›
›

Bài giảng Tổng hợp hệ điện cơ 1 - Chương 2: Tổng hợp hệ điều chỉnh tự động điều khiển tốc độ động cơ một chiều

pdf 77 trang phuongnguyen 5530
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Tổng hợp hệ điện cơ 1 - Chương 2: Tổng hợp hệ điều chỉnh tự động điều khiển tốc độ động cơ một chiều", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_mon_hoc_tong_hop_he_dien_co_1_chuong_2_tong_hop_he.pdf

Nội dung text: Bài giảng Tổng hợp hệ điện cơ 1 - Chương 2: Tổng hợp hệ điều chỉnh tự động điều khiển tốc độ động cơ một chiều

  1. BÀI GIẢNG MÔN HỌC TỔNG HỢP HỆ ĐIỆN CƠ 1 Khoa Điện - Bộ môn TĐH Trường Đại học KTCN Thái Nguyên
  2. Chương 2: Tổng hợp hệ điều chỉnh tự động điều khiển tốc độ động cơ một chiều 2.1. Khái niệm chung Trong hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều có hai phương pháp được sử dụng chủ yếu là điều chỉnh điện áp mạch phần ứng (mạch rotor) động cơ và điều chỉnh từ thông động cơ. Phương điều chỉnh từ thông động cơ một chiều chỉ áp dụng cho loại tải có đặc tính mô men cản tỉ lệ nghịch với tốc độ và phạm vi điều chỉnh D 5:1, và chiếm một tỉ lệ không đáng kể so với phương pháp điều chỉnh điện áp mạch phần ứng động cơ.
  3. Chương 2: 2.2. Các nguồn điện và các hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều 2.2.1. BBĐ máy điện và hệ thống máy phát - động cơ (hệ F-Đ) Trạng thái hãm Trạng thái động + quay thuận n cơ quay thuận n1 FK n2 n - 3 n4 + ĐK + (-) n5 + M Bộ Mc khuếch CKF F U Đ CKĐ đại - - - (+) Trạng thái động cơ quay ngược Trạng thái hãm quay ngược Hình 2.1: Hệ thống điều tốc một chiều dùng hệ Hình 2.2: Đặc tính cơ hệ F- máy phát - động cơ (F-Đ) Đ
  4. Chương 2: 2.2.2. Chỉnh lưu điều khiển tiristor (BBĐ van) và hệ thống truyền động tiristor - động cơ một chiều (hệ T-Đ)  CK + FX CL + = Ud Đ CKĐ - - Hình 2.3: Hệ thống điều tốc một chiều dùng hệ chỉnh lưu tiristor - động cơ (T-Đ)
  5. Chương 2: 2.2.2. Chỉnh lưu điều khiển tiristor (BBĐ van) và hệ thống truyền động tiristor - động cơ một chiều (hệ T-Đ) Hình 2.4: Phạm vi làm việc của hệ thống T-Đ a) Làm việc ở một góc toạ độ; b) Làm việc ở hai góc toạ độ; b) c) Làm việc ở bốn góc toạ độ
  6. Chương 2: 2.2.3. BBĐ một chiều-một chiều (xung điện áp) và hệ thống truyền động xung áp - động cơ một chiều (hệ XA-Đ) + T CK = XĐK + - + D Ud 0 ut Đ CKĐ Mạch khóa - - Hình 2.5: Hệ thống điều tốc một chiều dùng xung áp - động cơ một chiều (hệ XA-Đ)
  7. Chương 2: 2.2.3. BBĐ một chiều-một chiều (xung điện áp) và hệ thống truyền động xung áp - động cơ một chiều (hệ XA-Đ) ut Tck Ud tđ UTB 0 t 0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 Hình 2.6: Dạng điện áp trên động cơ của hệ thống điều tốc một chiều dùng xung áp - động cơ một chiều (hệ XA-Đ) tđ UTB U d  U d tđ fU d Tck
  8. Các phương pháp điều khiển BBĐ xung áp (1) Giữ chu kỳ xung Tck không đổi, chỉ điều chỉnh thời gian mở tđ của tiristor T trong mỗi chu kỳ, tức là điều chỉnh độ rộng xung. Phương pháp này được gọi là phương pháp điều chế độ rộng xung (Pulse Width Modulation), gọi tắt là PWM, (2) Giữ thời gian mở tđ của tiristor T trong mỗi chu kỳ không đổi, chỉ điều chỉnh chu kỳ xung Tck, tức là điều chỉnh tần số xung. Phương pháp này được gọi là phương pháp điều chế tần số (Pulse Frequency Modulation), gọi tắt là PFM. (3) Điều khiển kiểu hai điểm: Lúc dòng hoặc điện áp phụ tải nhỏ hơn một trị số tối thiểu nào đó, khống chế mở T; lúc dòng hoặc điện áp đạt tới môt trị số cực đại nào đó, thực hiện khóa T. Thời gian mở và khóa đều không xác định.
  9. Ưu điểm của hệ thống PWM so với hệ thống T-Đ: (1) Do tần số đóng cắt của hệ thống PWM khá cao, nên chỉ cần điện cảm cuộn dây rotor đã đủ để dòng điện động cơ tương đối bằng phẳng, cho phép tăng chất lượng và phạm vi điều tốc khá rộng, có thể đạt tới xấp xỉ 10000:1. Do chất lượng dòng điện hệ PWM-Đ tốt hơn hệ thống T-Đ, cùng một giá trị dòng điện trung bình tức là cùng một giá trị mômen điện từ đầu ra như nhau, thì tổn hao và phát nhiệt của động cơ trong hệ PWM-Đ đều khá nhỏ. (2) Nhờ tần số đóng cắt cao, nên có thể đạt được độ tác động nhanh cao. (3) Bởi vì các linh kiện điện tử công suất có thể làm việc ở trạng thái đóng mở, tổn hao của mạch điện chính khá nhỏ, hiệu suất của thiết bị tương đối cao.
  10. Chương 2: 2.2.3. BBĐ một chiều-một chiều (xung điện áp) và hệ thống truyền động xung áp - động cơ một chiều (hệ XA-Đ)  CK CL + Lọc Xung áp Ud Đ CKĐ - + = XĐK - Hình 2.7: Hệ thống điều tốc một chiều dùng chỉnh lưu đi ốt +xung áp - động cơ một chiều (hệ XA-Đ)
  11. Chương 2: 2.3. Những vấn đề đặc biệt của hệ thống chỉnh lưu tiristor - động cơ (hệ T - Đ) (1) Mạch tương đương hệ T-Đ (2) ảnh hưởng của trạng thái gián đoạn của dòng điện, và biện pháp khống chế nó (3) Tính liên tục và gián đoạn của đồ thị dòng điện (4) Đặc tính cơ của hệ thống T-Đ.
