誤差自校正混合脈寬調制策略

申永鵬 王前程 王延峰 袁小芳 李海林

誤差自校正混合脈寬調制策略

申永鵬1王前程1王延峰1袁小芳2李海林1

（1. 鄭州輕工業大學電氣信息工程學院 鄭州 450002 2. 湖南大學電氣與信息工程學院 長沙 410000）

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，提出一種誤差自校正混合脈寬調制方法，通過在不可觀測區域各載波周期插入兩個互補有效電壓空間矢量代替零電壓矢量，為電流傳感器提供可靠的采樣窗口，消除了電流不可觀測區域。同時，通過對互補有效電壓矢量進行動態電流雙采樣，實現電流零點漂移量的自檢測和自校正。實驗工況下所提方法重構相電流誤差小于3.57%，相電流總諧波畸變率低于4.02%，可為控制系統提供可靠的重構相電流。

直流母線 相電流重構 誤差自校正 空間矢量脈寬調制 誤差自校正混合脈寬調制

0 引言

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[1-6]。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[7]。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[8-9]。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。

針對直流母線相電流重構方法，文獻[10]提出一種三態脈寬調制（Three-State Pulse Width Modu- lation, TSPWM）方法，使用3個相鄰的開關狀態構成參考電壓，一定程度上縮小了不可觀測區域，同時減小了共模電壓。為了提高不可觀測區域相電流重構的精度，文獻[11]采用了電壓矢量修正和伴隨系統參數識別的預估狀態觀測器兩種方法。文獻[12]中重構相電流狀態可以通過正弦曲線擬合觀測器進行估計，整個過程中不引入額外的負載參數。然而，基于空間矢量脈寬調制（Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM）的重構方法增加了動態電流響應噪聲含量，減小了線性調制區域。文獻[13]提出基于測量矢量插入法（Measurement Vector Insertion Method, MVIM）的單電流傳感器方法，通過在脈沖寬度調制（Pulse Width Modulation, PWM）載波末尾插入有效矢量來獲得短暫的測量窗口，并由電流調節器引入虛擬有源電阻反饋來消除干擾[14]，實現了不可觀測區域內的相電流重構。基于修改逆變器開關狀態，文獻[15]在過調制區域完成相電流重構，同時分析實測相電流與重構相電流之間重構誤差產生的原因并提出相應解決方案[16]。利用PWM波形移相法，可增加電流觀測窗口時長，同時降低逆變器輸入電流中的諧波含量，從而進一步減小其平均值的波動[17]。文獻[18]提出了一種在低調制區域調節PWM波占空比的同時延長有效電壓矢量持續時間的新方法。它通過延長有效電壓矢量作用時間并插入其互補矢量來代替零矢量，從而滿足最小電流觀測窗口時長的要求。文獻[19]提出了一種具有在線電流補償功能的相電流重構方法，用空間電壓矢量臨界區域替代傳統不可觀測區域，避免了不可觀測區域周期性出現問題，實現了無漂移三相電流控制。文獻[20]通過平移基本空間電壓矢量改變PWM波形，在未增加開關損耗基礎上，完成在不可觀測區域相電流重構，輸出參考電壓矢量幅值和相位不變，負載相電流引入諧波含量較小。

將三相VSI中多條支路（支路數為2及以上）穿過霍爾傳感器，實現在零電壓矢量作用時獲取電流信息，稱為多支路采樣法[21-24]。文獻[21]利用零電壓矢量采樣法（Zero Voltage Vector Sampling Method, ZVVSM），通過將VSI兩條支路穿過同一個霍爾傳感器，實現零電壓矢量作用時間段電流采樣，保證了在低調制區域完成相電流重構。在ZVVSM方法基礎上，文獻[22]提出一種直流漂移抑制方法，利用陷波濾波器估計采樣電流中直流漂移分量，從而補償霍爾傳感器的直流漂移誤差。文獻[23]提出一種多位置耦合采樣法，在不改變PWM信號的情況下，通過將低調制區域和扇區邊界的電流重構死區移向空間矢量六邊形輪廓，避免了開關次數的增加。文獻[24]利用單電流傳感器耦合多條支路，減小了傳統相電流重構方法不可觀測區域，討論了不同支路間的耦合情況，得出最優安裝位置，降低了多支路采樣法的實現難度。所提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，本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。最后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。所提出的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。

