T型三电平逆变器相电流重构及误差校正方法研究

作     者：刘洋 

作者单位：郑州轻工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：申永鹏

授予年度：2024年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：中点电流单传感器 不可观测区 相电流重构 零点漂移误差 相位延迟误差 

摘      要：T型三电平逆变器具有共模电压低、器件数量少、开关应力小等优点,广泛应用于电机控制、新能源电能交换等领域,这些领域的驱动控制系统需要高电流采样精度、高系统可靠性、低成本及小体积。因此,在保证低成本及小体积的同时,提高电流重构精度和系统可靠性至关重要。本文针对T型三电平逆变器中点电流单传感器传统相电流重构方法存在重构电流精度低的问题进行了相关研究,具体工作和创新如下: (1)分析了中点电流采样过程中不可观测区的存在机理,提出了非对称矢量脉冲宽度调制相电流重构策略(Asymmetric Space Vector Pulse Width Modulation,ASVPWM)。通过在不可观测区移位PWM波,延长了基本电压矢量的作用时间,消除了不可观测区,实现了三相电流的完全重构,且移位PWM波不改变目标电压矢量。设计了不同工况下的仿真和实验,验证了ASVPWM方法的可行性,消除了中点电流采样不可观测区,相电流重构误差小于5.3%,但ASVPWM相电流重构策略引入了不对称的PWM波形,输出相电流THD由2.95%提高到3.48%。 (2)研究了零点漂移误差对中点电流单传感器相电流重构系统的影响,并提出了新型ASVPWM和误差抑制相电流重构方法。在消除不可观测区的基础上,通过对PWM波形进行移位生成三个作用时间大于最小采样时间的可观测电压矢量,并提出动态电流三采样机制获得并抑制零点漂移误差,实现了自动检测和抑制中点电流单传感器和信号处理电路的零点漂移误差,并通过仿真和实验验证了所提方法,最大重构误差为3.51%,所提零点漂移误差抑制方法可以自动检测和抑制控制系统和信号处理电路的零点漂移误差,误差抑制率为74.3%,但相电流THD从2.95%增加到3.97%。 (3)针对T型三电平逆变器的中点电流单传感器存在的相位延迟误差问题,研究了相位延迟误差对中点电流单传感器相电流重构系统的影响,并在ASVPWM相电流重构策略的基础上提出了相位延迟误差抑制相电流重构方法。最后,通过实验验证了所提方法,消除了相电流重构系统的相位延迟误差,误差抑制率为43.4%。