单电流传感器控制方法
无论是本文提出的无电流传感器预测控制,还是相关文献中提到的其他无电流传感器控制方法,都无法得到任何实际的电流测量信息,只能通过模型预测和观测器估算的方式得到将要作用的电流,控制系统的校验也仅能通过转速或转子的角度信息来实现,而实际控制系统的电流量的变化远远比速度和角度信息的变化快,使得校验过程很难实时而精确,控制住系统的自抗扰能力都很差,使得控制系统在面对突发情况如电压突变,过流冲击等时,控制系统的暂稳态性能变差甚至不稳定。而且无电流传感器控制还存在启动电流过大,带载能力较差,无功功率较大的缺陷。对于实际控制系统来说,同时出现三个电流传感器都损坏的情况非常少见,因此在保留一个电流传感器来获取实时的电流测量信息以保持较高的电流环控制精度,同时简化硬件电路、降低整个控制系统成本的单电流传感器控制的研究十分必要。目前单电流传感器控制方法主要有:基于直流母线电流检测的单电流控制、基于状态观测器的单电流传感器控制、基于神经网络或模糊控制等智能算法的单电流传感器控制以及基于坐标变换的单电流传感器控制。
1、基于直流母线电流检测的单电流传感器控制
空间电压矢量在不同扇区时,基本电压矢量对应的直流母线电压有确定对应的相电流,其对应关系如表1 所示。因此利用直流母线上的电阻及电流
传感器并利用逆变器的开关状态即可得到相电流的值。基于直流母线电流检测的单电流传感器控制不足之处是有无法得到相电流的盲区,而且空间电压矢量较大或者某项基本电压矢量占比过大时候,无法准确的获得相电流,此方法会失效。此外,该方法得到的电流信息常常包含较多谐波信息,故对于大功率高精度的控制系统难以应用推广。

目前该方法主要研究方向是处理重构的盲区缺陷,空间矢量扇区的变化部分和电机转速较低时的所获取的电流信息失准的缺点。对于空间电压矢量中存在的不可测量区域的缺陷,如图1-3 所示,文献[39]重新规划控制系统的周期,将五个PWM 的周期作为一个控制系统的周期,系统周期内保持PWM 信号恒定,在前五分之一的控制系统周期采集可测量的信息,采取变换矢量施加时刻的方法,使得电压矢量全部位于可测量的区域,避免了不可测量区域的问题。但是这种方法降低了控制系统的频率,也增加了系统的噪声干扰。文献[40][41]通过自适应的观测器较好的解决了相电流重构存在的一些问题。

通过插入矢量脉冲的方法解决了空间矢量扇区的变化部分和电机转速较低时的所获取的电流信息失准的缺点。在常规的SVPWM 的相邻周期内插入脉冲序列,在脉冲作用的时间段内完成母线电流的采样,这种方式重构的电流相对准确。同时由于加入的测量脉冲的合矢量为零,不影响控制系统空间电压矢量的合成。但是该方法会增加开关损坏和电流的谐波分量。对于方法中存在的开关损耗增加的问题,文献[45]提出了平移开关管桥臂的方法,该方法集成了方法优点的同时,没有增加开关管等器件的损耗。而对于传统母线电流采样中扇区的过渡区域电流采样不准确的缺陷,文中提出一种利用非对称的PWM 来合成所需空间电压矢量的新算法,可以得到全区域较为准确的相电流重构。