1 直流母線SCSO原理

傳統SVPWM方法下，當參考電壓矢量ref位于扇區邊界和低調制區域時，存在有效電壓矢量作用時間過短而不滿足電流采樣所需時間的情況，基本電壓矢量作用空間平面如圖2所示，這些區域定義為不可觀測區域。將完成采樣所需最短時間稱為最小電流觀測窗口時長min，即

式中，tdead為死區時間；ton為導通時間；trise為電流突變時上升時間；tsr為電流穩定前的振蕩時間；tA/D為A/D轉化時間[25]。

VSI驅動系統由6個絕緣柵雙極型晶體管（Insu- lated Gate Bipolar Transistor, IGBT）組成，三相兩電平電壓源逆變器拓撲結構如圖3所示。每相橋臂上下兩個開關通斷狀態用S（∈{a, b, c}）表示。當S=1時，上開關管導通，下開關管關斷；反之，用S=0表示。如圖2所示，（a,b,c）表示電壓空間矢量八種不同的開關組合狀態，∈{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}。開關狀態與母線電流關系見表1。

圖3 三相兩電平電壓源逆變器拓撲結構

表1 開關狀態與母線電流關系

Tab.1 DC-link current corresponding to voltage space vectors

因此，在一個PWM載波周期內，有效電壓矢量作用時間大于min時，三相負載電流中的兩相信息可以通過直流母線采樣獲得。第三相電流可以由基爾霍夫電流定律（Kirchhoffs Current Law, KCL）得到，即

SVPWM直流母線電流采樣如圖4所示，在傳統SVPWM方法下，當參考電壓矢量Vref位于Ⅰ扇區時，開關序列（100）和（110）對應母線電流分別為ia和-ic，直流母線電流idc由兩者合成。電流觀測窗口時長Tspl1和Tspl2位于有效電壓矢量作用時段，每個PWM周期采樣兩次電流，并由式（2）得出第三相電流。然而，當Vref在Ⅵ和Ⅰ扇區邊界時，V2作用時間小于Tmin，無法保證-ic被準確采樣，不能完整地實現相電流重構。

2 ESM-PWM技術

2.1 ESM-PWM發波原理

以Ⅰ扇區為例，ESM-PWM中參考電壓矢量合成過程如圖5所示。在一個PWM載波周期內，若ref位于可觀測區域，如圖5a所示，作用時間為1和2的兩個相鄰電壓矢量1和2用于合成ref，剩余時間0用零電壓矢量（111）或（000）補充，且

圖5 參考電壓矢量位于Ⅰ扇區時ESM-PWM原理

Fig.5 Principle of ESM-PWM with reference voltage vector location in different regions of sector Ⅰ

若ref位于不可觀測區域，圖5a中，0和7將被互補有效電壓矢量3和6代替，該過程如圖5b所示。將0平均分配到兩個互補矢量，即0/2=3=6，則零電壓矢量為

式中，3和6為兩個互補電壓矢量，可見插入互補有效電壓矢量作用效果與零矢量相同。

根據伏秒平衡原則，圖5b中，參考電壓矢量ref滿足

式中，為ref的旋轉角度；ref為參考電壓矢量的模值；s為PWM載波周期；為電壓空間矢量（=1, 2, 3, 6）作用時間。ESM-PWM各空間矢量的作用時間為

其中

ESM-PWM具體實現流程框圖以及對應PWM波形產生過程（以Ⅰ扇區為例）如圖6所示，依靠系統時基計數器增減計數模式來產生PWM載波。ESM-PWM各扇區開關動作時間及動作寄存器賦值分別見表2和表3。三相電流a、b和c經過Park和Clarke變換后，再轉換為參考電壓矢量ref，根據其模值和相位確定當前所在扇區。當ref位于可觀測區域時，利用SVPWM來控制逆變器開關動作；當ref位于不可觀測區域時，根據SVPWM與ESM-PWM兩種方法與PWM波占空比之間的關系，依據表2調整開關動作時間，表2中，Mqx和Sqx分別為EMS-PWM和SVWPM兩種調制方法中PWM的占空比，=1, 2, 3。最后，根據表3對動作寄存器進行賦值，表3中，PRD_SET/CLEAR、CAD_SET/CLEAR和CAU_SET/CLEAR分別表示在計數器的值等于周期值、比較值A和比較值B時將PWM脈沖置高或低。

