FOC控制基于电阻的电流采样方法比较
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FOC控制基于电阻的电流采样方案比较————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:FOC控制基于电阻的电流采样方案比较最近有时间把TI ST还有Microchip三家关于PMSM控制中使用电阻采样相的电路看了一下,发现各家都有自己的特点,就做个总结吧。
1.TI C2000系列双电阻采样法原理说明在U相和V相的下桥分别串联一个功率电阻,通过一个运放电路连接至A/D。
采样时机放在PWM的下溢中断进行,U V两相电阻上的电流即为电机U V相的线电流。
关键点(1)采样时机:必须在下桥臂全部导通的时候进行采样。
在软件设计的时候,采用下溢中断(处于第7段和第1段零矢量区域中),将电流采样的任务安排在一个PWM周期的开始处,在比较匹配到来之前的期间,U、V两相的上桥臂都是关断的,也就是说下桥臂是导通的,这样就可以在每个PWM周期顺利采样一次两个相电流值。
(2)采样方式因为电机绕组线圈呈感性,线圈上的相电流不能突变,因此从矢量U0 转换到零矢量后,其对应的工作状态转换如图所示,其中二极管能起到续流作用,此时,下桥臂采样电阻上流过的是相电流,因此在每个PWM周期前期通过下桥臂的采样电阻检测相电流是可行的。
开关状态为000时电流的流通路径(3)采样电流电路从上图可以看出,流经各相采样电阻的电流是正负的,故采样电阻上端的电压是一个带正负信号的正弦波形(下端为地),后级运放电路作用是将整体电压抬高,并且进行比例增益。
2.STM32的方案:三电阻采样法(1)电流处理:采样电阻上端采集到的电压是一个带正负的正弦波形,所以其后端一定要接一个运放电路,一方面是滤波,更重要的则是把采集到的信号缩放到AD能采集的电压范围。
这个电路可以采用同相比例放大+偏移。
(2)AD触发:在STM32的高级定时器中,除了产生三相PWM波的CH1,CH2,CH3之外还有一个CH4,这个通道只能产生一路PWM波,它可以用来触发AD,可以比较容易的和前面几个PWM波同步,而且配置好周期能非常灵活的取采样点。
foc采样电阻
摘要:
1. FOC 采样电阻的概念
2. FOC 采样电阻的原理
3. FOC 采样电阻的优缺点
4. FOC 采样电阻的应用领域
5. FOC 采样电阻的未来发展
正文:
FOC 采样电阻是一种常用于模拟信号处理和数字信号转换的电子元件,它的全称是“浮动采样电阻”,英文名为“Floating Output Current Sensor”。
FOC 采样电阻的工作原理是,通过将电阻值变化转化为电压信号,从而实现对电流的测量。
FOC 采样电阻的工作原理主要基于欧姆定律,即电阻值与电流和电压之间的关系。
当电阻两端的电压发生变化时,通过电阻的电流也会发生变化。
FOC 采样电阻就是利用这个原理,将电阻两端的电压变化转化为电流信号,从而实现对电流的测量。
FOC 采样电阻具有许多优点,例如高精度、高稳定性、宽动态范围等。
FOC 采样电阻的精度和稳定性主要取决于其设计和制造工艺,而宽动态范围则意味着FOC 采样电阻可以测量从毫安到安培的各种电流。
FOC 采样电阻广泛应用于各种电子设备和系统中,例如电源管理、电池充电、电机控制等。
在这些应用中,FOC 采样电阻可以提供精确的电流测量,从
而实现对电路的精确控制。
FOC 采样电阻的未来发展趋势是更高的精度和更小的体积。
随着电子技术的发展,FOC 采样电阻将越来越小,精度也将越来越高。
此外,FOC 采样电阻也将更加智能化,例如实现自我校准和自动补偿等功能。
总的来说,FOC 采样电阻是一种重要的电子元件,它具有高精度、高稳定性和宽动态范围等优点,广泛应用于各种电子设备和系统中。
FOC控制基于电阻的电流采样方案比较最近有时间把TI ST还有Microchip三家关于PMSM控制中使用电阻采样相的电路看了一下,发现各家都有自己的特点,就做个总结吧。
