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1.1 三相桥式逆变电路电流检测
作为典型的电力电子电路拓扑结构,三相桥式逆变电路广泛应用于电机控制器。电流检测主要用来为三相桥式逆变电路的控制策略、保护策略提供电流参数,如何可靠、精确地获取电流信息是实现逆变电路高效、高性能运行的关键[1-4]。
在三相桥式逆变电路中,需要对直流母线或三相负载电流瞬时值进行检测,其检测结果用来为电流、磁链的闭环控制提供反馈值,或者为开关器件、负载的过电流保护提供参考。
目前,电流检测传感元件主要包括霍尔电流传感器、磁通门电流传感器和分流器。常见的电流检测方法包括:①使用三个或两个电流传感器在负载的高端(交流输出侧)进行电流检测;②使用三个或两个电流传感器在低端(下桥臂)检测;③使用单电流传感器在直流母线上进行电流检测;④使用单霍尔/磁通门电流传感器采用多位置耦合方式进行电流检测。
伴随着电力电子高频化发展趋势,以及逆变器性能、可靠性要求的提升,目前三相桥式逆变电路电流检测面临的主要挑战包括:①如何提升全量程电流检测准确度,尤其是小电流的检测准确度,以提升电机低速、低转矩下的控制性能;②如何消除多个电流传感器参数不一致性造成的测量误差,以提升控制性能;③如何通过优化电流传感器安装位置、开发新型PWM方法,以确保单电流传感器能够为控制策略提供完备的电流反馈信息;④如何在多应用背景下,针对不同误差类型,开发消除直接检测误差和间接导致误差的融合性方法,是提升电流检测准确度面临的重大挑战。