Bài giảng môn học Tổng hợp hệ điện cơ 1

BÀI GIẢNG MÔN HỌC TỔNG HỢP HỆ ĐIỆN CƠ 1 Khoa Điện - Bộ môn TĐH Trường Đại học KTCN Thái Nguyên 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. 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) + - FK n Trạng thái động cơ quay thuận Trạng thái hãm quay thuận n2 n1 n3 Hình 2.1: Hệ thống điều tốc một chiều dùng hệ máy phát - động cơ (F-Đ) + (-) - (+) UF Đ ĐK+ - CKF Bộ khuếch đại CKĐ + - M Trạng thái động cơ quay ngược Trạng thái hãm quay ngược n4 n5 Hình 2.2: Đặc tính cơ hệ F- Đ Mc 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) Ud Đ = CKĐ + +  CL FX CK Hình 2.3: Hệ thống điều tốc một chiều dùng hệ chỉnh lưu tiristor - động cơ (T-Đ) - - 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 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 XĐK - = + + T Hình 2.5: Hệ thống điều tốc một chiều dùng xung áp - động cơ một chiều (hệ XA-Đ) ut Đ CKĐ -Mạch khóa - Ud D0 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 Ud U tđ Tck t0 0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 TB 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) đ TB d d đ d ck t U U U t fU T     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. 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. 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)  Ud Đ CKĐ + CK Xung ápLọc CL XĐK - = + Hình 2.7: Hệ thống điều tốc một chiều dùng chỉnh lưu đi ốt +xung áp - động cơ một chiều (hệ XA-Đ) - 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. Chương 2: 2.3.1. Mạch tương đương hệ T-Đ và việc điều chỉnh điện áp đầu ra BBĐ d d d d d d di u R i L E dt    Rd Ld EĐ + - id ud d m do q U U sin cos U cos q       q  Hình 2.8: Mạch điện tương đương của hệ T-Đ do mU U sin q   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 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). 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: 2 d d min U L 2,87 I  2 d d min U L 1, 46 I  2 d d min U L 0,693 I  Đối với sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha: Đối với sơ đồ chỉnh lưu hình cầu 3 pha: Chương 2: 2.3.3. Tính liên tục và gián đoạn của dòng điện id t Id 0 a id Hình 2.10: Dạng dòng diện động cơ ở chế độ dòng liên tục (a) và dòng gián đoạn (b) t Id 0 b 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:  d d d m d d e e 1 1 q n U I R ( U sin cos I R ) C C q        n 1 n 0 M, Id 2 3 4 5 Hình 2.10: Đặc tính cơ hệ T-Đ ở chế độ dòng tải liên tục 1<2<3<4<5 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:   ctg 2 ctg e 2U cos sin sin e 6 6 n C 1 e                             M Vùng dòng gián đoạn Vùng dòng liên tục n 0 e2 d d d C n3 2U I cos cos 2 R 6 6 2E                         Đường phân cách Hình 2.11: Đặc tính cơ hệ T-Đ khi làm việc trong hai góc phần tư (tải thế năng) Mc Chương 2: 2.3.4. Đặc tính cơ của hệ thống tyristo - động cơ điện 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 + Hình 2.13: Hệ điều tốc vòng kín có phản hồi âm tốc độ CKĐKĐ BĐ Đ uđk -n - FT PR 2.4.2. Hệ điều tốc có phản hồi âm tốc độ và đặc tính tĩnh KKĐ ucđ Kb 1 Ce RdId - nuđk Eb EĐ n 3 2 n K b cđ b cđ b K b K .K .K .u K .(R R ).I K.u K .(R R ).I n 1 .K .K .K 1 .K           § § § - d § - d § § bK .