FOC控制基于电阻的电流采样专项方案比较.docx

FOC控制基于电阻电流采样方案比较最近有时间把TI ST还有Microchip三家相关PMSM控制中使用电阻采样相电路看了一下，发觉各家全部有自己特点，就做个总结吧。1.TI C系列双电阻采样法原理说明在U相和V相下桥分别串联一个功率电阻，经过一个运放电路连接至A/D。采样时机放在PWM下溢中止进行，U V两相电阻上电流即为电机U V相线电流。关键点(1)采样时机：必需在下桥臂全部导通时候进行采样。在软件设计时候,采取下溢中止(处于第7段和第1段零矢量区域中),将电流采样任务安排在一个PWM周期开始处,在比较匹配到来之前期间,U、V两相上桥臂全部是关断,也就是说下桥臂是导通,这么就能够在每个PWM周期顺利采样一次两个相电流值。(2)采样方法因为电机绕组线圈呈感性，线圈上相电流不能突变，所以从矢量U0 转换到零矢量后，其对应工作状态转换图所表示，其中二极管能起到续流作用，此时，下桥臂采样电阻上流过是相电流，所以在每个PWM周期前期经过下桥臂采样电阻检测相电流是可行。开关状态为000时电流流通路径(3)采样电流电路从上图能够看出，流经各相采样电阻电流是正负，故采样电阻上端电压是一个带正负信号正弦波形(下端为地)，后级运放电路作用是将整体电压抬高，而且进行百分比增益。2.STM32方案：三电阻采样法(1)电流处理：采样电阻上端采集到电压是一个带正负正弦波形，所以其后端一定要接一个运放电路，首先是滤波，更关键则是把采集到信号缩放到AD能采集电压范围。这个电路能够采取同相百分比放大+偏移。(2)AD触发：在STM32高级定时器中，除了产生三相PWM波CH1,CH2,CH3之外还有一个CH4，这个通道只能产生一路PWM波，它能够用来触发AD，能够比较轻易和前面多个PWM波同时，而且配置好周期能很灵活取采样点。(3)相采样选择：每次需要采集两个电流，采集哪两个电流由SVPWM目前扇区决定。每次只有在下桥臂打开时候才能进行采样。(4)干扰Tnoise和Trise：Tnoise是每次开关管打开或关闭时，对目前采集相电压影响时间。Trise是每次开关管打开时候该相电流会有一个跳变，需要一段时间来稳定。在这两个时间里面不能采集电流。(5)SVPWM：SVPWM是FOC算法最终一步，依据前面运算得到数据，修改PWM波形输出，从而修正电机运行，同时确定下次相电流采样扇区。R1此处和TI方案不一样，ST方案依据扇区号来确定目前需要采样电流相，而TI依据二极管续流能够连续取得稳定U/V相电流反馈，TI方法愈加好R2TI方案是在PWM 关闭时候采样，也就没有了干扰问题下面这张表格是是利用ST库时候三电阻和单电阻在效率等方面比较：3.Microchip方案（AN1299）采取单电阻方法采样，在一组7段矢量时间内，依据不一样开关次序，进行数次采样R3相比TI方案，采样次数较多，消耗CPU资源较多，需要考虑死区对各个采样窗影响，还有各采样窗口有最小宽度限制，处理算法相对比较麻烦对于三相逆变器，我们将分析此周期全部不一样PWMxL 组合（T0、T1、T2 和T3），了解电流测量代表着什么。从T0开始，在逆变器中我们有以下电子开关（MOSFET 或IGBT）组合，从中我们看到，没有电流流经单分流电阻（图10）。前进到T1，我们看到PWM2L 有效，同时PWM1H和PWM3H也有效（现在没有显示，但假设PWM输出是互补）。因为有电流经过相A和C流入电机，经过相B流出电机，我们能够认为此电流测量值表示是IB，图11 所表示。在T2 期间， PWM2L 和PWM3L 有效，且PWM1H有效。这种组合给出是流经单分流电阻电流IA，图12 所表示。T3情形和T0一样，其中没有电流流经分流电阻，所以IBUS = 0，图13 所表示。PIC 单电阻 采样时间点计算总结：经过双电阻、三电阻和单电阻相电流采样方法，全部是基于电机绕组电感电流经过二极管续流原理，然后经过经过公式“Iu+Iv+Iw=0”重构出该相电流。不一样采样方法，对相电压占空比有不一样要求，所以电压利用率也不一样，可参考基于 PSoC4矢量控制方案：电流采样。