T型三電平逆變器相比于二極管箝位式三電平逆變器少6個快恢復二極管，具有器件少，導通損耗小和功率損耗均勻等優點，是中高電壓等級和高功率逆變器領域的理想電力電子變換器。

鄭州輕工業大學電氣信息工程學院的申永鵬、王帥兵、梁偉華、王延峰與長沙理工大學電氣與信息工程學院的劉東奇在2022年第20期《電工技術學報》上撰文，通過在不同區域對不滿足最小采樣時間要求的可觀測電壓矢量進行補償，同時利用合成零矢量原理對補償矢量進行抵消以滿足伏秒平衡原理，提出了T型三電平逆變器中點電流單傳感器采樣合成脈沖寬度調制相電流重構策略，實現了基于中點電流采樣的T型三電平逆變器相電流重構。

研究人員首先分析了T型三電平中點電流采樣原理以及中點電流不可觀測區的存在機理；然后設計了合成脈沖寬度調制發波方法以及重構策略；最后，通過實驗驗證了所提方法的電流重構誤差和相電流THD。

T型三電平逆變器廣泛應用于新能源電能變換、電機驅動等領域。相電流是實現閉環控制和監測負載狀態的重要參數。目前，通常在負載側安裝2個或3個電流傳感器進行相電流的測量。

然而，多個電流傳感器既增加了系統成本，同時多傳感器間參數不一致性還會影響控制系統性能。通過對逆變器特定位置瞬時電流的分時刻采集，并將其映射至不同的相電流，單電流傳感器相電流重構技術可實現相電流單傳感器采集，在降低系統成本的同時，消除了多傳感器不一致性的影響。

目前，關于單傳感器相電流重構技術的研究主要聚焦于三相兩電平逆變器。三電平逆變器共有24個非零矢量，其中包含12個小矢量、6個中矢量和6個大矢量，并且不可觀測區分布于六個子區域內。目前，關于三電平逆變器的單傳感器相電流重構的研究較少。

研究人員首先分析了T型三電平逆變器的拓撲結構、中點電流采樣的原理及電流不可觀測區在空間矢量圖中的分布，分別如圖1（a）和圖1（b）所示。

然后，通過在不同區域對不滿足最小采樣時間要求的可觀測電壓矢量進行補償，同時利用合成零矢量原理對補償矢量進行抵消以滿足伏秒平衡原理，消除了電流不可觀測區的影響，重點分析了不同不可觀測區內的合成脈沖寬度調制原理。其中，A2-A4區域內的合成脈沖寬度調制原理如圖2所示。

研究人員搭建了基于TMS320F28335型DSP控制器的T型三電平逆變器合成脈沖寬度調制相電流重構實驗平臺，如圖3所示。并在頻率突增、電流突變等工況下驗證了所提方法電流重構效果，分別如圖4、圖5所示。

基于實驗結果，研究人員得出如下結論。

1) 合成脈沖寬度調制策略未增加額外的開關次數，在一個周期內保持PWM波的對稱性，可達到與傳統SVPWM同等效果的動靜態特性。判斷參考電壓矢量是否落入電流不可觀測區增加了算法處理時間，限制了高開關頻率及復雜波形控制算法的應用。如何進一步提高判斷速度，是下一步工作的方向；

2) 消除不可觀測區后，提高了電流重構精度，最大重構誤差小于2.5%；

3) 由于采用了合成空間矢量原理，輸出相電流THD由3.00%提高到3.21%。

研究團隊介紹

研究人員隸屬于鄭州輕工業大學電氣工程學科。該學科是河南省第八、第九批重點學科，是“電氣裝備智能制造”河南省特色骨干學科群骨干學科，是河南省博士學位授權重點立項學科點。

該工作發表論文的通訊作者為鄭州輕工業大學申永鵬副教授、碩士生導師，河南省電工技術學會理事，河南省青年骨干教師，河南省電力科學青年人才，機器人視覺感知與控制技術國家工程研究中心副研究員。

申永鵬副教授目前擔任電氣工程學科負責人、河南省智能微電網國際聯合實驗室辦公室主任。主持國家自然科學基金項目2項，參與國家863計劃項目等國家級項目5項，獲河南省科技進步二等獎2項、教育部科技進步二等獎1項、中國發明協會發明創業獎2項。第一/通信作者發表學術論文40余篇，授權發明專利20余件。研究方向為電力電子與電力傳動、電動汽車儲能與驅動控制。

本文編自2022年第20期《電工技術學報》，論文標題為“T型三電平逆變器合成脈沖寬度調制相電流重構策略”。本課題得到國家自然科學基金項目、河南省科技攻關項目、河南省青年骨干教師培養計劃項目和河南省高?？萍紕撔聢F隊支持計劃項目的支持。