南京工程學院電力工程學院、清華大學智慧技術與系統國家重點實驗室、上海電氣集團輸配電有限公司、國網江蘇省電力公司電力科學研究院的研究人員張亮、陳國棟、朱紀洪、袁宇波、水恒華， 在2017年第22期《電工技術學報》上撰文指出， H橋級聯型多電平高壓交流調速系統在低轉速運行工況下， 變頻器處於低幅值調製比逆變狀態， 加之死區效應等非線性因素影響， 導致變頻器自身輸出電壓會出現嚴重畸變。
針對這個問題， 提出一種含定子電流畸變補償的複合向量控制技術， 並詳細介紹含畸變補償向量控制技術的設計原理與應用過程，
級聯型多電平變換器[1-4]應用於高壓大功率交流傳動系統時， 考慮到額定工況下逆變器輸出電壓為正弦度良好的多電平階梯波， 故變頻器輸出端可不經濾波器而直接連接至電動機。 然而， 當電動機以較低轉速運行時， 變頻器的輸出電壓幅值很小， 此時， 逆變側變換器處於低幅值調製比狀態，
同時， 死區效應以及開關管的非理想特性也會加劇輸出電壓的畸變。 倘若將含有大量諧波成分的輸出電壓直接作用於電動機， 會引起電動機電流的嚴重畸變。 而對於電動機來說， 低次諧波電流將會增加其功率損耗， 促使繞組發熱， 進而加劇電動機的參數漂移和轉矩波動等問題， 高次諧波電流則還會引發電磁干擾等不利情形。
目前的補償技術有直接型和間接型兩種。 直接補償技術是指從源頭來改善逆變器輸出電壓的畸變， 諸如特定諧波消除PWM技術、電流回饋型死區補償技術之類。
間接補償技術則是指從作用物件出發， 從負載側加以解決， 即針對負載的電流畸變給予相應補償。 容易想到的辦法是在使用電流環PI調節器的同時， 增加新的控制策略， 諸如比例諧振（PR）控制器[9-11]、重複（RP）控制器[12-15]等。
其中， PR控制器的實質是諧波的分次抑制， 具體程式會佔用較多資源， 或者說對於資源有限的數位控制系統來說， 能夠實際設計的補償次數將十分有限；而重複控制則在複雜工況下往往容易發生振盪現象。
本文在轉子磁鏈定向向量控制策略基礎上， 為降低電流轉矩脈動， 增加電動機電流諧波分離與補償環節。 該方法以當前轉速下的電動機定子電流正弦度為目標， 採用暫態無功理論線上快速提取非同步電動機定子電流的諧波分量， 並將之抵消補償， 同時， 利用最小二乘法， 推導出一種基於PID的時滯補償器來改善系統回應輸出特性。 最後， 為對所提方案進行有效驗證， 本文在Matlab/Simulink中搭建詳細模型， 開展補償前與補償後的系統對比模擬研究。
與此同時， 搭建樣機試驗平臺， 並開展相關試驗研究， 試驗結果表明採用補償演算法後的電機電流脈動分量顯著減小，
圖8 級聯型高壓變頻器的樣機平臺
結論工程上電動機低轉速運行場合， 高壓變頻器的逆變環節處於低幅值調製比狀態， 再加上死區效應等非線性因素的影響， 變頻器自身輸出電壓往往會出現嚴重畸變， 僅依靠PI控制器的閉環調節是無法抑制該畸變的。
本文提出一種含定子電流畸變補償的自我調整複合向量控制技術，並詳細介紹了含畸變補償向量控制技術的設計原理與應用過程，包括轉速變化情況下的電動機定子電流的諧波分量提取，以及畸變校正補償的具體實現，同時，利用最小二乘法推導出一種基於PID的時滯補償器以改善系統回應輸出特性。最後，為檢驗所提演算法的正確性，在Matlab/ Simulink中開展了模擬研究，並進一步搭建了樣機實驗平臺進行了試驗。
模擬與樣機試驗結果均表明本文所提出的含輸出畸變補償複合向量控制技術，能夠有效降低電動機低速運行時的定子電流畸變和電磁轉矩的脈動問題。所提方法物理意義明確，工程應用設計方便，具有一定的實用性。
僅依靠PI控制器的閉環調節是無法抑制該畸變的。本文提出一種含定子電流畸變補償的自我調整複合向量控制技術，並詳細介紹了含畸變補償向量控制技術的設計原理與應用過程，包括轉速變化情況下的電動機定子電流的諧波分量提取，以及畸變校正補償的具體實現，同時，利用最小二乘法推導出一種基於PID的時滯補償器以改善系統回應輸出特性。最後，為檢驗所提演算法的正確性，在Matlab/ Simulink中開展了模擬研究，並進一步搭建了樣機實驗平臺進行了試驗。
模擬與樣機試驗結果均表明本文所提出的含輸出畸變補償複合向量控制技術，能夠有效降低電動機低速運行時的定子電流畸變和電磁轉矩的脈動問題。所提方法物理意義明確，工程應用設計方便，具有一定的實用性。