1.TI C2000系列双电阻采样法原理说明在U相和V相的下桥分别串联一个功率电阻,通过一个运放电路连接至A/D。
采样时机放在PWM的下溢中断进行,U V两相电阻上的电流即为电机U V相的线电流。
关键点(1)采样时机:必须在下桥臂全部导通的时候进行采样。
在软件设计的时候,采用下溢中断(处于第7段和第1段零矢量区域中),将电流采样的任务安排在一个PWM周期的开始处,在比较匹配到来之前的期间,U、V两相的上桥臂都是关断的,也就是说下桥臂是导通的,这样就可以在每个PWM周期顺利采样一次两个相电流值。
(2)采样方式因为电机绕组线圈呈感性,线圈上的相电流不能突变,因此从矢量U0 转换到零矢量后,其对应的工作状态转换如图所示,其中二极管能起到续流作用,此时,下桥臂采样电阻上流过的是相电流,因此在每个PWM周期前期通过下桥臂的采样电阻检测相电流是可行的。
开关状态为000时电流的流通路径(3)采样电流电路从上图可以看出,流经各相采样电阻的电流是正负的,故采样电阻上端的电压是一个带正负信号的正弦波形(下端为地),后级运放电路作用是将整体电压抬高,并且进行比例增益。
2.STM32的方案:三电阻采样法(1)电流处理:采样电阻上端采集到的电压是一个带正负的正弦波形,所以其后端一定要接一个运放电路,一方面是滤波,更重要的则是把采集到的信号缩放到AD能采集的电压范围。
这个电路可以采用同相比例放大+偏移。
(2)AD触发:在STM32的高级定时器中,除了产生三相PWM波的CH1,CH2,CH3之外还有一个CH4,这个通道只能产生一路PWM波,它可以用来触发AD,可以比较容易的和前面几个PWM波同步,而且配置好周期能非常灵活的取采样点。
(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当前扇区决定。
FOC控制基于电阻的电流采样方案比较FOC控制基于电阻的电流采样方案比较最近有时间把TI ST还有Microchip三家关于PMSM控制中使用电阻采样相的电路看了一下,发现各家都有自己的特点,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相的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的下溢中断进行,U V两相电阻上的电流即为电机U V相的线电流。
关键点(1)采样时机:必须在下桥臂全部导通的时候进行采样。
在软件设计的时候,采用下溢中断(处于第7段和第1段零矢量区域中),将电流采样的任务安排在一个PWM周期的开始处,在比较匹配到来之前的期间,U、V两相的上桥臂都是关断的,也就是说下桥臂是导通的,这样就能够在每个PWM周期顺利采样一次两个相电流值。
(2)采样方式因为电机绕组线圈呈感性,线圈上的相电流不能突变,因此从矢量U0 转换到零矢量后,其对应的工作状态转换如图所示,其中二极管能起到续流作用,此时,下桥臂采样电阻上流过的是相电流,因此在每个PWM周期前期经过下桥臂的采样电阻检测相电流是可行的。
开关状态为000时电流的流通路径(3)采样电流电路从上图能够看出,流经各相采样电阻的电流是正负的,故采样电阻上端的电压是一个带正负信号的正弦波形(下端为地),后级运放电路作用是将整体电压抬高,而且进行比例增益。
2.STM32的方案:三电阻采样法(1)电流处理:采样电阻上端采集到的电压是一个带正负的正弦波形,因此其后端一定要接一个运放电路,一方面是滤波,更重要的则是把采集到的信号缩放到AD能采集的电压范围。
这个电路能够采用同相比例放大+偏移。
(2)AD触发:在STM32的高级定时器中,除了产生三相PWM波的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,能够比较容易的和前面几个PWM波同步,而且配置好周。
foc 单电阻采样移相单电阻采样移相是一种常见的电路设计技术,可以实现信号的移相功能。