  12. Chương 2: 2.3.1. Mạch tương đương hệ T-Đ và việc điều chỉnh điện áp đầu ra BBĐ R L id d d did ud R d i d L d E d + dt ud EĐ q U U sin cos U cos - d mq do q Hình 2.8: Mạch điện tương Udo U m sin đương của hệ T-Đ q
  13. Chương 2: 2.3.1. Mạch tương đương hệ T-Đ và việc điều chỉnh điện áp đầu ra BBĐ H×nh 2.9: Bé chØnh l­u liªn hîp t¹o bëi hai s¬ ®å cÇu 3 pha Ud = 2,34U2cos ; Ud = 4,68U2cos
  14. Chương 2: 2.3.2. Sự đập mạch của dòng điện chỉnh lưu và các biện pháp hạn chế - Tăng số lần đập mạch của điện áp chỉnh lưu bằng cách tăng số pha, sử dụng sơ đồ cầu và sơ đồ liên hợp. - Tăng điện cảm mạch tải của bộ chỉnh lưu bằng cách lắp bộ điện kháng san bằng trong mạch phần ứng động cơ. - Sử dụng sơ đồ chỉnh lưu có đi ốt không. Giá trị điện cảm của bộ điện kháng san bằng nói chung được chọn theo điều kiện bảo đảm dòng điện liên tục khi tải nhỏ và tốc độ thấp, thông thường cho trước dòng điện cực tiểu Id min (đơn vị đo A), sau đó dùng nó để tính lượng điện cảm tổng cộng Ld (đơn vị đo mH).
  15. Chương 2: 2.3.2. Sự đập mạch của dòng điện chỉnh lưu và các biện pháp hạn chế Giá trị điện cảm tổng cộng Ld (đơn vị đo mH) cần thiết: Đối với sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha điều khiển hoàn toàn: U2 Ld 2,87 Idmin Đối với sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha: U2 Ld 1,46 Id min Đối với sơ đồ chỉnh lưu hình cầu 3 pha: U2 Ld 0,693 Id min
  16. Chương 2: 2.3.3. Tính liên tục và gián đoạn của dòng điện id Id t 0 a id Id t 0 b Hình 2.10: Dạng dòng diện động cơ ở chế độ dòng liên tục (a) và dòng gián đoạn (b)
  17. Chương 2: 2.3.4. Đặc tính cơ của hệ thống tyristo - động cơ điện Trong chế độ dòng điện liên tục, phương trình đặc tính cơ điện của hệ thống T-Đ là: 1 1 q n Ud I d R d ( U m sin cos I d R d ) Ce C e q n n 1 2 3 4 0 5 M, Id Hình 2.10: Đặc tính cơ hệ T-Đ ở chế độ dòng tải liên tục 1< 2< 3< 4< 5
  18. Chương 2: 2.3.4. Đặc tính cơ của hệ thống tyristo - động cơ điện Đường đặc tính cơ điện lúc dòng điện gián đoạn phải dùng hệ phương trình sau đây để biểu diễn: Vùng dòng n gián đoạn ctg 2U2 cos sin  sin e 6 6 n ctg Ce 1 e Vùng dòng liên 0 tục M Mc 3 2U2 Ce n Id cos cos  2 R 6 6 2E d d Đường phân cách Hình 2.11: Đặc tính cơ hệ T-Đ khi làm việc trong hai góc phần tư (tải thế năng)
  19. Chương 2: 2.3.4. Đặc tính cơ của hệ thống tyristo - động cơ điện
  20. Chương 2: 2.4. Chế độ tĩnh của hệ điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều 2.4.1. Chất lượng của hệ thống hở và những vấn đề tồn tại 2.4.2. Hệ điều tốc có phản hồi âm tốc độ và đặc tính tĩnh của hệ ucđ u + đk PR KĐ BĐ CKĐ Đ FT -n - Hình 2.13: Hệ điều tốc vòng kín có phản hồi âm tốc độ
  21. 2.4.2. Hệ điều tốc có phản hồi âm tốc độ và đặc tính tĩnh K .K .K .u K .(R R ).I K.u K .(R R ).I n K§ b § cđ § b - d cđ § b - d 1  .KK§ .K b .K § 1  .K K .(R R ).I n §b - dm 1  .K n n 3 RdId u u E - E n cđ đk b Đ 1 2 KKĐ Kb Ce (-) 1 a b  I I 0 đm d Hình 2.14: Sơ đồ cấu trúc trạng thái ổn định (a) và đặc tính cơ điện (b) của hệ điều tốc vòng kín có phản hồi âm tốc độ 1) Đặc tính hệ hở; 2) Đặc tính hệ kín; 3) Đặc tính giới hạn (khi .K )
  22. 2.4.3. Hệ điều tốc có phản hồi âm điện áp và đặc tính tĩnh ucđ u - + đk - R1 KĐ BĐ U Đ + d - Ud + R2 - Hình 2.15: Hệ điều tốc vòng kín có phản hồi âm điện áp Phương trình đặc tính cơ điện và sai lệch tốc độ: uc® .K K§ .K § .Kb R b n R- .K § .I d n0 n I d 1 .KK§ .Kb 1 .K K§ .K b R b n R- .K § .I ®m 1 .KK§ .Kb
  23. 2.4.3. Hệ điều tốc có phản hồi âm điện áp và đặc tính tĩnh u ucđ v uđk E Ud EĐ n n b K KKĐ Kb Đ 1 (-) (-) (-) n 2 R Rb ư 3 a b I d I I 0 đm d Hình 2.16: Sơ đồ cấu trúc trạng thái ổn định (a) và đặc tính cơ điện (b) của hệ điều tốc vòng kín có phản hồi âm điện áp 1) Đặc tính tự nhiên; 2) Đặc tính hệ kín; 3) Đặc tính hệ thống hở uc® .K K§ .K § .Kb R b n R- .K § .I d n0 n I d 1 .KK§ .Kb 1 .K K§ .K b R b n R- .K § .I ®m 1 .KK§ .Kb
  24. 2.4.4. Hệ điều tốc có phản hồi dương dòng điện và đặc tính tĩnh ucđ - uđk + KĐ BĐ CKĐ Đ I d + - + Rs - Hình 2.17: Hệ điều tốc vòng kín có phản hồi dương dòng điện Phương trình đặc tính: n uc®K§b .K .K Rs R b R -  .K K§b§d .K .K .I  > 0 n Cấm RRRs b u 0 Kb .K K§ 1 Cho Sai lệch tốc độ tại tải định mức: 2 phép  = 0 n Rs Rb R -  .K K§ .K b .K § .I ®m Iđ 0 1 > 2 >0
  25. 2.4.5. Hệ điều tốc có phản hồi âm điện áp-dương dòng điện và đặc tính tĩnh của hệ u cđ R - uđk - 1 I KĐ BĐ Ud d + Đ R - Ud 2 + Rs Hình 2.18: Hệ điều tốc vòng kín có phản hồi âm điện áp và dương dòng điện
