一、前言：電流采樣的作用

在 FOC 控制算法中，采樣電流是算法實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)且又相當(dāng)重要的一部分，準(zhǔn)確的電流 采樣能給算法帶來事半功倍的效果，電流采樣準(zhǔn)確了，那么為后面的坐標(biāo)變換得到準(zhǔn)確的結(jié) 果打下很好的基礎(chǔ)，用一句話來形容就是“基礎(chǔ)不對(duì)，努力白費(fèi)”，由此可見電流采樣在整 個(gè) FOC 算法中的作用

電流采樣的方式一般分為三電阻、雙電阻、單電阻，這三種采樣方式都有其優(yōu)點(diǎn)和 缺點(diǎn)，方案的不同，對(duì)應(yīng)的電流處理方式也就不同，系統(tǒng)最終運(yùn)行的效果可能也會(huì)有差異， 所以這三種方案也有其適用的場(chǎng)合。那么這篇文章會(huì)結(jié)合這三種方式來給大家進(jìn)行相關(guān)的分 析及總結(jié)，起一個(gè)拋磚引玉的作用，希望讀者能夠舉一反三，有更優(yōu)的方式。

二、三種硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

三、采樣的關(guān)鍵之處

電流的采樣有峰值電流和平均電流采樣，一般比較常見的是平均電流采樣及其控制，那 么對(duì)平均電流的采樣方式其實(shí)也有兩種，一種是檢流電阻放在逆變橋的上橋的下端，另一種 就是上面我們逆變橋的示意圖中的檢流電阻接在逆變橋的下橋的下端。

一般的方式都是將采樣電阻放在逆變橋下管的下端，這種方式對(duì)應(yīng)的檢流電路相對(duì)簡(jiǎn)單， 而且對(duì)應(yīng)的功耗也會(huì)降低，那么檢流電阻放在逆變橋下管的下端時(shí)采集的是續(xù)流電流，然后 我們可以在下橋開通的中點(diǎn)進(jìn)行采樣，此時(shí)對(duì)應(yīng)的電流反映了平均電流，因此對(duì)應(yīng)的電流控 制就是平均電流控制。

如果我們使用的是三電阻方式采樣的話，選用的 ADC 模塊必須至少要有三個(gè)通 道同時(shí)采樣的功能，這樣才能確保采樣得到的三相相電流是同一時(shí)刻的電流，此時(shí)才能保證 Iu+Iv+Iw=0，這個(gè)公式成立。這樣的話，才能根據(jù)下圖八所以的波形，對(duì)采樣窗口小的一相 電流進(jìn)行重新計(jì)算。

而如果是雙電阻采樣的話，只有兩個(gè)采樣電阻，得到的電流無法使用 Iu+Iv+Iw=0 這個(gè)公 式，因此，即使碰到采樣窗口小的情況，如果不進(jìn)行算法處理的話，雙電阻方案就出現(xiàn)局限 性了。而要想得到更好的適應(yīng)場(chǎng)景，就必須對(duì)雙電阻方案進(jìn)行算法補(bǔ)償，這也是雙電阻方案 的關(guān)鍵之處。

同樣對(duì)于單電阻采樣方案，需要根據(jù)不同的開關(guān)組合來得到對(duì)應(yīng)的電流，而且需要在一 個(gè) PWM 周期內(nèi)采樣兩次，這種方式更是不能滿足 Iu+Iv+Iw=0，只能靠算法來進(jìn)行補(bǔ)償修正， 所以單電阻的方式更加困難，也是目前市面上的難點(diǎn)，如果能把難點(diǎn)解決，這種方式是最優(yōu) 且最便宜的方式。

四、電流采樣方式選取

在電機(jī)控制中，對(duì)電流采樣的采樣轉(zhuǎn)換方式一般都是使用 PWM 觸發(fā) ADC 來轉(zhuǎn)換，以微 芯公司的單片機(jī)為例，ADC 模塊會(huì)被配置為自動(dòng)采樣和觸發(fā)轉(zhuǎn)換，如下圖九所示為自動(dòng)采樣， 觸發(fā)轉(zhuǎn)換序列示意：

當(dāng) PWM 模塊設(shè)置的觸發(fā)點(diǎn)匹配之后，觸發(fā)信號(hào)就會(huì)給到 ADC 模塊，此時(shí)上圖九中的采 樣開關(guān)就會(huì)斷開，然后 ADC 模塊開始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成即可得到對(duì)應(yīng)的采樣電流的電壓信號(hào) 的 AD 數(shù)值，在程序中使用這個(gè)數(shù)值進(jìn)行算法編寫驗(yàn)證即可

五、三種采樣方式的對(duì)比及注意事項(xiàng)

1、三電阻采樣方式

這種方式是三種方式中較簡(jiǎn)單的，直接使用三個(gè)檢流電阻采樣電機(jī)的三相相電流，這樣 得到的結(jié)果比較直接，然后只需要根據(jù)扇區(qū)找出采樣窗口小的一相，然后使用公式 Iu+Iv+Iw=0，把采樣窗口小的一相相電流重新計(jì)算出來，這樣得到的結(jié)果準(zhǔn)確度是最高的， 后面相關(guān)算法的實(shí)現(xiàn)也是最好實(shí)現(xiàn)的，所以這是三電阻采樣的優(yōu)點(diǎn)。只是因?yàn)橐褂萌齻€(gè)檢 流電阻和三個(gè)運(yùn)放，所以在硬件成本上會(huì)相對(duì)其它兩種更高些。

2、雙電阻采樣方式

雙電阻采樣的話，采樣出來的兩相電流就必須直接使用了，即使出現(xiàn)偏差也需要去使用， 這種方式不能像三電阻采樣那樣，可以根據(jù)其它兩相算出第三相電流。也就是說，雙電阻需 要考慮采樣窗口的問題。如果要保證采樣電流準(zhǔn)確的話，必須保證采樣窗口足夠大。要讓采 樣窗口足夠大的話，就需要對(duì) PWM 波形進(jìn)行變形處理，但是這樣會(huì)增加算法的執(zhí)行時(shí)間。 這種方式的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了一個(gè)檢流電阻和一個(gè)運(yùn)放。

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