2 差值电流回愤补偿系统方块图

    为了更清楚地表示一个自动控制系统中各组成环节间的相互影响和信号联系，便于系统的分析研究，用方块图来表示控制系统的组成。差值电流回馈补偿系统的方块图如图2所示。图2中，K2为检测绕组的传递函数；G2为功放增益；G3为补偿绕组传递函数；G4为电导增益；G5为补偿绕组增益。

图2 差值电流回馈补偿系统方块图

   2.1 差值电流补偿回路的各级传递函数

    2.1.1 检测绕组的传递函数

    检测回路的输入输出特性见图3。补偿回路开环特性随着直流磁势的增加趋于饱和，由于一次被测直流磁势绝大部分被二次直流磁势自动平衡掉，剩余磁势很小，补偿回路的开环特性可近似看成一条过原点的直线。以(I1W1/W2－I2s)为横坐标x，以U为纵坐标y，可得：y＝0.14461x。

图3 检测回路的输入输出特性

    2.1.2  PID控制系统

    输出的电流经过运算放大及驱动环节得到所需的补偿电流磁势I2eWe，运算放大环节在自动控制系统中属于比例控制。比例控制的最大缺点是存在余差，当对控制质量有更高要求时，就需要在比例控制基础上，再加上能消除余差的积分控制作用。微分控制系统中即使偏差很小，只要出现变化趋势，就可马上进行控制，有超前控制的特点，因此本文在差值电流补偿回路中采用PID控制器。PID反馈电路如图4所示，它既能快速进行控制，又能消除余差，具有较好的控制性能。比例积分微分控制规律为：。

图4 PID反馈电路

    PID运算电路的工作过程如下：当输入信号Ii有一阶跃变化时，一开始CD、C1，相当于短路，输入信号突跳至微分作用最大值。继而随着对CD的充电，负反馈电压逐渐升高，输出电流I0逐渐衰减下来。与此同时，CI也被充电，随着CI两端电压逐渐增加，负反馈作用逐渐减小，输出电流I0又慢慢上升。在Ii阶跃作用下，PID输出特性曲线见图5。

图5 PID调节器输出动态特性