電流環(huán)指的是電流反饋系統(tǒng)，環(huán)指的是伺服系統(tǒng)中反饋信號接受與處理的環(huán)節(jié)，它們主要的作用是使誤差越來越少，使控制精度更高更準(zhǔn)確更迅速并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，主要為了通過提高電流的穩(wěn)定性能來提高系統(tǒng)的性能。

電流環(huán)一般是變頻器內(nèi)部的，以電流互感器作為測量反饋元件，作為矢量控制時(shí)的電流源;而速度環(huán)一般是用外接的旋轉(zhuǎn)編碼器為反饋單元的，為變頻器的矢量運(yùn)算提供轉(zhuǎn)速信號，位置環(huán)與速度環(huán)方式一樣。電流環(huán)是通過實(shí)時(shí)檢測電流信號并進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、電力電子及電機(jī)驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域 [1]。其核心架構(gòu)包含電流傳感器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行單元，通過比例積分(PI)或比例微分(PD)算法實(shí)現(xiàn)電流精準(zhǔn)控制，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間可達(dá)0.5ms以下。在直流調(diào)速系統(tǒng)中，電流環(huán)作為內(nèi)環(huán)與轉(zhuǎn)速環(huán)構(gòu)成雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，能有效抑制負(fù)載擾動(dòng)并限制電樞過電流;在逆變器控制領(lǐng)域，電容電流反饋方案可使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度提升30%以上。現(xiàn)代電流環(huán)設(shè)計(jì)引入有源阻尼機(jī)制，通過虛擬電阻配置顯著增強(qiáng)抗干擾能力。

電流環(huán)是通過實(shí)時(shí)檢測電流信號并進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、電力電子及電機(jī)驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域 [1]。其核心架構(gòu)包含電流傳感器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行單元，通過比例積分(PI)或比例微分(PD)算法實(shí)現(xiàn)電流精準(zhǔn)控制，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間可達(dá)0.5ms以下。在直流調(diào)速系統(tǒng)中，電流環(huán)作為內(nèi)環(huán)與轉(zhuǎn)速環(huán)構(gòu)成雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)，能有效抑制負(fù)載擾動(dòng)并限制電樞過電流;在逆變器控制領(lǐng)域，電容電流反饋方案可使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度提升30%以上?，F(xiàn)代電流環(huán)設(shè)計(jì)引入有源阻尼機(jī)制，通過虛擬電阻配置顯著增強(qiáng)抗干擾能力。有源阻尼技術(shù)通過在反饋路徑引入虛擬電阻(R_active=12.1Ω)，使永磁同步電機(jī)電流跟蹤速度提升15%。離散電流環(huán)設(shè)計(jì)采用雙采樣預(yù)測算法補(bǔ)償時(shí)延效應(yīng)，在550 000r/min超高速工況下仍保持穩(wěn)定。HART協(xié)議兼容型方案通過疊加數(shù)字調(diào)制信號，在維持4~20mA模擬傳輸?shù)耐瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷 [1]。

電流環(huán)是一種量測電流的裝置，能夠從變壓器的電流環(huán)出口量測輸出的無功功率及電流。它以不變環(huán)路的形式，把變壓器的輸出通過一定斷面積的線圈束以抵消變壓器的漏感，將其開環(huán)單元與變壓器相互連接，以監(jiān)測變壓器內(nèi)部的電流變化。

1. 電流環(huán)的定義：電流環(huán)也稱為磁路環(huán)，它是用來表示或檢測變壓器內(nèi)部電流變化的系統(tǒng)，由一組密封的銅箔繞組組成。它通過稱為“回路”的環(huán)線束，將變壓器的直接輸出通過一定斷面積的線圈束以抵消變壓器的漏感，并將其開環(huán)單元與變壓器連接起來，以實(shí)現(xiàn)電流及功率的監(jiān)測。

2. 電流環(huán)的作用：電流環(huán)的作用是量測變壓器內(nèi)部電流變化，由于變壓器本身在電流、功率頻帶內(nèi)存在一定的延遲，因此，電流環(huán)的應(yīng)用使得變壓器的控制更加精確，而且還可以結(jié)合其他監(jiān)測系統(tǒng)提高變壓器的可靠性。

3. 電流環(huán)的結(jié)構(gòu)：電流環(huán)主要由密封的銅箔繞組交錯(cuò)而成，箔繞組的內(nèi)部包含一定斷面積的線圈束，它以不變環(huán)路的形式，將變壓器的輸出通過一定斷面積的線圈束以抵消變壓器的漏感，并將其開環(huán)單元與變壓器相互連接，以實(shí)現(xiàn)電流及功率的監(jiān)測。此外，電流環(huán)的結(jié)構(gòu)可以被設(shè)計(jì)成同步式或儲(chǔ)能式。