2.2 ESM-PWM電流重構原理

ESM-PWM方法直流母線單傳感器相電流重構原理如圖7所示。以Ⅰ扇區為例，圖中上部分為PWM波形，下部分為相電流a、b和c，疊加粗線為母線電流dc。如圖7a所示，當ref位于可觀測區域內時，一個載波周期內ref由有效電壓矢量1、2和零矢量0、7構成。電流重構策略在有效電壓矢量1和2作用產生的電流觀測窗口spl1和spl2內分別對直流母線電流dc進行采樣，得到a和-c，再根據KCL定律得到b，即可得到一個載波周期內的三相電流a、b和c。

2.3 電流零點漂移自校正方法

重構相電流的精度對保證交流電驅動閉環控制系統穩定性至關重要。在實測控制系統中，直流母線電流零點漂移是產生重構誤差的主要原因。

圖6 ESM-PWM算法程序流程及PWM波形發生過程（Ⅰ扇區）

表2 ESM-PWM各扇區開關動作時間

Tab.2 ESM-PWM each sector switching action

表3 ESM-PWM各扇區動作寄存器賦值

Tab.3 ESM-PWM each sector action register assignment

圖7 ESM-PWM相電流重構原理

2.3.1 直流母線電流零點漂移分析

典型SCSO電流采樣原理如圖8所示，直流母線電流零點漂移主要包括電壓基準漂移、霍爾電流傳感器零點漂移和運算放大器零點漂移。當電流發生零點漂移后，會產生漂移量D，使得重構相電流整體偏移實測相電流值。

圖8 典型SCSO電流采樣原理

（1）霍爾電流傳感器零點漂移：受溫度和封裝應力的影響，由傳感器內部霍爾元件和運算放大器產生的漂移，直接造成了霍爾電流傳感器輸出信號的零點漂移。

（2）電壓基準漂移：電壓基準芯片的輸出精度和穩定性是其最重要的性能，受初始精度、溫度漂移、噪聲等因素影響，電壓基準漂移指電壓基準芯片輸出電壓信號偏離理論值所產生的漂移量。

（3）運算放大器零點漂移：放大器內部元器件參數不一致性，環境溫度變化等因素將會導致零點漂移現象，其中溫度是漂移現象產生最主要的原因。

2.3.2 自校正策略

由表1可知，當兩個互補電壓矢量作用時，所對應直流母線電流大小相等、方向相反。因此采用ESM-PWM方法，在一個載波周期內，對插入的互補電壓矢量進行采樣，得到采樣電流1和2。假設實際電流值為r，零點漂移導致的電流漂移量為d，則

由此可計算出漂移量d，從而得到校正后的電流c1和c2為

ESM-PWM自校正策略通過在一個PWM載波周期內對插入互補電壓矢量進行雙重采樣，實現了漂移量Id的檢測，從而完成了重構電流自校正，其控制系統原理如圖9所示。

3 實驗驗證

實驗平臺如圖10所示，基于TMS320F28035型DSP的電驅動控制器實現誤差自校正混合脈寬調制方法，載波頻率為10kHz。相電流重構時，每個周期采樣兩次，采樣頻率為20kHz；當誤差自校正使能后，每個周期需采樣3次，此時采樣頻率為30kHz。三相感應電機MODVK48T17D200K作為控制系統的驅動電機。實驗結果的采集和分析由電驅動分析儀MDA805A來完成。負載相電流波形用A150電流探頭檢測，實驗所用三相感應電機具體參數見表4。

圖10 實驗平臺

表4 三相感應電動機參數

Tab.4 Parameters of three-phase induction motor

實驗中，min=6.33ms（dead=2.00ms，A/D=3.33ms，on+rise+sr=1.00ms）。不可觀測區域各扇區PWM波形及對應采樣時刻如圖11所示。在不可觀測區域，插入互補非零矢量后，各扇區PWM波形中不再有零矢量，用以實現相電流重構的采樣脈沖跟隨PWM波形占空比的變化而變化，兩次采樣時刻均大于min且對應母線電流平穩，保證了母線電流信息的準確獲取。

