在單相電流源型逆變器（CSI）的PWM調製過程中， 直流側儲能電感電流無法控制， 從而出現斷續或持續增加的問題。 本文對單相CSI拓撲結構做出改進， 在對交流側輸出電流正確調製的前提下實現儲能電感電流的精確控制， 同時推導出任意工作條件下儲能電感電流最小限定值。 模擬與實驗結果均一致證明本文提出的調製策略與控制方法是正確可行的。
研究背景以石油為代表的傳統能源的日益枯竭， 以及生態環境的嚴重污染是當今人類面臨的重大挑戰， 發展純電動汽車是解決能源與環境問題的有效手段之一。
電機驅動系統是電動汽車的核心部分， 其技術水準的高低直接影響著電動汽車的整車性能。 驅動系統所選用的逆變器按照直流側電源特性分為電壓源型逆變器（Voltage Source Inverter, VSI）與電流源型逆變器（Current Source Inverter, CSI）， VSI只能工作在直流電壓恒定且高於交流側電壓峰值的場合， 並且輸入電流脈動大， 需要加入死區防止出現橋臂直通。 與VSI相比， CSI具有提升電壓、功率因數可調、無需直通保護等優點。 然而CSI存在一些自身缺陷而限制了它的發展和應用。
在PWM調製過程中， 一共存在兩種開關模式， 即充磁模式和饋能模式， 電流型PWM過程中， 在每個開關週期內都是將儲能電感電流視為恒流源處理， 忽略了不同的開關模式對直流儲能電感電流的作用效果。
基於以上原因， 本文對CSI的拓撲結構作出改進， 設計控制策略， 實現對儲能電感的最小控制。
論文所解決的問題及意義在傳統單相CSI拓撲結構基礎上， 增加了一個與儲能電感並聯的開關管及二極體， 因此引入了一個新的開關模式：當開關管開通時， 其他4個開關管同時關斷， 儲能電感電流通過開關管續流， 電容為負載提供能量， 稱此工作模式為續流模式。 設定電流限定值， 當儲能電感電流大於此限定值時，
儘管本文提出的拓撲結構與控制策略能夠實現對儲能電感電流的控制， 然而需要合理的對儲能電感電流給定值進行計算， 使其能夠在滿足交流測需求的前提下儘量取值最小， 可以減小線路與開關損耗， 提高輸出電壓的波形品質。 在由充磁模式與饋能模式組成的任意開關週期內， 確保充磁模式對電感的電流增加量大於饋能模式下電流的減小量， 推導出儲能電感
電流最小限定值的計算運算式，
圖1 改進單相電流型逆變器拓撲結構
論文方法及創新點針對改進後的CSI拓撲結構， 根據調製波與載波比較信號，
圖2 開關器件的驅動邏輯圖
為了在兩相旋轉坐標系下實現對輸出電壓uo的控制，
通過構建一個uo的虛軸交流分量，
提出了一種直流分量數位化提取方法，單相CSI在dq軸系下的交流側狀態方程，通過前饋解耦以抵消耦合項的擾動作用。
圖3 單相CSI動態實驗波形
結論1）在改進型單相CSI拓撲中引入續流開關模式，在調製過程中能夠根據直流儲能電感電流與指令值的大小關係，確定當前開關週期對續流模式和充磁模式的選擇，實現儲能電感電流的主動控制，解決了傳統CSI逆變器儲能電感電流斷續或持續增加問題。
2）推導出儲能電感電流最小限定值與元器件參數、輸出電壓幅值和頻率之間的數學關係，模擬與實驗結果均證明了該設計值在滿足交流側電流需求的前提下能夠將儲能電感電流維持在一個盡可能小的範圍，有效提高電流利用率並降低損耗。
3）本文通過構建正交虛擬分量，在兩相同步旋轉坐標系下設計了單相CSI的控制系統，對輸出電壓的控制效果良好，無穩態誤差，動態回應快，且輸出電壓與儲能電感電流之間不存在耦合關係，能夠獨立控制。
引用本文苗軼如, 劉和平, 王華斌, 等. 單相電流源型逆變器儲能電感電流優化調製及控制策略[J]. 電工技術學報, 2018, 33(6): 1227-1237.
Miao Yiru, Liu Heping, Wang Huabin, et al. The modulation and control strategy of storage inductance current for single-phase current source inverter[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2018, 33(6): 1227-1237.
團隊介紹苗軼如 男，1988年生，博士研究生，研究方向為電流源型逆變器拓撲結構及其控制策略。發表EI論文9篇，參與國家重點實驗室培育專案1項，重慶市科委專案1項。
劉和平 男，1957年生，教授，博士生導師，研究方向為電機本體設計、汽車電子以及電力傳動及其控制技術。獲國家教委科技進步二等獎1項，重慶市電腦應用成果二等獎1項，國家發明專利授權5項。發表論文60多篇。已經出版專著、譯著和教材共計18部。
圖3 單相CSI動態實驗波形
結論1）在改進型單相CSI拓撲中引入續流開關模式，在調製過程中能夠根據直流儲能電感電流與指令值的大小關係，確定當前開關週期對續流模式和充磁模式的選擇，實現儲能電感電流的主動控制，解決了傳統CSI逆變器儲能電感電流斷續或持續增加問題。
2）推導出儲能電感電流最小限定值與元器件參數、輸出電壓幅值和頻率之間的數學關係，模擬與實驗結果均證明了該設計值在滿足交流側電流需求的前提下能夠將儲能電感電流維持在一個盡可能小的範圍，有效提高電流利用率並降低損耗。
3）本文通過構建正交虛擬分量，在兩相同步旋轉坐標系下設計了單相CSI的控制系統，對輸出電壓的控制效果良好，無穩態誤差，動態回應快，且輸出電壓與儲能電感電流之間不存在耦合關係，能夠獨立控制。
引用本文苗軼如, 劉和平, 王華斌, 等. 單相電流源型逆變器儲能電感電流優化調製及控制策略[J]. 電工技術學報, 2018, 33(6): 1227-1237.
Miao Yiru, Liu Heping, Wang Huabin, et al. The modulation and control strategy of storage inductance current for single-phase current source inverter[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2018, 33(6): 1227-1237.
團隊介紹苗軼如 男，1988年生，博士研究生，研究方向為電流源型逆變器拓撲結構及其控制策略。發表EI論文9篇，參與國家重點實驗室培育專案1項，重慶市科委專案1項。
劉和平 男，1957年生，教授，博士生導師，研究方向為電機本體設計、汽車電子以及電力傳動及其控制技術。獲國家教委科技進步二等獎1項，重慶市電腦應用成果二等獎1項，國家發明專利授權5項。發表論文60多篇。已經出版專著、譯著和教材共計18部。