(R R ).In 1 .K      § - dm 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  )  (-) 0 IdIđm ba 1 2.4.3. Hệ điều tốc có phản hồi âm điện áp và đặc tính tĩnh KĐ uđk ucđ - -Ud R1 + - R2 Đ + - BĐ + Ud 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:  b b 0 b b u .K .K .K R n R .K .I n n I 1 .K .K 1 .K .K            c® K§ § - § d d K§ K§ b b R n R .K .I 1 .K .K         - § ®m K§ 2.4.3. Hệ điều tốc có phản hồi âm điện áp và đặc tính tĩnh KKĐ uv uđk Eb  Rư Ud nEĐ Id ucđ (-) (-) (-) Hình 2.16: Sơ đồ cấu trúc trạng thái ổn định (a) và đặc tính cơ điện (b) của Kb Rb KĐ n 0 IdIđm b 1 2 3 n a 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  b b 0 b b u .K .K .K R n R .K .I n n I 1 .K .K 1 .K .K            c® K§ § - § d d K§ K§ b b R n R .K .I 1 .K .K          - § ®m K§ 2.4.4. Hệ điều tốc có phản hồi dương dòng điện và đặc tính tĩnh KĐ uđk ucđ + Id Rs - - ĐBĐ + - + Hình 2.17: Hệ điều tốc vòng kín có phản hồi dương dòng điện CKĐ  sn u .K .K R R R .K .K .K .I    c® K§ b b - K§ b § dPhương trình đặc tính:  = 0 n 2 1 Iđ1 > 2 >0 Cấm  > 0 Cho phép 0 s 0 R R R K .K     b u b K§  sn R R R .K .K .K .I    b - K§ b § ®m Sai lệch tốc độ tại tải định mức: 2.4.5. Hệ điều tốc có phản hồi âm điện áp-dương dòng điện và đặc tính tĩnh của hệ KĐ uđk ucđ -Ud R1 - R2 Đ - + BĐ + UdId Hình 2.18: Hệ điều tốc vòng kín có phản hồi âm điện áp và dương dòng điện Rs 2.4.5. Hệ điều tốc có phản hồi âm điện áp-dương dòng điện và đặc tính tĩnh của hệ KKĐ Kb uv uđk Eb  Rb Rư Ud KĐ nEĐ Id ucđ (-) (-) (-)  Id Ud 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 K b b K b K K b K b K K K u R R (1 K K ) K K n K I 1 K K 1 K K          § § c® - § § b § d § § b K b K K b R R (1 K K ) K K n K I 1 K K        - § § b § ®m § 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 CKĐKĐ BĐ Đ uđk -n ucđ + - FT + -(Id - Ing) Rs +-KN Hình 2.20: Hệ ĐCTĐTĐĐ có phản hồi âm tốc độ và âm dòng điện có ngắt 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 KKĐ Kb uv uđk Eb Rb+Rs Rư Ud KĐ nEĐucđ (-) (-) n (-)(-) I 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  Id  Ing 2.4.6.3. Trường hợp các tín hiệu được tổng hợp chung ở khối đầu vào n Chỉ có phản hồi tốc độ 1 Phương trình đặc tính: - Khi I<0: b K.u K .(R R ).I n 1 .K 1 .K        c® § - d - Khi I0: ng b Ku KI ( K K R R )K n I 1 K 1 K           c® K§ b - § d 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 Ing Idg1 Id 0 Iđm Có cả 2 phản hồi 2 3 0 Idg2Idg3 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 KI Kb uv1 uđk Eb  Rb+Rs Rư Ud KĐ nEĐ I ucđ (-) (-) (-)(-) Kn uv2 uđk1 n I 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 d  Ing 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. (2) uđk = KI.[ Kn (ucđ - n) -.(Id – Ing)] 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. 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 b b b K b K .K .K .u K .(R R ).I K.u K .(R R ).I n 1 .K .K .K 1 .K 1 .K             § § c® § - d c® § - d § § + Vùng 2 (đoạn 2): Có cả hai phản hồi tác động I b ng b Ku K K K I ( K K R R )K n I 1 K 1 K           c® § I b - § d + Vùng 2 (đoạn 2): Chỉ có phản hồi âm dòng có ngắt tác động I b I b ng bn K K K U K K K I ( K K R R )K I     § bh § K§ b - § d 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 ucđ1 ucđ2 ucđ1> ucđ2 >ucđ3 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 Ibh1 Idg Id0 Iđm 0 Ing ucđ3 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) 