電流控電壓源的原理是什麼呢？

01-21

電流控電壓源的內部原理是什麼呢？
為什麼電壓會被電流控制，這種控制一定是線性的嘛？有沒有可能U＝kI2，即產生非線性關係呢？
在校學生，對此產生了疑問，但課本和網路上沒能找到滿意的答案，求助大神們(?&> &

題主的這個問題，與實際工程密切相關。

我們來看一個例子：

上圖中，右側的電阻R其實是熔融的玻璃液，或者錫槽中的錫液，或者其它什麼高溫導電液體。現在我們要控制它的溫度。雖然圖中我們看到了溫度反饋，但這個溫度只是導電介質外側的空氣溫度而已，只能作為參考值。

我們知道，導電體的溫度與流過它的發熱功率成比例，也即：

$P=UI=frac{U^{2} }{R} =I^{2} R$

雖然我們控制電壓也能控制溫度，但因為電壓基本上是恆定的，所以在實際工程中，大多將電流I來作為控制量。

另外，我們從測控系統的前向通道看，它通過電流互感器採集了電流值。由於電流會因為控制角的原因，會出現波形缺失。因此採集到的電流值必須經過變換，得到一個電壓Uin，且Uin與電流I的有效值成正比。

如此一來，我們看到了，在這個模型中，輸入值是電壓Uin，而輸出控制量卻是電流I的平方，也即：

$I^{2} =K_{P} (U_{0}-U_{IN}) +K_{D} frac{d(U_{0}-U_{IN} ) }{dt} +K_{I} int_{0}^{T} (U_{0}-U_{IN} )dt$

這裡的U0-Uin是偏差。偏差越大，電流I的平方就越大，發熱量P自然也越大。

其中的Kp、Kd和Ki是比例係數、微分係數和積分係數，也即PID控制。

那麼有沒有完全符合題主主題的電流控制的直流電壓源呢？當然有，電解池的電壓源就是。此電壓源輸出的電流必須相對準確，而電壓則要根據工藝條件來確定。當電壓值確定後，用電流變送器檢測輸出電流，並將電流控制在相對準確的數值上。

另外，我們家裡的斷路器（也即空氣開關），它具有過載保護和短路保護兩種線路保護方式。我們來看它的曲線，如下：

這裡的輸入信號是線路中的電流，而測控則是按 $t=frac{K}{I^{2} }$ 來整定的。也因此，這種曲線叫做斷路器的反時限特性曲線。

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對於學生來說，在課餘去看一些有關工業控制的導論類書籍，很開竅。看後能明白自己所學的東西是幹什麼用的，如何使用，裡面的技術要點是什麼。這些對於學好相關課程有一定的幫助。

電流控制電壓信號，該電壓信號實際沒有啥驅動能力，加個跟隨器就成了。