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在高性能交流電驅(qū)動系統(tǒng)中，實現(xiàn)對三相電壓源型逆變器（Voltage Source Inverter, VSI）負(fù)載電流的實時控制至關(guān)重要。通常，將分流器或霍爾傳感器等電流傳感器安裝于VSI交流輸出側(cè)來采集相電流信息，以實現(xiàn)閉環(huán)控制；同時也可以安裝于直流母線側(cè)，以實現(xiàn)過載保護和直流短路保護。

然而，多個電流傳感器既增加系統(tǒng)成本，又因傳感器間的不一致性影響電驅(qū)動系統(tǒng)的控制性能。單電流傳感器操作（Single Current Sensor Operation, SCSO）相電流重構(gòu)技術(shù)通過對直流母線或特定橋臂瞬時電流的分時刻采集，并將其映射至不同的相電流，實現(xiàn)了相電流的單傳感器采集，降低了系統(tǒng)成本，同時也消除了多傳感器不一致性對系統(tǒng)性能的影響，是電驅(qū)動控制領(lǐng)域的研究熱點。

SCSO技術(shù)的主要難點在于：①在扇區(qū)邊界和低調(diào)制區(qū)域，由于有效電壓矢量作用時間過短，受運算放大器壓擺率、A/D轉(zhuǎn)換時間等參數(shù)的限制，存在電流不可觀測區(qū)域；②由于基準(zhǔn)電壓漂移、運算放大器零點漂移等因素造成的電流檢測誤差，會擴大至ABC三相，嚴(yán)重影響了控制系統(tǒng)性能。根據(jù)電流傳感器的安裝位置不同，SCSO技術(shù)可分為直流母線采樣法和多支路采樣法兩大類。

SCSO相電流重構(gòu)技術(shù)分類總結(jié)如圖1所示。

圖1 SCSO相電流重構(gòu)技術(shù)分類

針對基于傳統(tǒng)空間矢量脈寬調(diào)制方法的單電流傳感器相電流重構(gòu)存在不可觀測區(qū)域，且無法實現(xiàn)零點漂移校正問題，鄭州輕工業(yè)大學(xué)電氣信息工程學(xué)院、湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院的研究人員申永鵬、王前程、王延峰、袁小芳、李海林，在2022年第14期《電工技術(shù)學(xué)報》上撰文，提出了一種誤差自校正混合脈寬調(diào)制（Error Self-correcting Mixed Pulse Width Modulation, ESM-PWM）方法，通過采用兩個互補有效電壓空間矢量代替不可觀測區(qū)域各載波周期內(nèi)的零矢量，并對互補有效電壓矢量進行動態(tài)電流雙采樣，在消除電流不可觀測區(qū)域的同時，實現(xiàn)了電流零點漂移量的自檢測和自校正。

圖2 實驗平臺

研究人員在三相兩電平逆變器交流電驅(qū)動控制系統(tǒng)上進行了實驗驗證。實驗結(jié)果表明，該方法保證了一個周期內(nèi)PWM波的對稱性，延續(xù)了SVPWM良好的動靜態(tài)特性。電流自校正策略一定程度上消除了電流零點漂移引入的重構(gòu)誤差，提高了電流重構(gòu)精度，最大重構(gòu)誤差小于3.57%。另外，由于引入互補有效電壓矢量代替零矢量，相電流THD略有提升，但仍保持在4.02%以下。

他們最后指出，該方法適用于交流電機驅(qū)動器、并網(wǎng)逆變器等由三相兩電平橋式逆變電路作為主電路的電力電子裝置，可在減少電流傳感器使用數(shù)量的同時，提升電流檢測精度。

本文編自2022年第14期《電工技術(shù)學(xué)報》，論文標(biāo)題為“誤差自校正混合脈寬調(diào)制策略”。本課題得到國家自然科學(xué)基金項目和河南省科技攻關(guān)項目的支持。