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 + - Rv Rp uv ur OA Aiv iv+ ip + - Rv Rp uv ur OA A R1 R1a R1b Rv0 Hình 2.25: Sơ đồ bộ khuếch đại đảo dùng KĐTT pr p v v Ru K u R    Rv0 Hình 2.26: Sơ đồ bộ khuếch đại đảo dùng KĐTT có khả năng điều chỉnh hệ số khuếch đại R2 p pr 1 2 p v v 1b 2 v R Ru R R K . u R R R R       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 + - Rv2 Rp -n ur OA Rv1ucđ ucđ Kp - Rv1 R n -ur ucđ Kp - n -ur 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 Rv0 v2 a b c v1 r p cđ v2 R u K (u n) R     với Kp = Rp/Rv1 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 K tg  uđk  0 Hình 2.28: Đặc tính vào-ra của bộ chỉnh lưu b 2.4.7.4. Ví dụ tính toán tham số trạng thái ổn định (Xem tài liệu) 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. 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 EĐ = Cen Ud EĐ Mc n, M Id Rd Ld d d d d d Đ dI U R I L E dt    2 c GD dn M M 375 dt    Hình 2.29: Mạch điện tương đương động cơ điện một chiều kích từ độc lập Te = Ld/Rd 2 d m e m GD R T 375C C  d d Đ d d e dI U E R (I T ) dt    m Đd c d T dE I I . R dt   d d d Đ e I (s) 1/ R (2.30) U (s) E (s) T s 1    dĐ d c m RE (s) (2.31) I (s) I (s) T s   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 Ud(s) - EĐ(s) Id(s) Id(s) - EĐ(s) Ic(s) a bIc(s) d e 1/ R T s 1 d m R T s 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 Ud(s) - EĐ(s) Id(s) - EĐ(s) n(s) c d e 1/ R T s 1 d m R T s e 1 C 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 a Ud(s) - Ic(s) n(s) d eR (T s 1) 1/ C Hình 2.31: Đơn giản hoá sơ đồ cấu trúc trạng thái động của động cơ một chiều a/ Ic  0 ; b/ Ic = 0 e 2 m e mT T s T s 1  b Ud(s) n(s) e 2 m e m 1/ C T T s T s 1  2.5.1.2. Bộ chỉnh lưu bán dẫn tiristor Thời điểm thay đổi giá trị uđku urc t 0 uđk uđk1 uđk2 1 2  Thời điểm góc điều khiển  thay đổi Ud = Kbuđk.1(t-) = Eb sd T b đk U (s) W (s) K e U (s)   d bU (s) KW (s)   Hình 2.32: Đồ thị minh họa sự chậm trễ của sự thay đổi góc điều khiển so với sự thay đổi uđk T đkU (s) s 1  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 đk p v U (s) K U (s)   FTU (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) Hình 2.34: Sơ đồ cấu trúc trạng thái động hệ thống điều tốc mạch vòng kín Ud(s) - n(s) Kp  Ucđ(s) n(s) - Uv(s) Uđk(s) d eR (T s 1) bK s 1  Đ 2 m e m K T T s T s 1  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: h 2 m e m K W (s) ( s 1)(T T s T s 1)      trong đó K= Kp Kb / Ce. Cho Ic = 0, hàm số truyền mạch vòng kín của hệ thống điều tốc sẽ là: K K / Cp b e 2 p b Đm e m k 2 p b e s m e m 2 m e m K K K( s 1)(T T s T s 1) W (s) K K / C ( 1)(T T s T s 1) K 1 s 1)(T T s T s 1)                  p b Đ 3 2m e m e m K K K 1 K T T T (T ) T s s s 1 1 K 1 K 1 K             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: 3 2m e s m e mT T T (T ) Ts s s 1 0 1 K 1 K 1 K             Dạng tổng quát của nó là: a0s 3 + a1s 2 + 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 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: m e m emT (T ) T TT 0, 1 K 1 K 1 K           hoặc: (Te+)(Tm+) > (1+K)Te sau khi biến đổi ta thu được: 2 m e e T (T ) K T       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. 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. 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