本文将详细介绍单电阻采样移相的原理、应用以及设计注意事项。
一、单电阻采样移相原理单电阻采样移相是基于电流采样的原理实现信号移相的一种方法。
它利用一个电阻和一个开关来实现信号的采样和延时,从而实现信号的移相功能。
具体来说,单电阻采样移相电路的原理如下:1.电平提升:将输入信号通过一个电阻和一个开关接到一个电容上。
当开关关闭时,电容上的电压与输入信号相等,此时电压下降到0V,产生一个电平提升的效果。
2.电平维持:当开关打开时,电容上的电压被锁定,并保持不变,实现电平维持的效果。
3.电平恢复:当开关再次关闭时,电容上的电压下降到0V,实现电平恢复的效果。
通过这样的电平提升、维持和恢复的操作,可以实现输入信号的延时,并且可以通过调整开关的打开和关闭时间来实现信号的相位调节。
二、单电阻采样移相的应用1.时钟信号移相在数字电路中,常常需要对时钟信号进行移相操作,以控制电路中各个模块的工作时机。
单电阻采样移相可以实现对时钟信号的移相,从而控制数字电路的时序。
2.频率合成在通信系统中,经常需要通过合成不同频率的信号来实现多通道传输。
单电阻采样移相可以用于合成不同频率的信号,并实现频率的精确控制。
3.调相器调相器是一种用于调制信号相位的电路,广泛应用于通信系统和雷达系统中。
单电阻采样移相可以用于实现调相器的功能,实现对信号相位的准确调整。
三、单电阻采样移相的设计注意事项1.电阻和电容的选择在设计单电阻采样移相电路时,需要选择合适的电阻和电容。
电阻的阻值和电容的容值决定了信号的延时时间和移相范围。
需要根据具体的应用要求进行合理选择。
2.开关的选取开关的质量和稳定性对于单电阻采样移相电路的性能有较大影响。
需要选择质量可靠、响应速度快的开关,以确保电路的稳定性和性能。
3.控制电路的设计需要设计一个合适的控制电路来控制开关的打开和关闭时间,从而实现信号的相位调节。
foc电机控制运放sr要求
FOC电机控制运放SR(Slew Rate)是指在调节电机速度和位置时,电流的切
换速率。
在FOC电机控制中,SR是一个重要的性能指标,它与电机的响应速度和
系统的稳定性密切相关。
为了满足FOC电机控制的运放SR要求,需要注意以下几个方面:
1. 电流采样和控制环路:电流采样是FOC控制的核心,采样电流的精确性直
接影响到SR的性能。
因此,电流传感器的选择和布局非常重要。
同时,控制环路
的设计和参数调整也需要考虑到SR的要求。
2. 运放的选择和优化:在FOC电机控制中,运放是一个关键组件。
为了满足
SR的要求,需要选择具有较高带宽和快速切换速度的运放。
此外,采用高性能的
运放芯片,如带有高精度和低噪声特性的运放,可以提高系统的控制精度和稳定性。
3. PCB设计和布局:良好的PCB设计和布局对于FOC电机控制的SR性能至
关重要。
合理的布线和地面平面设计可以减少干扰和噪声,并提高信号传输的稳定性。
4. 信号传输和滤波:为了减少干扰和噪声对SR的影响,可以采用适当的滤波
器来滤除高频噪声。
此外,注意信号传输的完整性,使用合适的连接和线缆来确保信号传输的稳定性和可靠性。
总而言之,在FOC电机控制中,为了满足SR的要求,需要注意电流采样和控
制环路,运放的选择和优化,PCB设计和布局,以及信号传输和滤波等方面。
通
过综合优化这些因素,可以提高FOC电机控制系统的性能和稳定性,以满足SR
的要求。
峰岹科技FU68xx-无霍尔-FOC调试说明文档-V1.0.0峰岹科技(深圳)有限公司Fortior Technology(Shenzhen)Co.,Ltd.深圳市南山区科技中二路软件园11栋2楼203室,518057Room203,2/F,Building No.11,Keji Central Road2,Software Park,High-Tech Industrial Park,Shenzhen,P.R.ChinaTel:86-755-26867710Fax:86-755-26867715Contained hereinCopyright by FortiorTechnology(Shenzhen)Co.,Ltd all rights reserved.修改记录版本号:第1位-原理第2位-模块第3位-细节版本号修改详细内容说明生效日期修订者审核者V1.0.0初稿2020-3-5Jamie.Xu John.Luo1.概述本应用笔记介绍了如何使用FU68XX MCU中的FOC控制直流无刷电机(BLDC)。
