- 頭條鄭州輕工業大學科研人員提出一種誤差自校正混合脈寬調制方法2023-02-15 作者：申永鵬、王前程 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語針對基于傳統空間矢量脈寬調制方法的單電流傳感器相電流重構存在不可觀測區域，且無法實現零點漂移校正問題，鄭州輕工業大學電氣信息工程學院、湖南大學電氣與信息工程學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《電工技術學報》上撰文，提出了一種誤差自校正混合脈寬調制（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域各載波周期內的零矢量，并對互補有效電壓矢量進行動態電流雙采樣，在消除電流不可觀測區域的同時，實現了電流零點漂移量的自檢測和自校正。
在高性能交流電驅動系統中，實現對三相電壓源型逆變器（Voltage Source Inverter, VSI）負載電流的實時控制至關重要。通常，將分流器或霍爾傳感器等電流傳感器安裝于VSI交流輸出側來采集相電流信息，以實現閉環控制；同時也可以安裝于直流母線側，以實現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成本，又因傳感器間的不一致性影響電驅動系統的控制性能。單電流傳感器操作（Single Current Sensor Operation, SCSO）相電流重構技術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，實現了相電流的單傳感器采集，降低了系統成本，同時也消除了多傳感器不一致性對系統性能的影響，是電驅動控制領域的研究熱點。
SCSO技術的主要難點在于：①在扇區邊界和低調制區域，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轉換時間等參數的限制，存在電流不可觀測區域；②由于基準電壓漂移、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，嚴重影響了控制系統性能。根據電流傳感器的安裝位置不同，SCSO技術可分為直流母線采樣法和多支路采樣法兩大類。
SCSO相電流重構技術分類總結如圖1所示。
圖1 SCSO相電流重構技術分類
針對基于傳統空間矢量脈寬調制方法的單電流傳感器相電流重構存在不可觀測區域，且無法實現零點漂移校正問題，鄭州輕工業大學電氣信息工程學院、湖南大學電氣與信息工程學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《電工技術學報》上撰文，提出了一種誤差自校正混合脈寬調制（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域各載波周期內的零矢量，并對互補有效電壓矢量進行動態電流雙采樣，在消除電流不可觀測區域的同時，實現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動控制系統上進行了實驗驗證。實驗結果表明，該方法保證了一個周期內PWM波的對稱性，延續了SVPWM良好的動靜態特性。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誤差，提高了電流重構精度，最大重構誤差小于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動器、并網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《電工技術學報》，論文標題為“誤差自校正混合脈寬調制策略”。本課題得到國家自然科學基金項目和河南省科技攻關項目的支持。