電機起動階段實測與重構相電流波形如圖12所示，由于直流母線電流零點漂移現象，實測相電流為零時，重構相電流在漂移量附近波動，誤差校正使能后，漂移量降低。正常運行時，校正前后實測與重構相電流波形如圖13所示。電流零點漂移自校正前相電流曲線如圖13b所示，各重構相電流之間存在漂移量差值。校正后的相電流曲線如圖13c所示，漂移量差值為零，重構效果良好。

圖12 電機起動階段實測與重構相電流波形

當=0.7電機平穩運行在轉速1 000r/min時，實測相電流和重構相電流如圖14所示。在整個電機運行矢量平面內，各扇區切換處電流平滑且在不可觀測區域相電流能夠準確重構。

圖13 零點漂移自校正前后實測與重構相電流波形

圖14 ESM-PWM實測和重構相電流（轉速1 000r/min）

由于兩次采樣時刻不同步和重構算法執行時間等因素的影響，重構相電流相位相比實測相電流有所滯后。定義重構相電流為rc，實測相電流為ac，兩者重構誤差由式（12）計算得到。校正前后A相實測和重構相電流及誤差曲線如圖15和圖16所示，校正后的最大重構誤差由原來的4.12%降低為3.06%。

在低調制度下測試了ESM-PWM方法的重構效果，圖17給出了電機在低速（120r/min, M=0.3）運行時，實測相電流和重構相電流曲線。從圖中可以看出，實測相電流與重構相電流仍保持良好的正弦曲線。低調制度下ESM-PWM方法A相實測和重構相電流及誤差曲線如圖18所示，校正后的相電流重構誤差控制在3.57%以內。

圖16 校正后A相實測和重構相電流及誤差曲線

為了進一步驗證ESM-PWM方法的可靠性，電機運行在兩種動態工況下進行了實驗。電機減速和加速時的實驗波形如圖19和圖20所示，當轉速降低或增加時，重構相電流能夠立刻跟隨實測相電流變化，重構效果良好。

轉速為1 000r/mim時，SVPWM和ESM-PWM兩種方法得到的實測相電流波形快速傅里葉變換（Fast Fourier Transform, FFT）分析如圖21所示。由于引入互補有效電壓矢量代替零矢量，ESM- PWM方法的實測電流THD比SVPWM策略提高0.15%（從3.87%～4.02%）。

圖17 低速下ESM-PWM實測和重構相電流

圖18 ESM-PWM低速下A相實測和重構相電流及誤差曲線

圖19 電機減速時ESM-PWM方法實測和重構相電流

圖20 電機加速時ESM-PWM方法實測和重構相電流

圖21 SVPWM和ESM-PWM實測相電流波形FFT分析

4 結論

針對SCSO技術使用傳統SVPWM在不可觀測區域相電流無法準確重構的問題，本文提出了一種誤差自校正混合脈寬調制策略，為電流傳感器提供了可靠的采樣窗口，同時實現了電流零點漂移量的自檢測和自校正，其主要效果如下：

1）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。

2）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%。

3）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。

[1] 黃科元, 周佳新, 劉思美, 等. 考慮逆變器非線性永磁同步電機高頻注入電感辨識方法[J]. 電工技術學報, 2021, 36(8): 1607-1616.

Huang Keyuan, Zhou Jiaxin, Liu Simei, et al. Indu- ctance identification method of permanent magnet synchronous motor considering inverter nonlinearity based on high-frequency injection[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2021, 36(8): 1607- 1616.

[2] 陳勇, 張建建, 陳章勇. 基于電流觀測器的三相逆變電路開路故障在線診斷[J]. 電工技術學報, 2019, 34(增刊2): 609-617.

Chen Yong, Zhang Jianjian, Chen Zhangyong. A current observer based on-line open-fault diagnosis for three-phase inverter[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2019, 34(S2): 609-617.