本文介绍了如何使用FU6831应用于硬件FU6831-DDGJ_V1.0电机控制开发板。
FU68XX系列是一款集成8051内核和电机控制引擎(ME)的电机驱动专用芯片,8051内核处理常规事务,ME处理电机实时事务,双核协同工作实现各种高性能电机控制。
其中8051内核大部分指令周期为1T或2T,芯片内部集成有高速运算放大器、比较器、Pre-driver(FU6811除外)、高速ADC、高速乘/除法器、CRC、SPI、I2C、UART、多种TIMER、PWM等功能,内置高压LDO,适用于BLDC/PMSM电机的方波、SVPWM/SPWM、FOC驱动控制。
FU68XX系列现共分为三款芯片:FU6811,FU6831和FU6818。
●FU6811为Gate Driver输出;●FU6831为3P3N Pre-driver输出;●FU6818为6N Pre-driver输出。
基于FOC算法的PMSM控制策略研究摘要:FOC--Field Oriental Control,即磁场定向控制(FOC),又称“矢量控制”,本质上就是通过控制变频器的输出电压和频率,从而控制三相交流电机。
根据磁场定向原理,分别对电机的励磁电流和转矩电流进行控制,测控电机的定子电流矢量,将三相交流电机作为直流电机进行控制。
同步旋转坐标轴选择电机一个旋转磁场轴,磁场定向轴有三种选择:定子磁场定向、转子磁场定向、气隙磁场定向。
在磁链关系中,定子磁场定向和气隙磁场定向均存在耦合,矢量控制结构十分复杂。
而参考直流电动机控制方式的转子磁场定向利用坐标变换,把交流电动机的定子电流分解成磁场分量电流(等效于励磁电流)和转矩分量电流(等效于负载电流),即磁通电流分量和转矩电流分量,两者完全解耦(无任何耦合关系),然后对它们分别进行控制,从而得到了等效于直流调速系统的动态性能。
关键词:FOC,坐标变换,解耦。
1 FOC算法概述FOC控制技术在工控应用领域中效果非常好,尤其是电机控制。
国内FOC应用只是初级阶段,落后国外一大截。
现在FOC发展前景很好,但是国内一些公司还没有研究透彻FOC算法的核心,而国外已经应用广泛且较为成熟,因此,FOC算法控制技术在国内大有发展前景。
若使用正弦方法激励,使得所施加电流空间矢量与转子位置成正比,定子电流与转子磁通耦合产生的电磁转矩使转子转动。
这里需要注意的是:需要定子电流超前转子电流位置90度,这时候力矩最大,从而实现最优转矩,而力矩与电流空间矢量成正比,最后得到的PMSM电气模型如下图所示:硬件电路实现过程如下:1、电流采样电阻(精密电阻);硬件上,正弦波FOC矢量控制器。
在PCB上必须采用精密电阻,大功率的PMSM控制器一般采用专用电流HALL霍尔传感器。
2、MOSFET专用驱动IC成本上讲,驱动MOSFET器件用的是分立器件,像二极管、三极管的开关速度及损耗等硬件条件无法满足正弦波控制系统的设计理念,所以通常采用成熟的驱动集成芯片IC(像IR的IR21xx系列),以此来驱动MOSFET。
FOC控制霍尔电流采样电流一、引言电机作为现代工业中的核心驱动部件,其控制性能的优劣直接影响到整个系统的运行效率和稳定性。
FOC控制策略通过坐标变换将定子电流分解为磁场产生分量和转矩产生分量,实现对电机磁场和转矩的独立控制。
在这一控制策略中,实时、准确的电流信息是至关重要的。
霍尔电流传感器以其独特的优势,在电机控制系统中扮演着举足轻重的角色。
二、FOC控制概述FOC控制,又称矢量控制,是一种通过坐标变换将三相交流电机的定子电流解耦为两个独立的直流分量的控制策略。
