电流环复合控制的小知识

西门子公司的数字直流调速装置的电流环就是反馈和前馈相结合的复合控制方式的典型例子（见图11-17）。

图11-17 带有前馈控制的电流环功能框图

在电势恒定的条件下，变流器在空载电流断续的条件下触发特性恶化（见图11-18）。为了补偿电枢电流断续范围内因触发角加大对于电流调节的影响，数字控制系统的电流环采用带有电动势预控补偿的电流闭环控制。这种控制把晶闸管触发角分为静态分量和动态分量。触发角的静态分量与电动势E_a（或者转速）有关，通过前馈计算触发角开环设定。触发角度的动态分量是电枢电流调节器（PI）调节器的输出量。反馈控制和前馈控制相结合，缩短了触发角控制的响应时间，尤其是有效地提高了电流断续区域内的响应速度。

在电动势恒定的条件下，变流器的触发角α与电枢回路参数、电枢电动势E_a、进线交流线电压有效值U_2l以及变流器输出直流电流的平均值I_d有关。其基本公式源于平均整流电压方程：

在电枢回路的时间常数一定的条件下，触发角静态分量的计算公式为

电流的平均值为

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式中的系数为

式中 θ——导通角，三相桥式整流电路当θ=π/3时，电流连续；

U_2l——交流进线的线电压有效值；

I_dn——整流电流平均值的额定值，相当于电动机的额定电流。

根据经验，大多数晶闸管整流器的临界连续电流标幺值为30%左右。数字式控制系统根据优化过程得到电枢回路的电阻值和电感值，利用上述公式，得到预控的触发角移相信号的静态分量；而电流调节器的输出值作为触发角移相信号的动态分量。

这种前馈技术加快电枢电流的动态响应速度，使电流的响应时间达到6～9ms。

图11-18 利用电流给定值做前馈控制触发角的曲线