郑州轻工业大学科研人员提出一种误差自校正混合脉宽调制方法

中国电工技术学会活动专区

CES Conference

阅读提示：本文约 1100 字

在高性能交流电驱动系统中，实现对三相电压源型逆变器（Voltage Source Inverter, VSI）负载电流的实时控制至关重要。通常，将分流器或霍尔传感器等电流传感器安装于VSI交流输出侧来采集相电流信息，以实现闭环控制；同时也可以安装于直流母线侧，以实现过载保护和直流短路保护。

然而，多个电流传感器既增加系统成本，又因传感器间的不一致性影响电驱动系统的控制性能。单电流传感器操作（Single Current Sensor Operation, SCSO）相电流重构技术通过对直流母线或特定桥臂瞬时电流的分时刻采集，并将其映射至不同的相电流，实现了相电流的单传感器采集，降低了系统成本，同时也消除了多传感器不一致性对系统性能的影响，是电驱动控制领域的研究热点。

SCSO技术的主要难点在于：①在扇区边界和低调制区域，由于有效电压矢量作用时间过短，受运算放大器压摆率、A/D转换时间等参数的限制，存在电流不可观测区域；②由于基准电压漂移、运算放大器零点漂移等因素造成的电流检测误差，会扩大至ABC三相，严重影响了控制系统性能。根据电流传感器的安装位置不同，SCSO技术可分为直流母线采样法和多支路采样法两大类。

SCSO相电流重构技术分类总结如图1所示。

图1 SCSO相电流重构技术分类

针对基于传统空间矢量脉宽调制方法的单电流传感器相电流重构存在不可观测区域，且无法实现零点漂移校正问题，郑州轻工业大学电气信息工程学院、湖南大学电气与信息工程学院的研究人员申永鹏、王前程、王延峰、袁小芳、李海林，在2022年第14期《电工技术学报》上撰文，提出了一种误差自校正混合脉宽调制（Error Self-correcting Mixed Pulse Width Modulation, ESM-PWM）方法，通过采用两个互补有效电压空间矢量代替不可观测区域各载波周期内的零矢量，并对互补有效电压矢量进行动态电流双采样，在消除电流不可观测区域的同时，实现了电流零点漂移量的自检测和自校正。

图2 实验平台

研究人员在三相两电平逆变器交流电驱动控制系统上进行了实验验证。实验结果表明，该方法保证了一个周期内PWM波的对称性，延续了SVPWM良好的动静态特性。电流自校正策略一定程度上消除了电流零点漂移引入的重构误差，提高了电流重构精度，最大重构误差小于3.57%。另外，由于引入互补有效电压矢量代替零矢量，相电流THD略有提升，但仍保持在4.02%以下。

他们最后指出，该方法适用于交流电机驱动器、并网逆变器等由三相两电平桥式逆变电路作为主电路的电力电子装置，可在减少电流传感器使用数量的同时，提升电流检测精度。

本文编自2022年第14期《电工技术学报》，论文标题为“误差自校正混合脉宽调制策略”。本课题得到国家自然科学基金项目和河南省科技攻关项目的支持。

阅读全文

扫码参会 FAFEE 2022

（点击上方文字，访问会议官网）

2022年11月3日-5日 武汉

中国电工技术学会

新媒体平台

学会官方微信

电工技术学报

CES电气

学会官方B站

CES TEMS

今日头条号

学会科普微信

新浪微博

抖音号

☎️ 《电工技术学报》：010-63256949/6981；邮箱：dgjsxb@vip.126.com ☎️ 《电气技术》：010-63256943；邮箱：dianqijishu@126.com ☎️ 《中国电工技术学会电机与系统学报（CES TEMS）》：电话：010-63256823；邮箱：cestems@126.com ☎️ 编务：010-63256994 ☎️ 订阅：010-63256817 ☎️ 商务合作：010-63256867/6838