这两个分量分别是用于产生磁场的励磁电流(Id)和用于产生转矩的转矩电流(Iq)。
通过独立控制这两个电流分量,可以实现电机的高效、平稳运行。
FOC控制要求实时获取电机定子电流的信息,以便进行精确的坐标变换和控制算法的实现。
三、霍尔电流传感器原理及应用霍尔电流传感器是基于霍尔效应原理工作的。
当电流通过一根导线时,会在导线周围产生磁场。
霍尔元件置于这一磁场中,由于洛伦兹力的作用,会在霍尔元件的两侧产生电势差,即霍尔电压。
这一电压与通过导线的电流成正比,因此可以用来测量电流的大小。
在电机控制系统中,霍尔电流传感器通常被安装在电机相线上,用于实时测量定子电流。
其非接触式的测量方式避免了传统电流互感器可能引入的额外电阻和电感,从而提高了电流采样的精度和响应速度。
此外,霍尔电流传感器还具有体积小、重量轻、安装方便等优点,非常适合在电机控制系统中使用。
四、霍尔电流采样技术优化策略尽管霍尔电流传感器具有诸多优点,但在实际应用中仍可能受到温度、磁场干扰等因素的影响,导致采样精度下降。
因此,需要采取一系列优化策略来提高霍尔电流采样技术的性能。
1. 温度补偿:霍尔元件的灵敏度会随温度的变化而变化。
为了消除温度对采样精度的影响,可以采用温度补偿电路或算法,对霍尔电压进行实时修正。
2. 磁场屏蔽:外部磁场的干扰会影响霍尔元件的测量精度。
因此,需要对霍尔电流传感器进行磁场屏蔽设计,以减少外部磁场的影响。
foc单电阻电流采样算法
FOC(Field Oriented Control)是一种电机控制技术,它可以
有效地控制交流电机的转速和转矩。
FOC单电阻电流采样算法是FOC
技术中的一种重要算法,它通过对电机电流进行精确采样和控制,
实现了电机的高效、精确控制。
FOC单电阻电流采样算法的核心思想是通过对电机的电流进行
实时采样和分析,以实现对电机的精准控制。
在FOC技术中,电机
的三相电流可以分解为两个正交的分量,磁场定向分量和磁场垂直
分量。
通过对这两个分量进行独立控制,可以实现对电机的精确控制。
FOC单电阻电流采样算法的实现主要包括以下几个步骤,首先,通过电路中的电阻将电机的电流进行采样;然后,利用采样到的电
流数据,通过数学模型和控制算法,计算出电机的磁场定向分量和
磁场垂直分量;最后,根据计算得到的控制量,对电机进行精确控制,实现所需的转速和转矩输出。
FOC单电阻电流采样算法具有以下优点,首先,通过对电机电
流进行精确采样和控制,可以实现对电机的高效、精确控制,提高
了电机的运行效率和性能;其次,该算法能够减小电机的电流谐波,减少了电机的振动和噪音,提高了电机的运行平稳性和可靠性;最后,FOC单电阻电流采样算法还可以实现对电机的动态响应和过载
能力的提升,使电机在各种工况下都能够稳定运行。
总之,FOC单电阻电流采样算法作为FOC技术中的重要算法,
可以实现对电机的高效、精确控制,提高了电机的性能和可靠性,
对于提升电机控制系统的整体性能具有重要意义。
随着电机控制技
术的不断发展,FOC单电阻电流采样算法将会得到更广泛的应用和
推广。
基于PSoC®4的矢量控制方案:电流采样FOC Design Based On PSoC®4: Current Sensing李飞飞Cypress应用工程师摘要:本文首先简要介绍了Cypress PSoC®4产品的主要特性,然后详细阐述了矢量控制中常用的电流采样方案及基于PSoC@4的方案的优势,最后介绍如何使用PSoC®4在马达矢量控制方案中实现双电阻电流采样。