  26. 2.4.5. Hệ điều tốc có phản hồi âm điện áp-dương dòng điện và đặc tính tĩnh của hệ u u U E ucđ v đk Eb d Đ n KKĐ Kb KĐ (-) (-) (-) Id U d Rb Rư I  d Hình 2.19: Sơ đồ cấu trúc trạng thái ổn định của hệ điều tốc vòng kín có phản hồi âm điện áp và dương dòng điện KKKuK§ b § c® R b R(1 - KK) K § b  KK K § b n K§ I d 1 KK§ K b 1 K K § K b Rb R- (1 K K § K b )  K K § K b n K§ I ®m 1 KK§ K b
  27. 2.4.6. Hệ điều tốc vòng kín với phản hồi âm tốc độ và âm dòng điện có ngắt 2.4.6.2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống u cđ + uđk -n KĐ BĐ CKĐ Đ FT - + R KN - s + -(Id - Ing) Hình 2.20: Hệ ĐCTĐTĐĐ có phản hồi âm tốc độ và âm dòng điện có ngắt
  28. 2.4.6. Hệ điều tốc vòng kín với phản hồi âm tốc độ và âm dòng điện có ngắt 2.4.6.3. Trường hợp khi các tín hiệu được tổng hợp chung ở khối đầu vào u ucđ v uđk Eb Ud EĐ n KKĐ Kb KĐ (-) (-) (-) (-) n  I Rb+Rs Rư  Id Ing  Hình 2.21: Sơ đồ khối của hệ ĐCTĐTĐĐ có phản hồi âm tốc độ và âm dòng điện có ngắt với các tín hiệu được tổng hợp chung trong khối đầu vào của bộ khuếch đại trung gian
  29. 2.4.6.3. Trường hợp các tín hiệu được tổng hợp chung ở khối đầu vào Phương trình đặc tính: K.u K .(R R ).I - Khi I<0: n c® §b - d 1  .K 1  .K Ku  KI ( K K R R )K - Khi I 0: n c® ng K§ bb - § I 1  K 1  K d n Chỉ có phản hồi tốc độ 1 2 Có cả 2 phản hồi 3 0 0 Iđm Ing Idg3 Idg2 Idg1 Id Hình 2.22: Đặc tính cơ điện của hệ ĐCTĐTĐĐ có phản hồi âm tốc độ và âm dòng có ngắt khi sử dụng khâu tổng hợp chung
  30. 2.4.6. Hệ điều tốc vòng kín với phản hồi âm tốc độ và âm dòng điện có ngắt 2.4.6.4. Trường hợp khi các tín hiệu được tổng hợp riêng rẽ u uđk1 u ucđ v1 v2 uđk Eb Ud EĐ n Kn KI Kb KĐ (-) (-) (-) n  I (-) Rb+Rs Rư  Id Ing  Hình 2.23: Sơ đồ khối của hệ ĐCTĐTĐĐ có phản hồi âm tốc độ và âm dòng điện có ngắt với các tín hiệu được tổng hợp riêng rẽ các tín hiệu vào của hệ
  31. 2.4.6. Hệ điều tốc vòng kín với phản hồi âm tốc độ và âm dòng điện có ngắt 2.4.6.4. Trường hợp khi các tín hiệu được tổng hợp riêng rẽ Tớn hiệu điều khiển bộ biến đổi: (1) uđk = Kn.KI.(ucđ - n) = KKĐ.(ucđ - n) khi Id Ing nhưng khõu thứ nhất của bộ khuếch đại chưa bị bóo hũa. (3) uđk = KI.[Ubh -.(Id – Ing)] khi khõu thứ nhất của bộ khuếch đại bị bóo hũa, với Ubh là giỏ trị điện ỏp đầu ra của khõu khuếch đại thứ nhất khi bị bóo hũa.
  32. 2.4.6. Hệ điều tốc vòng kín với phản hồi âm tốc độ và âm dòng điện có ngắt 2.4.6.4. Trường hợp khi các tín hiệu được tổng hợp riêng rẽ Phương trình đặc tính: + Vùng 1 (đoạn 1): Chỉ có phản hồi âm tốc độ tác động K .K .K .u K .(R R ).I K.u K .(R R ).I n K§ b §c®§ b -d c®§ b -d 1  .KK§ .K b .K § 1  .K 1  .K + Vùng 2 (đoạn 2): Có cả hai phản hồi tác động Ku  K K K I ( K K R R )K n c®I b § ng I bb - § I 1  K 1  K d + Vùng 2 (đoạn 2): Chỉ có phản hồi âm dòng có ngắt tác động nKKKU I b§ bh  KKKI I b § ng (KK  K§ b R b R)KI - § d
  33. 2.4.6. Hệ điều tốc vòng kín với phản hồi âm tốc độ và âm dòng điện có ngắt 2.4.6.4. Trường hợp khi các tín hiệu được tổng hợp riêng rẽ Dạng đường đặc tính cơ điện n u > u >u ucđ1 cđ1 cđ2 cđ3 ucđ2 ucđ3 0 Id 0 Iđm Ing Ibh1 Idg Hình 2.24: Đặc tính cơ điện của hệ ĐCTĐTĐĐ có phản hồi âm tốc độ và âm dòng có ngắt khi sử dụng khâu tổng hợp riêng rẽ
  34. Chương 2 2.4.7. Các bộ phận chủ yếu của hệ thống điều tốc có phản hồi và tính toán thiết kế các tham số ở trạng thái ổn định Tính toán tham số trạng thái ổn định là buớc đầu tiên của thiết kế hệ thống điều khiển tự động, nó được quyết định bởi cấu trúc cơ bản của hệ thống điều khiển, sau đó phải thông qua thiết kế tham số trạng thái động để hệ thống càng hoàn thiện. Trước khi nghiên cứu về phương pháp thiết kế tham số trạng thái ổn định cụ thể, hãy nghiên cứu một ít về một số bộ phận chủ yếu. 2.4.7.1. Bộ khuếch đại thuật toán (Xem tài liệu kỹ thuật điện tử và các tài liệu liên quan khác)
  35. 2.4.7. Các bộ phận chủ yếu của hệ thống điều tốc có phản hồi và tính toán thiết kế các tham số ở trạng thái ổn định 2.4.7.2. Bộ khuếch đại trung gian sử dụng KĐTT Rp Rp ip Rv uv Rv uv - A ur - OA i A ur v OA R + 1a i R v+ + 1 R1b Rv0 R v0 R2 Hình 2.26: Sơ đồ bộ khuếch đại đảo Hình 2.25: Sơ đồ bộ khuếch đại đảo dùng KĐTT có khả năng điều chỉnh dùng KĐTT hệ số khuếch đại R RR ur p ur pRR1 2 p Kp K.p uv R v uv R v R 1b R 2 R v
  36. 2.4.7. Các bộ phận chủ yếu của hệ thống điều tốc có phản hồi và tính toán thiết kế các tham số ở trạng thái ổn định 2.4.7.2. Bộ khuếch đại trung gian sử dụng KĐTT Rv1 R ucđ p -u -n R ucđ r ucđ -ur v2 K K - p p ur - - OA n + Rv1 n Rv2 Rv0 a b c Hình 2.27: Sơ đồ bộ khuếch dùng KĐTT có hai tín hiệu vào: a) Sơ đồ nguyên lý; b) Sơ đồ cấu trúc khi Rv1 Rv2; c) Sơ đồ cấu trúc khi Rv1=Rv2 R v1 ur K p (u cđ  n) với Kp = Rp/Rv1 R v2