[3] 申永鵬, 鄭竹風, 楊小亮, 等. 直流母線電流采樣電壓空間矢量脈沖寬度調制[J]. 電工技術學報, 2021, 36(8): 1617-1627.

Shen Yongpeng, Zheng Zhufeng, Yang Xiaoliang, et al. A compatible SVPWM method for DC bus current sampling[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2021, 36(8): 1617-1627.

[4] 李國華, 陳鈺, 汪玉鳳. 三相逆變器隨機空間矢量脈寬調制選擇性電壓諧波消除方法[J]. 電工技術學報, 2020, 35(14): 3041-3049.

Li Guohua, Chen Yu, Wang Yufeng. Selective voltage harmonic elimination in random space vector pulse width modulation for three-phase inverter[J]. Transa- ctions of China Electrotechnical Society, 2020, 35(14): 3041-3049.

[5] 陳超, 陳振, 趙靜, 等. 基于五相電流源型逆變器的一種新型PMSM就近空間矢量容錯組合策略[J]. 電工技術學報, 2020, 35(增刊2): 404-412.

Chen Chao, Chen Zhen, Zhao Jing, et al. A novel PMSM near space vector fault tolerant combination strategy based on five-phase current source inverter[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2020, 35(S2): 404-412.

[6] 王文圣, 李珊瑚, 劉旭, 等. 一種基于輸入電流矢量相位的新型間接矩陣變換器空間矢量過調制策略[J]. 電氣技術, 2020, 21(3): 1-10.

Wang Wensheng, Li Shanhu, Liu Xu, et al. A novel space vector overmodulation strategy based on input current vector phase for indirect matrix converter[J]. Electrical Engineering, 2020, 21(3): 1-10.

[7] Zhang Zeliang, Luo Guangzhao, Zhang Zhengbin, et al. A hybrid diagnosis method for inverter open- circuit faults in PMSM drives[J]. CES Transactions on Electrical Machines and Systems, 2020, 4(3): 180-189.

[8] 趙仕策, 趙洪山, 壽佩瑤. 智能電力設備關鍵技術及運維探討[J]. 電力系統自動化, 2020, 44(20): 1-10.

Zhao Shice, Zhao Hongshan, Shou Peiyao. Discussion on key technology and operation & maintenance of intelligent power equipment[J]. Automation of Elec- tric Power Systems, 2020, 44(20): 1-10.

[9] 朱大朋, 蘇建徽, 汪海寧, 等. 光伏發電雙分裂變壓器分布電容對逆變器直流電壓的影響[J]. 電力系統自動化, 2020, 44(14): 141-147.

Zhu Dapeng, Su Jianhui, Wang Haining, et al. Influ- ence of distributed capacitance of photovoltaic double- split transformer on DC voltage of inverter[J]. Automation of Electric Power Systems, 2020, 44(14): 141-147.

[10] Lu Haifeng, Cheng Xiaomeng, Qu Wenlong, et al. A three-phase current reconstruction technique using single DC current sensor based on TSPWM[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2014, 29(3): 1542-1550.

[11] Lee W C, Lee T K, Hyun D S. Comparison of single-sensor current control in the DC link for three-phase voltage-source PWM converters[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2001, 48(3): 491-505.

[12] Saritha B, Janakiraman P A. Sinusoidal three-phase current reconstruction and control using a DC-link current sensor and a curve-fitting observer[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2007, 54(5): 2657-2664.

[13] Kim H, Jahns T M. Phase current reconstruction for AC motor drives using a DC link single current sensor and measurement voltage vectors[J]. IEEE Transa- ctions on Power Electronics, 2006, 21(5): 1413- 1419.

[14] Kim H, Jahns T M. Current control for AC motor drives using a single DC-link current sensor and measurement voltage vectors[J]. IEEE Transactions on Industry Applications, 2006, 42(6): 1539-1547.

[15] 馬鴻雁, 孫凱, 魏慶, 等. 變頻調速系統過調制時的相電流重構方法[J]. 清華大學學報(自然科學版), 2010, 50(11): 1757-1761.

Ma Hongyan, Sun Kai, Wei Qing, et al. Phase current reconstruction for AC motor adjustable-speed drives in the over-modulation method[J]. Journal of Tsinghua University (Science and Technology), 2010, 50(11): 1757-1761.