关键字:PSoC®4,Internal Opamp,Current Sensing, 2-shunt, FOC, Motor control Abstract: This paper first briefly introduces the major features of Cypress PSoC®4 product, and discusses popular solutions of current sensing in FOC control. And then presents the solution based on PSoC®4 and its advantages. At last 2-shunt current sensing is described in details with one design example on PSoC®4.Keywords: PSoC®4,Internal Opamp,Current Sensing, 2-shunt, FOC, Motor control1. 引言Cypress在2013年3月推出PSoC®4可编程片上系统架构, 它将赛普拉斯一流的PSoC®模拟和数字架构以及业界领先的CapSense®电容式触摸技术同ARM®的低功耗Cortex™-M0内核完美相结合。
FOC电流采样方案对比(单电阻双电阻三电阻)文章目录•1 电流采样的作用•2 硬件架构•3 采样关键•4 采样方案o 5 三电阻采样o 5.1 三电阻采样点o 5.2 双电阻采样o 5.3 双电阻采样点o 5.4 单电阻采样▪ 5.4.1 Sa Sb Sc:100▪ 5.4.2 Sa Sb Sc:110▪ 5.4.3 SVPWM的开关状态▪ 5.4.4 ST方案•6 总结•7 附录1 电流采样的作用在FOC算法中,电流采样在反馈环节是相当重要的一部分,无论是有感FOC,还是无感FOC,相电流是交流三相同步电机在进行坐标变换的关键,最终通过SVPWM实现电机转子磁场和定子磁场的同步转动,通常这里有三种方案,单电阻采样,双电阻采样,三电阻采样,关系到整体系统的成本,算法的复杂程度和最终运行的效果,这里需要更加项目的具体需求进行选择。
本文参考ST的单电阻和三电阻采样以及TI的双电阻采样,还有microchip的资料,结合实际中可能需要注意的地方进行总结分析。
几种电流采样方案的对比;电流采样成本算法单电阻低复杂双电阻适中适中三电阻高简单2 硬件架构硬件上的设计通常是采集三相电流,通过运算放大器加偏置电压,这样可以就可以采集正负电流,最终在MCU中处理的时候减去偏置电压就行,以Infineon XC167CI SK Board单电阻的方案为例子,具体电路拓扑图如下;下面是TI C2000 的方案AP1608410 原文链接运算放大器3 采样关键采样的关键是需要在三相逆变器高端关闭,低端打开的情况下进行采样,这是整体的采样点。
因此,采样会存在窗口时间,因为ADC 转换完成需要一定数量级的时间,也就是说,在ADC转换完成之前,桥低端是不能关闭的,在这里,双电阻和单电阻采样需要考虑窗口时间的限制,而三电阻采样则不存在窗口时间(PWM占空比接近100%),可以根据SVPWM当前所在象限,进行分类,只需要采集其中不受窗口时间限制的两相电流,然后根据Ia+Ib+Ic=0 I_{a}+I_{b}+I_{c} = 0Ia+Ib+Ic=0,进行电流的重构。
三电阻采样foc控制逻辑
摘要:
1.三电阻采样原理
2.FOC 控制逻辑概述
3.三电阻采样在FOC 控制逻辑中的应用
4.三电阻采样FOC 控制逻辑的优势与不足
正文:
一、三电阻采样原理
三电阻采样是一种常用的模拟信号采样方法,其基本原理是通过三个电阻器对输入电压进行采样,将采样后的电压信号转换为数字信号,以便微控制器进行处理。
这三个电阻器在电路中形成一个三角形,根据三角形的三个顶点电压值,可以计算出输入电压的平均值。
二、FOC 控制逻辑概述
场导向控制(Field-Oriented Control, FOC)是一种基于矢量控制的电机控制策略,广泛应用于异步电机和永磁同步电机的控制中。
FOC 控制将电机的磁场和转矩分别进行解耦控制,通过调整磁场电流和转矩电流,实现对电机转矩和转速的精确控制。
三、三电阻采样在FOC 控制逻辑中的应用
在FOC 控制逻辑中,三电阻采样被用于测量电机电流,从而实现对电机转矩的精确控制。