  37. 2.4.7. Các bộ phận chủ yếu của hệ thống điều tốc có phản hồi và tính toán thiết kế các tham số ở trạng thái ổn định 2.4.7.3. Hệ số khuếch đại điện áp của bộ chỉnh lưu có điều khiển dùng tiristor Ud Đặc tính tuyến tính hóa gần đúng Kb tg   0 uđk Hình 2.28: Đặc tính vào-ra của bộ chỉnh lưu 2.4.7.4. Ví dụ tính toán tham số trạng thái ổn định (Xem tài liệu)
  38. 2.5. Phân tích trạng thái động và thiết kế hệ thống điều tốc mạch vòng kín có phản hồi 2.5.1. Mô hình toán học trạng thái động của hệ thống điều tốc mạch vòng kín Các bước cơ bản để xây dựng mô hình toán học trạng thái động của hệ thống tuyến tính là: (1) Dựa vào quy luật vật lý của các khâu trong hệ thống lần lượt viết ra phương trình vi phân mô tả trạng thái động của các khâu. (2) Tìm hàm số truyền của các khâu. (3) Xây dựng sơ đồ cấu trúc trạng thái động của hệ thống và tìm ra hàm số truyền của hệ thống.
  39. 2.5.1. Mô hình toán học trạng thái động của hệ thống điều tốc mạch vòng kín 2.5.1.1. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập dId R L URILE I d d d d d d Đ d Mc dt EĐ = Cen GD2 dn Ud EĐ MM  c 375 dt n, M Te = Ld/Rd GD2 R Hình 2.29: Mạch điện tương đương động T d cơ điện một chiều kích từ độc lập m 375Ce C m dId Tm dEĐ Ud EĐ R d (I d T e ) II.d c dt Rd dt I (s) 1/ R E (s) R d d (2.30) Đ d (2.31) Ud (s) EĐ (s) T e s 1 Id (s) I c (s) T m s
  40. 2.5.1. Mô hình toán học trạng thái động của hệ thống điều tốc mạch vòng kín 2.5.1.1. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập Ic(s) I (s) I (s) - E (s) Ud(s) 1/ R d d d R d Đ T s 1 T s - e m EĐ(s) a b Ic(s) I (s) - E (s) n(s) Ud(s) 1/ R d d R d Đ 1 T s 1 T s C - e m e EĐ(s) c Hình 2.30: Sơ đồ cấu trúc trạng thái động động cơ một chiều với kích từ độc lập a/ Sơ đồ cấu trúc cho công thức (2.30) b/ Sơ đồ cấu trúc cho công thức (2.31) c/ Sơ đồ cấu trúc trạng thái động tổng thể của động cơ điện một chiều
  41. 2.5.1. Mô hình toán học trạng thái động của hệ thống điều tốc mạch vòng kín 2.5.1.1. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập Ic(s) a Rd (T e s 1) - n(s) U (s) d 1/ Ce 2 Tm T e s T m s 1 U (s) n(s) d 1/ Ce b 2 Tm T e s T m s 1 Hình 2.31: Đơn giản hoá sơ đồ cấu trúc trạng thái động của động cơ một chiều a/ Ic 0 ; b/ Ic = 0
  42. 2.5.1.2. Bộ chỉnh lưu bán dẫn tiristor Thời điểm thay u đổi giá trị uđk u rc Ud = Kbuđk.1(t-) = Eb uđk1 uđk uđk2 t Ud (s) s WT (s) K b e 0 1 2 Uđk (s) Thời điểm góc điều  khiển thay đổi U (s) K W (s) d b Hình 2.32: Đồ thị minh họa sự chậm trễ của sự thay T Uđk (s) s 1 đổi góc điều khiển so với sự thay đổi uđk
  43. 2.5.1. Mô hình toán học trạng thái động của hệ thống điều tốc mạch vòng kín 2.5.1.3. Bộ khuếch đại tỷ lệ và máy phát tốc độ Uđk (s) UFT (s) K p  Uv (s) n(s) 2.5.1.4. Mô hình toán học và hàm số truyền của hệ thống điều tốc mạch vòng kín Ic(s) Rd (T e s 1) U (s) - n(s) U (s) v U (s) K U (s) K cđ K đk b d Đ p s 1 T T s2 T s 1 - m e m n(s)  Hình 2.34: Sơ đồ cấu trúc trạng thái động hệ thống điều tốc mạch vòng kín
  44. 2.5.1. Mô hình toán học trạng thái động của hệ thống điều tốc mạch vòng kín 2.5.1.3. Bộ khuếch đại tỷ lệ và máy phát tốc độ Hàm số truyền hệ thống hở: K Wh (s) 2 ( s 1)(Tm T e s T m s 1) trong đó K= Kp Kb / Ce. Cho Ic = 0, hàm số truyền mạch vòng kín của hệ thống điều tốc sẽ là: KK/Cp b e ( s 1)(T T s2 T s 1) KKK W (s) m e m p b Đ k KK/C 2 p b e (s 1)(T m T e s T m s 1) K 1 2 s 1)(Tm T e s T m s 1) KKKp b Đ 1 K T T T (T  ) T  m es3 m e s 2 m s 1 1 K 1 K 1 K
  45. Chương 2: 2.5.2. Điều kiện ổn định Từ công thức hàm truyền kín có thể rút ra phương trình đặc trưng của hệ thống điều tốc mạch vòng kín có phản hồi âm tốc độ là: T T T (T  ) T  m e ss3 m e s 2 m s 1 0 1 K 1 K 1 K Dạng tổng quát của nó là: 3 2 a0s + a1s + a2s + a3 = 0 Dựa vào tiêu chuẩn ổn định của hệ thống cấp III, điều kiện cần và đủ để hệ ổn định: a0 > 0, a1 > 0, a2 > 0, a3 > 0, a1a2 - a0a3 > 0
  46. Chương 2: 2.5.2. Điều kiện ổn định Hệ số các số hạng của phương trình đặc tính hiển nhiên phải lớn hơn 0, vì vậy điều kiện ổn định chỉ có: T(T)TT T   m em m e 0, 1 K 1 K 1 K hoặc: (Te+)(Tm+) > (1+K)Te sau khi biến đổi ta thu được: T (T  ) 2 K m e Te Thông thường khi thiết kế chọn được KKĐ đủ để thỏa mãn điều kiện về sai lệch tĩnh thì hệ không ổn định. Để hệ có thể làm việc được cần phải thực hiện hiệu chỉnh cho hệ ổn định.