4. 電流環(huán)的應(yīng)用：電流環(huán)在工業(yè)中被廣泛應(yīng)用，它以不變環(huán)路的形式，測量變壓器內(nèi)部電流變化，以精確控制變壓器的輸出。它還可以通過量測輸出功率及電流，為機(jī)器控制和自動(dòng)控制裝置提供參考基準(zhǔn)。此外，電流環(huán)還用于對單相變流器、變頻調(diào)速器等設(shè)備進(jìn)行電流控制的監(jiān)測和調(diào)節(jié)工作。

5. 電流環(huán)的優(yōu)缺點(diǎn)：電流環(huán)是一種敏感可靠的電流量測裝置，可以在變壓器內(nèi)部準(zhǔn)確測量及控制電流，并通過量測輸出功率及電流，為機(jī)器控制和自動(dòng)控制裝置提供參考基準(zhǔn)。但電流環(huán)設(shè)計(jì)復(fù)雜，安裝不便，而且價(jià)格也相對較高，由于反饋電路和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)會(huì)降低電流環(huán)的可靠性，使得它的全局穩(wěn)定性也有所降低。

有源阻尼技術(shù)通過在反饋路徑引入虛擬電阻(R_active=12.1Ω)，使永磁同步電機(jī)電流跟蹤速度提升15%。離散電流環(huán)設(shè)計(jì)采用雙采樣預(yù)測算法補(bǔ)償時(shí)延效應(yīng)，在550 000r/min超高速工況下仍保持穩(wěn)定。HART協(xié)議兼容型方案通過疊加數(shù)字調(diào)制信號，在維持4~20mA模擬傳輸?shù)耐瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷 [1]。

電流環(huán)是使電機(jī)以恒定的電流運(yùn)轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生恒定的加速力矩。這對于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的電機(jī)來說比較重要，它可以使電機(jī)一直以固定的電流驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)電流不會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)速的升高下降。

要進(jìn)行電流控制，首先必須時(shí)刻監(jiān)控電機(jī)工作電流，因此電流傳感器是伺服系統(tǒng)中的一個(gè)重要元件，它的精度和動(dòng)態(tài)性能直接影響著系統(tǒng)的低速性能和快速性。電流檢測的方法有電阻檢測、光耦檢測等各種不同的檢測方法，本系統(tǒng)采用磁平衡原理實(shí)現(xiàn)的霍爾元件檢測電流的方法，檢測電源母線電路電流。采用的元器件為霍爾效應(yīng)磁場補(bǔ)償式電流傳感器，此器件被國際上推薦為電力電子線路中的關(guān)鍵電流檢測器件。它把磁放大器、互感器、霍爾元件和電子線路的思想集成一體，具有測量、反饋、保護(hù)的三重功能。實(shí)際是有源電流互感器，它最巧妙的構(gòu)思是“磁場補(bǔ)償”。被測量的原邊磁場同測量繞組里的測量磁動(dòng)勢，時(shí)時(shí)補(bǔ)償為零。即鐵心里面實(shí)際沒有磁通，因而其體積可以做得很小，而不用擔(dān)心鐵心飽和，也不用擔(dān)心頻率、諧波的影響。它的磁動(dòng)勢能補(bǔ)償原理就是利用霍爾效應(yīng)的作用，當(dāng)二者磁動(dòng)勢能不平衡時(shí)，霍爾元件上就會(huì)產(chǎn)生磁動(dòng)勢，此磁動(dòng)勢作為以±15Y外加電源供電的差分放大器的輸入信號，放大器的輸出電流即為傳感器的測量電流，自動(dòng)迅速地恢復(fù)磁動(dòng)勢平衡，即霍爾輸出總保持為零。這樣，測量電流的波形忠實(shí)地反映了原邊被測電流的波形，其大小只是一個(gè)匝比的關(guān)系。

綜上所述，電流環(huán)是一種量測電流的裝置，以不變環(huán)路的形式，將變壓器的輸出通過一定斷面積的線圈束以抵消變壓器的漏感，并將其開環(huán)單元與變壓器相互連接，以監(jiān)測變壓器內(nèi)部的電流變化。電流環(huán)的應(yīng)用使得變壓器的控制更加精確，并可以通過量測輸出功率及電流，為機(jī)器控制和自動(dòng)控制裝置提供參考基準(zhǔn)。但是由于反饋電路和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)會(huì)影響電流環(huán)的可靠性，使其全局穩(wěn)定性就會(huì)受到影響。