基于单电阻采样的电流重构
1. 单电阻采样电流重构原理
图1（a）所示是电压型三相逆变器，定义三相开 关信号为 Sa 、Sb 、Sc 。当 Sa = 1 表示A相上桥臂导 通，下桥臂关断；Sa = 0 表示相反。三相逆变器采用 SVPWM调制方式控制，有8种开关工作状态，包括 6个非零电压矢量V1 ~ V6 和2个零电压矢量V0 、V7 。 其将电压空间平面分成6个扇区，如图1（b）所示。 相电流重构的基本原理是利用1个PWM周期内在 不同的时刻采样母线电流，得到各个相电流。直流 母线的电流与三相电流的关系由瞬时开关量的状 态决定，关系如表 1 所示。以第 4 扇区为例在 1 个 PWM周期内采样两相电流（后文提到的可观测区） 如图 2 所示。参考电压矢量分解成基本电压矢量 V1 （001）与V3 （011），在电压矢量V1 作用时采样的母 线电流 idc 对应的是C相电流，V3 作用时采样的母线 电流 idc 对应的是A相电流。 在实际系统中，考虑到母线电流的采样需要足够的采样窗口，这就要求非零电压矢量必须持续1 个最小采样时间Tmin，
式中：Td 表示上下桥臂的死区时间；Tset 表示母线电 流建立时间；TAD 表示采样保持时间。当输出的电 压矢量处于低调制区或非零电压矢量附近时，在1 个PWM周期内可能存在非零电压矢量作用的时间 小于 Tmin 。这种情况使采样的母线电流毫无意义。 本文把在一个PWM周期内不能采样到两相不同相 电流的区域统称为不可观测区，在实际应用中为了 便于处理将其空间电压矢量六边形具体划分为可 观测区、低调制不可观测区、中调制不可观测区和 高调制不可观测区。如图3所示
下面以第 4 扇区（其他扇区同理）为例具体分 析。假设在第4扇区2个非零电压矢量 V1 、V3 的作 用时间分别为 T1 、T2 ，零向量作用的时间是 T0 ，1 个PWM周期时间为TS。当参考电压空间矢量处于 可观测区时，T1/2 和 T2 /2 均大于等于 Tmin 。只需在 V1 、V3 的作用时即可采样得到对应的 C、A 相电流如图 2 所示。当参考电压空间矢量处于低调制不 可观测区时，T1/2 和 T2 /2 均小于 Tmin 。在这种情况 下就无法采样到相电流，其 SVPWM 的波形如图 4 （a）所示。当电压矢量处于中调制不可观测区时， 参考电压空间矢量位于非零电压矢量附近 T1/2 或 T2 /2 小于 Tmin ，这种情况会导致只有一相的电流可 以采样，以 T2 /2 < Tmin 为例，其对应的SVPWM波形 如图4（b）所示；当参考电压矢量位于高调制不可观 测区时