  47. Chương 2: 2.5. Phân tích trạng thái động và thiết kế hệ thống điều tốc mạch vòng kín có phản hồi 2.5.3. Hiệu chỉnh trạng thái động - thiết kế bộ điều chỉnh PI Trong hệ thống điều tốc truyền động điện, thường dùng nhất là hiệu chỉnh song song (phản hồi) và nối tiếp, trong đó hiệu chỉnh nối tiếp là tương đối đơn giản, có thể dễ dàng tiến hành bằng cách sử dụng bộ khuếch đại thuật toán với các mạch bổ sung cần thiết bằng các phần tử R và C, khi yêu cầu chất lượng động không thật cao, nói chung đều có thể đạt được. Trong phần này chỉ xem xét phương án hiệu chỉnh nối tiếp.
  48. Chương 2: 2.5.3.1. Yêu cầu chung của hệ thống điều khiển đối với đặc tính tần số logarit hệ hở Khi thiết kế khâu hiệu chỉnh hệ thống điều tốc, công cụ nghiên cứu chủ yếu là đồ thị Bode (Bode Diagram), đó là đường tiệm cận của đường đặc tính tần số logarit vòng hở. Phương pháp vẽ nó đơn giản, có thể đưa ra nhanh chóng chính xác thông tin về tính ổn định và khả năng dự trữ của hệ thống, hơn nữa nó còn đánh giá được một cách tổng quát chất lượng tĩnh và động của hệ thống kín. Chính vì điều này mà đồ thị Bode là một phương pháp sử dụng phổ biến trong thiết kế và nghiên cứu hệ thống điều khiển.
  49. Chương 2: 2.5.3.1. Yêu cầu chung của hệ thống điều khiển đối với đặc tính tần số logarit hệ hở Khi thiết kế khâu hiệu chỉnh hệ thống điều tốc, công cụ nghiên cứu chủ yếu là đồ thị Bode (Bode Diagram), đó là đường tiệm cận của đường đặc tính tần số logarit vòng hở. Phương pháp vẽ nó đơn giản, có thể đưa ra nhanh chóng chính xác thông tin về tính ổn định và khả năng dự trữ của hệ thống, hơn nữa nó còn đánh giá được một cách tổng quát chất lượng tĩnh và động của hệ thống kín. Chính vì điều này mà đồ thị Bode là một phương pháp sử dụng phổ biến trong thiết kế và nghiên cứu hệ thống điều khiển.
  50. Chương 2: 2.5.3.1. Yêu cầu chung của hệ thống điều khiển đối với đặc tính tần số logarit hệ hở Trong đồ thị Bode, chỉ tiêu dùng để đo mức độ ổn định của hệ thống là độ dự trữ góc pha và độ dự trữ hệ số khuếch đại L biểu thị bằng dB (dexi Ben). Thường yêu cầu: = 30o 60o, L>6 dB L(dB) đoạn tần thấp đoạn trung đoạn tần cao tần -20dB/dec (rad/s) c Hình 2.35: Đồ thị Bode của hệ điều khiển tự động
  51. 2.5.3.1. Yêu cầu chung của hệ thống điều khiển đối với đặc tính tần số logarit hệ hở Đồ thị Bode có thể phản ánh tính năng thông qua 4 đặc điểm: (1) Đoạn trung tần lấy độ dốc -20 dB/dec cắt qua trục hoành (L()=0), nếu đoạn này chiếm độ rộng dải tần đủ lớn, thì tính ổn định của hệ thống tốt. (2) Tần số cắt c càng cao thì độ tác động nhanh của hệ thống càng tốt. (3) Độ nghiêng của đoạn dải tần thấp ít dốc, hệ số khuếch đại cao thể hiện độ chính xác trạng thái ổn định của hệ thống tốt (tức là sai lệch tĩnh nhỏ, phạm vi điều tốc rộng). (4) Đoạn cao tần suy giảm càng nhanh, tức là độ dốc của đoạn đặc tính cao tần càng lớn, thể hiện khả năng của hệ thống chống nhiễu cao tần càng mạnh.
