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(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的電機(jī)來(lái)說(shuō)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(cè)的方法有電阻檢測(cè)、光耦檢測(cè)等各種不同的檢測(cè)方法，本系統(tǒng)采用磁平衡原理實(shí)現(xiàn)的霍爾元件檢測(cè)電流的方法，檢測(cè)電源母線(xiàn)電路電流。采用的元器件為霍爾效應(yīng)磁場(chǎng)補(bǔ)償式電流傳感器，此器件被國(guó)際上推薦為電力電子線(xiàn)路中的關(guān)鍵電流檢測(cè)器件。它把磁放大器、互感器、霍爾元件和電子線(xiàn)路的思想集成一體，具有測(cè)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(chǎng)補(bǔ)償”。被測(cè)量的原邊磁場(chǎng)同測(cè)量繞組里的測(cè)量磁動(dòng)勢(shì)，時(shí)時(shí)補(bǔ)償為零。即鐵心里面實(shí)際沒(méi)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(shì)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(shì)能不平衡時(shí)，霍爾元件上就會(huì)產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)，此磁動(dòng)勢(shì)作為以±15Y外加電源供電的差分放大器的輸入信號(hào)，放大器的輸出電流即為傳感器的測(cè)量電流，自動(dòng)迅速地恢復(fù)磁動(dòng)勢(shì)平衡，即霍爾輸出總保持為零。這樣，測(cè)量電流的波形忠實(shí)地反映了原邊被測(cè)電流的波形，其大小只是一個(gè)匝比的關(guān)系。

具體說(shuō)來(lái)，霍爾效應(yīng)磁場(chǎng)補(bǔ)償式電流傳感器具有以下優(yōu)點(diǎn)：

它克服了傳統(tǒng)的電流取樣元件受規(guī)定頻率、規(guī)定波形的限制及不適應(yīng)功率變頻發(fā)展，波形常不標(biāo)準(zhǔn)的缺點(diǎn)。它響應(yīng)頻率的帶寬為0～100kHz，對(duì)任何波形，特別是含有直流分量的信號(hào)都可以迅速響應(yīng)，符合電力電子技術(shù)，包括變頻調(diào)速、斬波調(diào)速等工作頻率向高頻化前進(jìn)的現(xiàn)實(shí)需要。

它的響應(yīng)速度可以達(dá)到1μS以?xún)?nèi)，這是采用電子線(xiàn)路，特別是采用高遷移率半導(dǎo)體材料制成的霍爾元件的結(jié)果。它巧妙地利用電磁耦合，而磁動(dòng)勢(shì)平衡又不靠電磁感應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此徹底甩開(kāi)電磁元件時(shí)間常數(shù)以若干毫秒計(jì)的響應(yīng)障礙，取得了成功。

繼承了互感器原副邊可靠絕緣的優(yōu)點(diǎn)，提供了模數(shù)轉(zhuǎn)換的機(jī)會(huì)。測(cè)量信號(hào)既忠實(shí)反映了被測(cè)信號(hào)，又與之完全隔離。這個(gè)被測(cè)信號(hào)既可以輸人到模擬式儀表，又可以轉(zhuǎn)化為數(shù)字顯示。經(jīng)過(guò)兩次處理，還可以作為反饋信號(hào)輸給自動(dòng)化裝置進(jìn)行自動(dòng)控制，又可以以數(shù)字形式同計(jì)算機(jī)接口。

通過(guò)磁場(chǎng)補(bǔ)償，鐵心內(nèi)的磁通保持為零，致使傳感器的尺寸、重量顯著減少，使用方便。另一方面，它也就具各了很強(qiáng)的電流過(guò)載能力。通過(guò)輸人電流在傳感器上的繞圈的方法，還可以提高更小電流的測(cè)量精度。

本系統(tǒng)的電流環(huán)主要采用PD控制，具體框圖如圖1所示。

圖1 電流環(huán)控制原理圖

通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)定電壓，而調(diào)節(jié)輸出固定電流，不同的設(shè)定電壓輸出不同的電流。由于本節(jié)采用的霍爾電流傳感器LTS25 NP對(duì)應(yīng)的電壓輸出最小為2.5V，也即零安培電流對(duì)應(yīng)2.5V輸出電壓，且每增加IA電流，霍爾對(duì)應(yīng)的輸出電壓只增加零點(diǎn)幾伏，因此霍爾檢測(cè)輸出先得減去2.5V的基準(zhǔn)電壓，再把差值電壓放大，才能精確地敏感電流的瞬時(shí)變化，以使電流環(huán)快速地修正電流的變化，進(jìn)而輸出恒定的電流值。式（5-7）為其傳遞函數(shù)：

Uo=［-（Herout-2.5）*k1+Uset］*K2*（K3+K4*S） （5-7）

控制電路用于把ML4425的下三橋與上三橋相與，進(jìn)而產(chǎn)生可調(diào)的PWM換相邏輯信號(hào)，控制逆變橋正確導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。