圖 1-2 展示了具有偏移的實際電流傳感器的等效模型。在該研究中，電流傳感器偏移被建模為標(biāo)準(zhǔn)化為測量滿量程的固定值，具體詳見方程式 8。

其中

• I₀ 是傳感器存在的絕對偏移值
• I_MAX 是測量范圍的最大值
• ?₀ 是測量中引入的偏移誤差的標(biāo)么值

交流/直流級電流控制環(huán)路的目標(biāo)是在不需要確定系統(tǒng)中實際電流的情況下，使 MCU 檢測到的電流保持受控狀態(tài)。如果由于偏移誤差導(dǎo)致測量值與實際電流不匹配，則電流會在系統(tǒng)中引起不良的功率擾動，如方程式 9 所示。

其中

• ΔP_O 是由偏移誤差所引起、隨時間變化的功率擾動
• I_O1、I_O2 和 I_O3 是每個電流傳感器的偏移誤差
• V 是相對中性點 RMS 電壓
• ω 是由電網(wǎng)頻率衍生而來的電脈動

與增益誤差情況不同，功率擾動與交流和直流級之間的功率轉(zhuǎn)換無關(guān)；因此，該問題在任何工作條件下都存在。這導(dǎo)致直流鏈路中始終存在電壓紋波。偏移會在系統(tǒng)中引入功率擾動，其頻率等于電網(wǎng)的線路頻率。如增益誤差一章中所述，直流總線電壓環(huán)路無法完全抑制來自檢測點的電源紋波。因此，必須對控制環(huán)路與電流檢測性能之間的關(guān)系進行仿真。我們針對以下用例和假設(shè)運行了仿真：

• 將直流總線電壓設(shè)置為最小額定電壓，從而達到最大紋波電壓 (650V)
• 交流側(cè)和直流側(cè)之間進行最大功率交換。這對結(jié)果沒有影響。在空載條件下，結(jié)果是相同的。
• 偏移誤差是相對于單位完整測量范圍定義的。當(dāng)采用基于分流器的設(shè)計與 ±50mV 隔離式器件時，最大量程為 ±32A。
• 應(yīng)用于三個相位以達到最壞情況的偏移如下： I_O1 = –I_O2 = –I_O3
• 電流控制環(huán)路帶寬在所有仿真中保持恒定 (3kHz)
• 交流濾波器的設(shè)計目標(biāo)是在使用理想檢測技術(shù)時，將標(biāo)稱功率條件下電網(wǎng)的 THD 保持在 3%
• 電力線頻率為 50Hz

圖 2-16 顯示了交流/直流轉(zhuǎn)換器在不同電流檢測技術(shù)和不同偏移誤差條件下的仿真結(jié)果。

圖 2-16 在直流鏈路帶寬和偏移誤差參數(shù)下隨時間變化的直流鏈路電壓紋波

可以觀察到，直流鏈路上存在 50Hz 紋波電壓，該電壓由具有偏移的電流檢測級注入的電源紋波引起。此外，由于 PI 控制器的積分部分，當(dāng)達到穩(wěn)定狀態(tài)時，所有情況下電壓的平均值仍然相同。

直流鏈路電壓紋波和電壓控制帶寬之間具有明顯的相關(guān)性。如果電壓控制環(huán)路的帶寬足夠高，該控制環(huán)路會嘗試通過快速控制電流環(huán)路來消除紋波電壓，但會以犧牲電網(wǎng)的 THD 為代價。實際上，當(dāng)控制帶寬等于 400Hz 時，1.4% 的偏移誤差會導(dǎo)致 THD 增加 10%（從 3% 增加到 3.3%)。相反，當(dāng)電壓環(huán)路的帶寬不高時，直流鏈路中的波動會非常大，這是因為電壓環(huán)路不會嘗試抑制這種變化，但這次不會再向電網(wǎng)中注入任何諧波。但請記住，直流鏈路中存在電壓紋波會導(dǎo)致電池出現(xiàn)電源紋波，而這是不能容忍的。此外，如果電壓帶寬大幅降低，階躍負載響應(yīng)的性能會變得相當(dāng)差。

總之，當(dāng)開關(guān)節(jié)點處的電流傳感器具有 1.4% 的偏移誤差時，可能導(dǎo)致電網(wǎng)電流的 THD 增加超過 10%。