  52. 2.5.3.2. Đặc tính tần số logarit hệ hở của hệ thống nguyên thuỷ Hàm số truyền hệ hở của hệ thống điều tốc vòng kín, khi chưa đưa vào bộ điều chỉnh là: K Wh (s) 2 ( s 1)(Tm T e s T m s 1) 2 Thông thường, Tm > 4Te, nên số hạng (TmTes +Tms+1) có hai nghiệm thực âm, đặt chúng là -1/T1 và -1/T2. Cũng có nghĩa là, có thể chuyển số hạng này thành dạng hai thừa số: 2 TmTes +Tms+1 = (T1s+1)(T2s+1) Do đó hàm số truyền mạch vòng hở trở thành: K Wh (s) ( s 1)(Ts1 1)(Ts 2 1)
  53. 2.5.3.2. Đặc tính tần số logarit hệ hở của hệ thống nguyên thuỷ L(dB) 60 -20 40 -40 L 20 20lgK (s-1) c1 (rad) (s-1) 0 Hình 2.36: Đặc tính tần số logarit mạch hở của hệ thống điều tốc mạch vòng kín
  54. 2.5.3.3. Thiết kế hiệu chỉnh nối tiếp của bộ điều chỉnh PI Phần trước đã nêu, trong hệ thống điều tốc mạch vòng kín thường ưu tiên xét phương án hiệu chỉnh nối tiếp. Bộ hiệu chỉnh nối tiếp thực hiện nhờ bộ khuếch đại thuật toán có thể có 3 loại bộ điều chỉnh là tỷ lệ vi phân (PD), tỷ lệ tích phân (PI) và tỷ lệ vi tích phân (PID): bộ điều chỉnh PD có đặc tính vượt trước, nâng cao được độ dự trữ ổn định và đủ độ nhạy (độ tác động nhanh), nhưng độ chính xác trạng thái ổn định lại bị ảnh hưởng; bộ điều chỉnh PI có đặc tính chậm sau có thể bảo đảm độ chính xác trạng thái ổn định, nhưng phải hạn chế độ nhạy để đảm bảo tính ổn định của hệ thống; còn bộ điều chỉnh PID là khâu hiệu chỉnh có được ưu điểm của cả hai loại, có thể nâng cao toàn diện tính năng điều khiển của hệ thống, nhưng mạch điện và cách thử nghiệm lại phức tạp hơn.
  55. 2.5.3.3. Thiết kế hiệu chỉnh nối tiếp của bộ điều chỉnh PI Hệ thống điều tốc nói chung lấy yêu cầu ổn định và độ chính xác làm đầu, yêu cầu đối với độ nhạy đặt sau, vì vậy thường dùng bộ điều chỉnh PI; trong hệ thống tuỳ động, độ tác động nhanh là yêu cầu chính, thường dùng bộ điều chỉnh PD và PID. Rp C Mạch điện của bộ điều chỉnh PI sử dụng bộ i uv Rv p - khuếch đại thuật toán được mô tả trên hình ur A OA iv 2.37. Vì A là điểm "nối mát ảo", nên có thể + viết: uv = ivRv Rv0 1 u i R i dt r p pC p i = -i Hình 2.37: Bộ điều chỉnh tỷ lệ - v p tích phân (PI) R 1 1 u (p u udt) (Ku udt) r v v pi v v RRCv v i
  56. 2.5.3.3. Thiết kế hiệu chỉnh nối tiếp của bộ điều chỉnh PI Từ đó có thể thấy, điện áp đầu ra ur của bộ điều chỉnh PI là do hai bộ phận tỷ lệ và tích phân cộng lại mà thành, trong đó: Kpi = Rp/Rv là hệ số khuếch đại của bộ phận tỷ lệ của bộ điều chỉnh PI; i = RvC là hằng số thời gian tích phân của bộ điều chỉnh PI. Khi điều kiện đầu bằng 0, thực hiện phép biến đổi Laplace, rồi biến đổi ta được (bỏ qua dấu trừ trong các biểu thức trên): K s 1 Ur (s) 1 pi i Wpi (s) K pi Uv (s) i s  i s Đặt 1 = Kpii, thì hàm số truyền ở đây có thể viết thành dạng: 1s 1  1 s 1 Wpi (s) K pi is  1 s trong đó 1 = Kpii = RpC là hằng số thời gian của bộ điều chỉnh PI.
  57. 2.5.3.3. Thiết kế hiệu chỉnh nối tiếp của bộ điều chỉnh PI Với điều kiện đầu bằng 0 và đầu vào là hàm bước nhảy, đặc tính thời gian của điện áp đầu ra bộ điều chỉnh PI được thể hiện trên hình 2.38. Từ hình vẽ có thể uv ur thấy rõ ý nghĩa vật lý của khâu Urm hiệu chỉnh tỷ lệ tích phân. Khi ur đột ngột đặt điện áp uv tại đầu vào, thì điện áp đầu ra sẽ đột uv uv ngột tăng lên Kpiuv, nhằm giữ 0 t vững tác dụng điều khiển tăng Hình 2.38: Quan hệ vào ra của bộ điều PI tốc nhất định trên): khi tín hiệu vào là hàm bước nhảy
  58. 2.5.3.3. Thiết kế hiệu chỉnh nối tiếp của bộ điều chỉnh PI Mạch hạn chế biên độ: DZ1 DZ2 Rp C Rp C + M RP1 uv Rv uv Rv D1 - - ur Rlim ur OA OA + + D2 R RP R v0 N 2 v0 - Hình 2.39: Mạch điện hạn chế biên độ Hình 2.40: Mạch điện hạn chế ngoài dùng đi ốt biên độ áp trong dùng ổn áp
  59. 2.5.3.3. Thiết kế hiệu chỉnh nối tiếp của bộ điều chỉnh PI Đặc tính tần logarit của khâu PI: Khi thiết kế cụ thể bộ điều L(dB) chỉnh PI, trước tiên phải vẽ -20dB/dec 1 1 K   (s-1) ra đường đặc tính tần số pi i 1 1 logarit của nó. Xét tới trong 0dB/dec (rad) Kp i (s-1) hệ thống nguyên thuỷ đã 0 bao gồm cả bộ điều chỉnh tỷ lệ với hệ số khuếch đại Kp, bây giờ đổi thành bộ điều Hình 2.41: Đặc tính tần số logarit bộ điều chỉnh PI chỉnh PI, như vậy ta thêm vào hệ thống nguyên thuỷ thêm một bộ phận mới có hàm số truyền tương ứng là: 1 Kpi i s 1 Wpi (s) Kp K p i s