[16] 馬鴻雁, 孫凱, 魏慶, 等. PWM逆變器相電流重構研究與誤差分析[J]. 電工技術學報, 2011, 26(1): 108-114, 161.

Ma Hongyan, Sun Kai, Wei Qing, et al. Phase current reconstruction method for PWM inverter and error analysis[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2011, 26(1): 108-114, 161.

[17] Gu Yikun, Ni Fenglei, Yang Dapeng, et al. Switching- state phase shift method for three-phase-current reconstruction with a single DC-link current sensor[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2011, 58(11): 5186-5194.

[18] Dusmez S, Qin Ling, Akin B. A new SVPWM technique for DC negative rail current sensing at low speeds[J]. IEEE Transactions on Industrial Electro- nics, 2015, 62(2): 826-831.

[19] Cho Y, LaBella T, Lai J S. A three-phase current reconstruction strategy with online current offset compensation using a single current sensor[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2012, 59(7): 2924-2933.

[20] 顧義坤, 倪風雷, 楊大鵬, 等. 基于母線電流傳感器的相電流重構方法[J]. 電機與控制學報, 2009, 13(6): 811-816.

Gu Yikun, Ni Fenglei, Yang Dapeng, et al. Novel method for phase current reconstruction using a single DC-Link current sensor[J]. Electric Machines and Control, 2009, 13(6): 811-816.

[21] Xu Yongxiang, Yan Hao, Zou Jibin, et al. Zero voltage vector sampling method for PMSM three- phase current reconstruction using single current sensor[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2017, 32(5): 3797-3807.

[22] Yan Hao, Xu Yongxiang, Zou Jibin, et al. A novel open-circuit fault diagnosis method for voltage source inverters with a single current sensor[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2018, 33(10): 8775-8786.

[23] Tang Qipeng, Shen Anwen, Li Wuhua, et al. Multiple- positions-coupled sampling method for PMSM three-phase current reconstruction with a single current sensor[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2020, 35(1): 699-708.

[24] Metidji B, Taib N, Baghli L, et al. Phase current reconstruction using a single current sensor of three-phase AC motors fed by SVM-controlled direct matrix converters[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2013, 60(12): 5497-5505.

[25] Shen Yongpeng, Zheng Zhufeng, Wang Qiancheng, et al. DC bus current sensed space vector pulsewidth modulation for three-phase inverter[J]. IEEE Transa- ctions on Transportation Electrification, 2021, 7(2): 815-824.

Error Self-Correction Mixed Pulse Width Modulation Strategy

11121

（1. College of Electrical and Information Engineering Zhengzhou University of Light Industry Zhengzhou 450002 China 2. College of Electrical and Information Engineering Hunan University Changsha 410000 China）

The phase current reconstruction of a single current sensor based on the traditional space vector pulse width modulation method has an unobservable area and cannot realize the zero-point drift correction. Therefore, an error self-correcting mixed pulse width modulation method is proposed. Two complementary effective voltage space vectors are inserted in each carrier cycle of the unobservable area to replace the zero-voltage vector, which provides a reliable sampling window for the current sensor and eliminates the current unobservable area. At the same time, through the dynamic double sampling of the complementary effective voltage vector, the self-detection and self-correction of the current zero drift are realized. Under the experimental conditions, the proposed method recon- struction phase current error is less than 3.57%, and the total harmonic distortion of the phase current is less than 4.02%, which can provide a reliable reconstruction phase current for the control system.

DC bus, phase current reconstruction, error self-calibration, space vector pulse width modulation, error self-correcting mixed pulse width modulation

10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.210753

TM341

國家自然科學基金項目（61803345, 51807013）和河南省科技攻關項目（202102210303）資助。

2021-05-24

2021-11-27

申永鵬 男，1985年生，博士，副教授，研究方向為電動汽車動力系統驅動與控制、能量管理與優化。E-mail: shenyongpeng@zzuli.edu.cn

王前程 男，1996年生，碩士研究生，研究方向為交流電驅動系統控制策略。E-mail: wangqch_zzuli@126.com（通信作者）

（編輯 陳 誠）