通过三电阻采样,可以将电机电流转换为电压信号,然后通过模拟- 数字转换器(ADC)将电压信号转换为数字信号,供微控制器进行处
理。
四、三电阻采样FOC 控制逻辑的优势与不足
1.优势:
(1)三电阻采样FOC 控制逻辑能够实现对电机转矩和转速的精确控制,提高了电机的控制性能;
(2)采用三电阻采样可以降低成本,简化电路设计;
(3)三电阻采样具有较高的采样精度,能够满足FOC 控制对电流检测的要求。
FOC控制基于电阻的电流采样方案比较最近有时间把TI ST还有Microchip三家关于PMSM控制中使用电阻采样相的电路看了一下,发现各家都有自己的特点,就做个总结吧。
1.TI C2000系列双电阻采样法原理说明在U相和V相的下桥分别串联一个功率电阻,通过一个运放电路连接至A/D。
采样时机放在PWM的下溢中断进行,U V两相电阻上的电流即为电机U V相的线电流。
关键点(1)采样时机:必须在下桥臂全部导通的时候进行采样。
在软件设计的时候,采用下溢中断(处于第7段和第1段零矢量区域中),将电流采样的任务安排在一个PWM周期的开始处,在比较匹配到来之前的期间,U、V两相的上桥臂都是关断的,也就是说下桥臂是导通的,这样就可以在每个PWM周期顺利采样一次两个相电流值。
(2)采样方式因为电机绕组线圈呈感性,线圈上的相电流不能突变,因此从矢量U0 转换到零矢量后,其对应的工作状态转换如图所示,其中二极管能起到续流作用,此时,下桥臂采样电阻上流过的是相电流,因此在每个PWM周期前期通过下桥臂的采样电阻检测相电流是可行的。
开关状态为000时电流的流通路径(3)采样电流电路从上图可以看出,流经各相采样电阻的电流是正负的,故采样电阻上端的电压是一个带正负信号的正弦波形(下端为地),后级运放电路作用是将整体电压抬高,并且进行比例增益。
2.STM32的方案:三电阻采样法(1)电流处理:采样电阻上端采集到的电压是一个带正负的正弦波形,所以其后端一定要接一个运放电路,一方面是滤波,更重要的则是把采集到的信号缩放到AD能采集的电压围。
这个电路可以采用同相比例放大+偏移。
(2)AD触发:在STM32的高级定时器中,除了产生三相PWM波的CH1,CH2,CH3之外还有一个CH4,这个通道只能产生一路PWM波,它可以用来触发AD,可以比较容易的和前面几个PWM波同步,而且配置好周期能非常灵活的取采样点。
(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当前扇区决定。
foc双电阻采样电流-回复关于FOC双电阻采样电流的重要性、原理以及应用。
第一步:引言现如今,电力系统在各个方面的应用越来越广泛。
其中,电流测量是电力系统运行中最基本也最重要的环节之一。
在电力系统中,通过对电流进行准确的测量,可以保证电力系统的安全稳定运行。
FOC(Field Oriented Control)双电阻采样电流技术就是一种广泛应用于电流测量的技术。
本文将一步一步回答FOC双电阻采样电流的重要性、原理以及应用。
第二步:FOC双电阻采样电流的重要性1. 提高测量精度:FOC双电阻采样电流技术通过传感器对电流进行实时的双电阻采样测量,能够提供更加准确和精确的电流值,为电力系统的运行提供可靠的数据。
2. 实时性强:FOC双电阻采样电流技术通过快速的信号采样和处理,能够实时地获取电流的变化情况,并能够对电流进行快速的反馈控制,提高了电力系统的响应速度。
3. 可拓展性强:FOC双电阻采样电流技术可以通过增加传感器量程和增加采样频率等方式,实现对不同范围和精度要求的电流测量。
第三步:FOC双电阻采样电流的原理1. 传感器测量:FOC双电阻采样电流技术通过双电阻式电流传感器对电流进行测量。
传感器将测得的电流通过变频器等设备进行信号处理。
2. 信号变换:FOC双电阻采样电流技术通过变频器等设备将测得的电流信号进行变换,将电流信号变换为角度信号和幅度信号。
角度信号表示电流在相位上的变化情况,幅度信号表示电流在大小上的变化情况。
3. 控制系统:FOC双电阻采样电流技术通过控制系统对电流进行反馈控制。