  60. 2.5.4. Hệ thống điều chỉnh tốc độ không có sai số tĩnh và quy luật điều khiển tích phân và tích phân tỷ lệ Phần trước đã chỉ ra rằng với hệ thống điều tốc mạch vòng kín sử dụng bộ điều chỉnh tỷ lệ (khuếch đại) thiết kế theo chỉ tiêu thoả mãn độ chính xác trạng thái ổn định thì trong trạng thái động hệ có thể không ổn định. Sau khi dùng bộ điều chỉnh tích phân tỷ lệ thay thế cho bộ điều chỉnh tỷ lệ, có thể làm cho hệ thống ổn định và đảm bảo độ dự trữ ổn định, vấn đề này được giải quyết xong. Từ phần này ta sẽ cho thấy, bộ điều chỉnh PI không những có thể làm cho hệ thống ổn định mà còn có thể nâng cao chất lượng tĩnh. Trong phần này cho thấy, sau khi thay thế bằng bộ điều chỉnh PI, trên lý thuyết hoàn toàn triệt bỏ được sai số tốc độ trạng thái ổn định (triệt tiêu sai lệch tĩnh), thực hiện được hệ thống điều tốc không có sai số tĩnh
  61. 2.5.4. Hệ thống điều chỉnh tốc độ không có sai số tĩnh và quy luật điều khiển tích phân và tích phân tỷ lệ 2.5.4.1. Bộ điều chỉnh tích phân và quy luật điều khiển tích phân 1 1 1 u idt u dt u dt r v v CRCv i trong đó i = RvC - hằng số thời gian tích phân C u u L(dB) v r -20dB/dec Urmax u R (s-1) v v u - r ur OA (rad) (s-1) + uv uv R v0 0 t a b c Hình 2.43: Bộ điều chỉnh tích phân: a) Sơ đồ nguyên lý; b) Tín hiệu đầu ra khi uv là hàm bước nhảy; c) Đồ thị Bode
  62. 2.5.4. Hệ thống điều chỉnh tốc độ không có sai số tĩnh và quy luật điều khiển tích phân và tích phân tỷ lệ 2.5.4.1. Bộ điều chỉnh tích phân và quy luật điều khiển tích phân Với giá trị ban đầu của ur bằng 0, dưới tác dụng của đầu vào có dạng bước nhảy, lấy tích phân uv, sẽ được đường đặc tính thời gian của bộ điều chỉnh tích phân (hình 2.43b). u v ur t i Hàm số truyền của bộ điều chỉnh tích phân là (bỏ qua dấu trừ trong các biểu thức trên): Ur (s) 1 Wi (s) Uv (s) i s
  63. 2.5.4. Hệ thống điều chỉnh tốc độ không có sai số tĩnh và quy luật điều khiển tích phân và tích phân tỷ lệ 2.5.4.1. Bộ điều chỉnh tích phân và quy luật điều khiển tích phân Nếu dùng bộ điều chỉnh tích phân, thì điện áp đầu ra uđk là tích phân đầu vào, theo biểu thức (2.45), nên có (đã bỏ qua dấu trừ): 1 u u dt đk v i Khi điều kiện đầu khác 0, còn phải thêm vào điện áp ban đầu uđk0 thì điện áp đầu ra bộ điều chỉnh sẽ là: 1 u u dt u đk v đko i
  64. 2.5.4.1. Bộ điều chỉnh tích phân và quy luật điều khiển tích phân ucđ uv ucđ 0 t 0 t 0 t M u uđkmax M c Mc2 đk c Mc2 Mc1 Mc1 0 t 0 t 0 t n n a n n1=n2 uv 0 t 0 t 0 t u u v u v u v2 v1 uđkf 0 t uđk 0 t u t đk2 uđk 0 uđk u uđk2 đk1 u b đk1 0 t 0 t Hình 2.44: Quá trình động của Hình 2.45: Quá trình động đầu Hình 2.46: Quá trình động của hệ hệ thống điều tốc có sai lệch ra và đầu vào của bộ điều thống điều tốc không có sai lệch tĩnh khi thay đổi tải chỉnh tích phân tĩnh đột ngột gia tải
  65. 2.5.4. Hệ thống điều chỉnh tốc độ không có sai số tĩnh và quy luật điều khiển tích phân và tích phân tỷ lệ 2.5.4.2. Quy luật điều khiển tỷ lệ tích phân ở trên ta đã phân tích hệ thống điều tốc không có sai số tĩnh, đã trình bày rõ điều khiển tích phân có nhiều ưu điểm hơn hẳn so với điều khiển tỷ lệ, nhưng mặt khác về độ tác động nhanh khi điều khiển thì điều khiển tích phân lại không bằng điều khiển tỷ lệ, chẳng hạn, cùng tác dụng tại đầu vào hàm số bậc thang thì đầu ra của bộ điều chỉnh tỷ lệ sẽ lập tức thích nghi, còn đầu ra của bộ điều chỉnh tích phân lại chỉ có thể biến đổi từ từ (hình 2.43b). Do vậy, nếu cần độ chính xác trạng thái ổn định cao lại cần thích nghi trạng thái động nhanh, thì phải làm như thế nào? Chỉ cần kết hợp 2 loại quy luật trên thì sẽ được, đây là điều khiển tỷ lệ tích phân.
  66. 2.5.4.2. Quy luật điều khiển tỷ lệ tích phân Hình 2.47 mô tả quá trình động của đầu uv vào và đầu ra bộ điều chỉnh tỷ lệ tích phân. a Giả thiết sai lệch điện áp đầu vào u có v 0 t dạng như đồ thị hình 2.47a, thì đồ thị đầu ra phần tích phân tỷ lệ uđkp và uv tỷ lệ uđk uđk=uđkp+uđki thuận với nhau, phần tích phân uđki là uđki đường cong tích phân của uv, điện áp u đầu ra u của bộ điều chỉnh PI là tổng đkp đk b 0 t uđkp+uđki của 2 bộ phận này. Có thể thấy, uđk vừa có tính năng tác động nhanh, lại có Hình 2.47: Quá trình động đầu khả năng triệt tiêu sai lệch tĩnh của hệ vào, đầu ra của bộ điều chỉnh thống điều tốc. tỷ lệ tích phân
  67. 2.5.4.3. Phân tích sai lệch ở trạng thái ổn định a/ Sai lệch ở trạng thái ổn định khi điều khiển tỷ lệ Ic(s) Rd (T e s 1) U (s) U (s) - n(s) cđ v U (s) K U (s) K K đk b d Đ p s 1 T T s2 T s 1 - m e m a n(s)  -Ic(s) n(s) + KĐ Rd (T e s 1) 2 Tm T e s T m s 1 - b Kb Kp  s 1 Hình 2.48: Sơ đồ cấu trúc trạng thái động hệ thống điều tốc mạch vòng kín sử dụng bộ điều chỉnh tỷ lệ: a) Trường hợp chung, b) Khi ucđ = 0
