể tăng hệ số suy giảm (và do đó làm giảm các đáp ứng tần số vòng lặp tốc độ), hoặc di chuyển một trong những điểm cực đến một tần số cao hơn. Đường cong màu lục lam cho thấy lựa chọn đầu tiên khi tăng hệ số suy giảm từ 2,5 đến 3,8 để mang lại overshoot giảm xuống với giá trị dự kiến ban đầu. Các đường cong màu vàng cho thấy lựa chọn tăng giá trị của một trong những cực theo hệ số 3 (khoảng nửa hệ số 10). Trong trường hợp này, thời gian quá độ là không bị ảnh hưởng nhưng suy giảm vẫn là không tốt như các dạng sóng màu xanh. Ta có thể tiếp tục tăng giá trị cực, và khoảng một hệ số 10 nhận được một đáp ứng gần với dạng sóng màu xanh lá cây. Nhưng trong nhiều trường hợp, di chuyển một trong những điểm cực nhanh này có các tác động tiêu cực khác lên hệ thống.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 3.12: Đáp ứng bước của một hệ thống sử dụng một hệ số suy giảm là 2,5 Trong thực tế, các đáp ứng quá độ bước hầu như luôn luôn liên quan đến bão hòa của điện áp hệ thống hoặc mức dòng điện mà có xu hướng kéo dài thời gian đáp ứng. Khi đó ta có thể tăng các hệ số PI nhưng nó sẽ không tăng tốc độ đáp ứng.