近年來，電動助力轉向（Electric Power Steering, EPS）系統在國內發展迅速。相比傳統的液壓助力轉向系統，EPS系統能夠解決轉向系統中存在的“輕”與“靈”的矛盾，可根據車速更改助力電機輸出轉矩的大小，提高車輛在低速行駛時的轉向靈敏性，在高速行駛時保證轉向系統的穩定性。同時，EPS系統取消了油泵和液壓回路，使得汽車轉向系統裝配容易，更加環保和節能
[1]。目前，國內大部分EPS系統使用有刷直流電機或無刷直流電機作為助力電機[2]。其中，有刷直流電機中換向器和電刷的存在會影響轉向系統的壽命，無刷直流電機轉矩脈動較大，不適用於EPS系統。永磁同步電機（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）相比於直流電機，具有體積小、質量輕、無需維護、功率密度高、效率高的特點[3-5]。隨著元器件製造工藝的發展，PMSM的控制成本不斷降低，控制性能不斷提高，成為汽車中主要使用的驅動電機之一[6]。
在EPS系統中，電機的轉矩脈動直接影響到駕駛員的操作舒適性，因此減小助力電機的轉矩脈動是非常必要的。對於PMSM而言，除了電機結構可以引起轉矩脈動，永磁磁通空間諧波、逆變器死區效應以及電流傳感器的誤差都會引起轉矩脈動[7]。
目前國內大多數學者專注於PMSM控制算法的研究，使PMSM的控制性能越來越好，但對電流傳感器誤差引起的PMSM轉矩脈動的研究較少[8] 。因PMSM控制系統中使用半導體器件，所以溫度的變化會引起電流傳感器的誤差，主要包括零點偏移誤差和增益誤差。傳統的電流偏移補償算法在電機和逆變器停止工作時採集電流傳感器的輸出值，並將輸出值作為電流傳感器的零點。傳統的電流偏移補償算法難以補償電機運行過程中電流傳感器的誤差。
研究表明，夏天汽車在停車期間，汽車儀表盤的溫度最高可達到70℃，因此汽車內環境變化較大，使用傳統的電流偏移補償算法難以消除電流傳感器的誤差，從而引起電機的轉矩脈動，增加駕駛員的駕駛負擔，所以對電流傳感器實時高精度的補償非常必要。
目前，國內外有部分學者對電流傳感器誤差進行了研究。文獻[7]通過離散傅里葉變換和低通濾波計算相電壓的直流分量來間接調整相電流的偏移誤差。文獻[8]假設兩電流傳感器誤差變化一致，在此基礎上提出了一種提取d軸電流基頻頻譜並利用“試探性”零點調節的方法消除電流傳感器誤差，從而減小電機轉矩脈動。
文獻[9]在驗證文獻[7]方法的基礎上，提出了一種基於三電流傳感器的電流誤差補償方法。文獻[10]提出了一種補償零點漂移誤差和增益誤差的方法，在分析電流誤差對相電流和輸出電壓的影響的基礎上，使用電壓估算電流的正負序分量，在旋轉座標系中對誤差進行補償。文獻[11]對PI控制器的d軸輸出量進行積分，並判斷扇區之間積分的差值，對電流偏移誤差進行補償。
以上方法對於計算量要求較高，並且適用於電機轉速平穩的場合，而EPS系統中電機的轉速和轉矩與駕駛員的輸入轉矩密切相關，難以使用以上算法對電流誤差進行補償。
天津工業大學電工電能新技術天津市重點實驗室的研究人員袁臣虎、王歲等，在2018年第16期《電工技術學報》上撰文，結合EPS系統助力電機的運動特性，提出一種電流傳感器補償算法。該算法主要是在助力電機處於EPS系統助力死區時，採集助力電機的轉速，當電機轉速為零時，根據三相逆變器的輸入PWM佔空比的大小估算相電壓，通過低通濾波濾除相電壓高頻干擾，根據相電壓偏移對電流的偏移誤差進行補償。
首先分析電流偏移誤差對PMSM輸出轉矩的影響；建立EPS系統模型，分析電機轉矩脈動對駕駛員的輸入轉矩的影響；給出零速零轉矩電流偏移誤差補償算法的具體實現過程；通過仿真和實驗驗證該算法的可行性。
研究表明該算法能補償由於外部環境變化引起的電流傳感器零點偏移誤差。採用誤差補償算法後，方向盤抖振現象消失，滿足駕駛舒適性的要求。此外，該算法可應用於具有EPS系統運動特點的PMSM系統中，即系統運行過程中不可避免地出現零速零電流設定情況，如線控轉向系統中的路感電機的控制。
圖12 實驗臺架
圖1 EPS系統中PMSM控制框圖
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