  68. 2.5.4.3. Phân tích sai lệch ở trạng thái ổn định a/ Sai lệch ở trạng thái ổn định khi điều khiển tỷ lệ 1 / C e n (s) T T s2 T s 1 m e m K Ic (s)R d (T e s 1) 1 2 (s 1)(TTsm e Ts m 1) KĐ ( s 1) 2 (Tss 1)(TTs m l Ts m 1) K R d I(s)c (s  1)(Ts e 1) C e n(s) 2 (s 1)(TTsm e Ts m 1) K R Id (  s 1)(T s 1) cC e n lims n(s) lim e s 0 s 0 2 ( s 1)(Tm T e s T m s 1) K IRKIR c d Đ c d Ce (1 K) 1 K
  69. 2.5.4.3. Phân tích sai lệch ở trạng thái ổn định b/ Sai lệch ở trạng thái ổn định khi điều khiển tích phân -I (s) c + K n(s) R (T s 1) Đ d e T T s2 T s 1 - m e e K b 1  s 1 is Hình 2.49: Sơ đồ cấu trúc bộ điều tốc vòng kín sử dụng bộ điều chỉnh tích phân (ucđ= 0)
  70. 2.5.4.3. Phân tích sai lệch ở trạng thái ổn định b/ Sai lệch ở trạng thái ổn định khi điều khiển tích phân 1/ Ce n(s) T T s2 T s 1 m e m K/C Ic (s)R d (T e s 1) b e 1 2 is(  s s 1)(TTs m e Ts m 1) 1 s(  s 1) C i e 2 Kb is(  s 1)(T m T e s T m s 1) Ce KĐ i s(  s 1) 2 is(  s 1)(T m T e s T m s 1)  K b KĐ
  71. 2.5.4.3. Phân tích sai lệch ở trạng thái ổn định b/ Sai lệch ở trạng thái ổn định khi điều khiển tích phân I Với: I (s) c c s R I (s)d  s(  s 1)(T s 1) cC i e I (s)K R  s(  s 1)(T s 1) n(s) e c Đ d i e K 2 2 b is(  s 1)(T m T e s T m s 1)  K b K Đ is(  s 1)(T m T e s T m s 1) Ce R Id  s(s  1)(Ts 1) cC i e n lims n(s) lime 0 s 0 s 0 2 Kb is(s  1)(TTs m e Ts m 1) Ce
  72. 2.5.4.3. Phân tích sai lệch ở trạng thái ổn định c/ Sai lệch ở trạng thái ổn định khi điều khiển tỷ lệ tích phân -I (s) c K n(s) R (T s 1) + Đ d e 2 Tm T e s T e s 1 - K s 1 Kb pi i  s 1 is Hình 2.50: Sơ đồ cấu trúc bộ điều tốc vòng kín sử dụng bộ điều chỉnh tỷ lệ tích phân (ucđ= 0) R I(s)d   s(s  1)(Ts 1) cC i e n (s) e 2 K b is(s  1)(TTs m e Ts m 1) (K pi  i s 1) C e
  73. c/ Sai lệch ở trạng thái ổn định khi điều khiển tỷ lệ tích phân R Id  s(  s 1)(T s 1) cC i e n lims n(s) lime 0 s 0 s 0 2 Kb is(  s 1)(T m T e s T m s 1) (K pi  i s 1) Ce d/ Quan hệ giữa sai lệch ở trạng thái ổn định và cấu trúc hệ thống Khi xem xét quá trình 3 trạng thái kể trên, đồng thời so sánh với hình 2.48, hình 2.49 và hình 2.50, dễ chứng minh được rằng, chỉ cần trên đường vào hệ thống điều khiển trước điểm gây nhiễu có chứa khâu tích phân, thì tác động của nhiễu sẽ không gây ra sai số trạng thái ổn định. Nếu khâu tích phân xuất hiện phía sau điểm gây nhiễu, nó không thể triệt tiêu sai số tĩnh. Bởi vì lúc này toán tử s trong khâu tích phân không thể xuất hiện ở tử số trong biểu thức n(s), lúc lấy giới hạn s 0, sẽ không thể làm cho n biến thành 0.
  74. 2.5.4.4. Ví dụ về hệ thống điều tốc không có sai lệch tĩnh và tính toán sai lệch tĩnh Hình 2.51 là một ví dụ về hệ thống điều tốc không có sai lệch tĩnh. Để triệt tiêu sai số tĩnh trong hệ dùng bộ điều chỉnh tích phân tỷ lệ, đồng thời dùng phản hồi âm dòng điện có ngắt để hạn chế dòng điện trong chế độ động. CBD là bộ cảm biến dòng xoay chiều (máy biến dòng) phối hợp với bộ chỉnh lưu đi ốt CL1 và chiết áp WRI để tạo ra tín hiệu phản hồi dòng I, khi dòng điện vượt quá dòng điện ngắt mạch Ing, I cao hơn điện áp xuyên thủng của bóng ổn áp DZ, làm cho tranzitor Tr mở bão hòa, thì điện áp đầu ra uđk của bộ điều chỉnh PI tiến gần đến 0, điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu tiristor giảm xuống đột ngột, đạt được mục đích hạn chế dòng điện.
  75. 2.5.4.4. Ví dụ về hệ thống điều tốc không có sai lệch tĩnh và tính toán sai lệch tĩnh  CL1 DZ WR CBD Tr I I + Rp C CK ucđ Rv1 - FX WR1 OA = BĐ + R v2 + Ud Đ CKĐ Rv0 - -n FT Hình 2.51: Một ví dụ về hệ thống điều tốc không có sai lệch tĩnh
  76. 2.5.4.4. Ví dụ về hệ thống điều tốc không có sai lệch tĩnh và tính toán sai lệch tĩnh Khi dòng điện động cơ điện nhỏ dưới giá trị dòng điện ngắt, sơ đồ cấu trúc trạng thái ổn định của hệ thống nói trên thể hiện trên hình 2.52, trong đó trong ô vuông đặc trưng cho bộ điều chỉnh PI không còn dùng hệ số khuếch đại để biểu thị, thường phải vẽ đường đặc tính đầu ra của nó để thể hiện rõ tác dụng tích phân tỷ lệ. RdId u - ucđ vđ uđk Eb EĐ 1 n Kb Ce (-)  Hình 2.52: Sơ đồ cấu trúc trạng thái ổn định hệ thống điều tốc không có sai số tĩnh (Id < Ing)
  77. 2.5.4.4. Ví dụ về hệ thống điều tốc không có sai lệch tĩnh và tính toán sai lệch tĩnh R R p1 n ' p1 Kp R v0 Rp C uv Rv - ur OA + Id Rv0 0 Ing Hình 2.53: Đường đặc tính tĩnh của Hình 2.54: Mạch điện bộ điều chỉnh PI hệ thống điều tốc không có sai lệch gần đúng tĩnh có bộ điều chỉnh PI