CES TEMS 论文分享｜浙江大学王云冲等：基于直流母线电流传感器的电机相电流重构研究

Study on Electrical Machine Phase Current Reconstruction Based on a DC-Bus Current Sensor

Yu-Chao Fang1,2; Yun-Chong Wang*2; Zhang-Hao Huang2; Yue-Sheng Qi2; Jian-Xin Shen2

1.Tianjin Research Institute of Electric Science Co., Ltd., Tianjin, China

2.Zhejiang University, Hangzhou, China

Y. -C. Fang, Y. -C. Wang, Z. -H. Huang, Y. -S. Qi and J. -X. Shen, "Study on Electrical Machine Phase Current Reconstruction Based on a DC-Bus Current Sensor," in CES Transactions on Electrical Machines and Systems, vol. 10, no. 2, pp. 204-215, June 2026, doi: 10.30941/CESTEMS.2026.00016.

摘 要

在高性能电机控制领域，电机电流的精确采样对于精确控制和稳定性至关重要。为了实现电机三相电流的可靠测量，通常需要安装至少两个高精度电流传感器。然而，使用多个传感器会增加控制系统的体积和成本，从而给成本管理和控制器小型化带来挑战。本文研究了一种仅使用安装在直流（DC）母线上的一个电流传感器的相电流重构技术。主要目标是解决在空间矢量脉宽调制（SVPWM）控制下出现在低调制区域和扇区边界区域的当前重建死区。为了解决这一问题，提出了两种混合脉宽调制（HPWM）方法：一种结合了远程状态脉宽调制（RSPWM）、近状态脉冲宽度调制（NSPWM）和SVPWM，另一种结合RSPWM和NSPWM。对这两种类型的HPWM进行了不同电压利用率的实验。这两种方案都实现了仅利用直流母线电流传感器进行电机控制的100%电压利用率，并引入了HPWM确定算法。

Abstract

In the field of high-performance motor control, accurate sampling of motor currents is essential for precise control and stability. To achieve reliable measurement of a motor's three-phase currents, it is typically necessary to install at least two high-precision current sensors. However, using multiple sensors increases the volume and cost of the control system, thereby creating challenges for cost management and controller miniaturization. This paper investigates a phase current reconstruction technique that employs only one current sensor mounted on the direct current (DC) bus. The primary goal is to address the current reconstruction dead zones that occur in low modulation regions and sector boundary regions under space vector pulse width modulation (SVPWM) control. To resolve this issue, two hybrid pulse width modulation (HPWM) methods are proposed: one combining remote state pulse width modulation (RSPWM), near state pulse width modulation (NSPWM), and SVPWM, and the other combining RSPWM and NSPWM. Experiments with different voltage utilization have been conducted for both types of HPWM. Both schemes enable 100% voltage utilization for motor control utilizing only a DC-bus current sensor, and the algorithm for HPWM determination has been introduced.

带直流母线电流传感器的三相电压源逆变器

作者信息

房钰超，1995年出生于河北。于2017年获得天津大学电气工程学士学位，2020年获得华中科技大学电气工程硕士学位，并于2025年获得浙江大学电气工程博士学位。现就职于天津电机科学研究院有限公司，主要研究永磁同步电机的高性能控制。

王云冲（Member，IEEE），1987年出生于辽宁。分别于2010年和2013年在浙江大学获得理学学士和理学硕士学位，并于2017年在香港理工大学获得博士学位，均为电气工程。自2020年以来，他一直担任浙江大学电气工程副教授。他撰写了30多篇技术论文。他的研究兴趣包括永磁电机的设计和控制、电动汽车的新型电动机、混合动力电动汽车和可再生能源转换系统。

黄彰浩 (Member, IEEE)，1997年出生于浙江。于2020年获得浙江大学电气工程学士学位。他目前正在浙江大学电气工程学院攻读博士学位。他的研究兴趣包括运动控制、柔性系统的振动控制和机器人执行器驱动技术。

綦跃声 (Student Member, IEEE)，2001年出生于山东。于2023年获得浙江大学电气工程学士学位，目前正在攻读电气工程硕士学位。

沈建新 (Senior Member, IEEE)，1969 年出生于湖州。1991 年和 1994 年分别在西安交通大学获得电气工程专业学士和硕士学位，1997 年在浙江大学获得电气工程博士学位。1997 年至 1999 年在新加坡南洋理工大学工作。1999 年至 2002 年在英国谢菲尔德大学工作。2002 年至 2004 年在英国 IMRA Europe SAS 研究中心工作。自 2004 年起，他一直在浙江大学担任电气工程教授。他已发表 340 多篇技术论文，拥有 50 多项专利。他的主要研究兴趣包括永磁电机和驱动器的拓扑结构、控制和应用以及可再生能源。沈博士曾获得 IEEE 行业应用学会优秀论文奖、16 个国际会议的最佳论文奖，以及 2019 年永磁电机领域的最高奖项——永井奖，以表彰他在高速电机方面的贡献。他是两个 IEEE 学会的杰出讲师，并曾担任三个 IEEE 赞助的国际会议的大会主席。

《中国电工技术学会电机与系统学报（英文）》(CES TEMS)是中国电工技术学会和中国科学院电工研究所共同主办、IEEE PELS学会技术支持的英文学术期刊。期刊发表国内外有关高性能电机系统、电机驱动、电力电子、可再生能源系统、电气化交通等研发及应用领域中原创、前沿学术论文。中国工程院院士马伟明担任主编，IEEE 副主席 Don Tan 博士为国际主编。目前已被ESCI、EI、Scopus、 Inspec、Google scholar、IEEE Xplore、中国科学引文数据库(CSCD) 核心版、DOAJ、CSTPCD、知网、万方、维普等数据库收录。

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