控制系统根据角度信号和幅度信号,实时调整电力系统的工作状态,使其更加稳定和高效。
第四步:FOC双电阻采样电流的应用1. 电力系统中的电流测量:FOC双电阻采样电流技术广泛应用于电力系统中的电流测量,可以对电流进行准确和可靠的测量,保证电力系统的运行安全性和稳定性。
2. 电机控制:FOC双电阻采样电流技术在电机控制中也有重要应用。
FOC中的电流采样
电流采样是FOC的基础,具体有电流传感器采样、电阻采样,电阻采样以其简单低成本的应用广泛使用。
电阻法采样有单电阻采样、双电阻采样、三电阻采样。
一.单电阻采样
单电阻采用分时采样,在一个PWM周期中需要采样二次才能重构三相电流,采样时刻很关键
如下图,i B = -(i A + i C)
单电阻采样有一些缺陷,当定子电压要求矢量位于空间矢量的分界扇区时候,占空比会出现两长一短或两短一长,这样只能采集单相电流,另外两相电流不能重现;当在低调制区域的时候,三个占空比几乎一样,不可能测量任何相电流。
解决办法是在边界区域的时候插入固定时间的有效矢量,在低调制区域的时候轮流插入有效矢量。
插入有效矢量会引起电流波形失真,需要进行软件补偿。
单电阻采样简单,成本低,但因加入补偿算法,代码长度较多电阻采样要长,电流失真也较多电阻采样大
二.双电阻采样
在下桥臂全导通时刻采样,在软件设计中可以设置为定时器下溢出时刻采样(中心对齐方式PWM),相电流检测窗口时间是单电阻的三倍
三.三电阻采样
三电阻可以在任何时刻采样,在ST的电机FOC控制方案中,针对不同扇区读取不同相电流,并对采样时间点做了分类讨论,这里摘录如下:。
FOC控制基于电阻的电流采样方案比较最近有时间把TI ST还有Microchip三家关于PMSM控制中使用电阻采样相的电路看了一下,发现各家都有自己的特点,就做个总结吧。
1.TI C2000系列双电阻采样法原理说明在U相和V相的下桥分别串联一个功率电阻,通过一个运放电路连接至A/D。
采样时机放在PWM的下溢中断进行,U V两相电阻上的电流即为电机U V相的线电流。
关键点(1)采样时机:必须在下桥臂全部导通的时候进行采样。
在软件设计的时候,采用下溢中断(处于第7段和第1段零矢量区域中),将电流采样的任务安排在一个PWM周期的开始处,在比较匹配到来之前的期间,U、V两相的上桥臂都是关断的,也就是说下桥臂是导通的,这样就可以在每个PWM周期顺利采样一次两个相电流值。
(2)采样方式因为电机绕组线圈呈感性,线圈上的相电流不能突变,因此从矢量U0 转换到零矢量后,其对应的工作状态转换如图所示,其中二极管能起到续流作用,此时,下桥臂采样电阻上流过的是相电流,因此在每个PWM周期前期通过下桥臂的采样电阻检测相电流是可行的。
开关状态为000时电流的流通路径(3)采样电流电路从上图可以看出,流经各相采样电阻的电流是正负的,故采样电阻上端的电压是一个带正负信号的正弦波形(下端为地),后级运放电路作用是将整体电压抬高,并且进行比例增益。
2.STM32的方案:三电阻采样法(1)电流处理:采样电阻上端采集到的电压是一个带正负的正弦波形,所以其后端一定要接一个运放电路,一方面是滤波,更重要的则是把采集到的信号缩放到AD能采集的电压范围。
这个电路可以采用同相比例放大+偏移。
(2)AD触发:在STM32的高级定时器中,除了产生三相PWM波的CH1,CH2,CH3之外还有一个CH4,这个通道只能产生一路PWM波,它可以用来触发AD,可以比较容易的和前面几个PWM波同步,而且配置好周期能非常灵活的取采样点。
(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当前扇区决定?。
foc 电流采样电路
FOC电流采样电路是用于进行电流检测和采样的电路,常用
于电机控制系统中的电流闭环反馈控制。
FOC电流采样电路一般包括电流传感器、放大电路和采样电
路等部分。
电流传感器是将电机相对应的输出电流转换为电压信号的设备。
常见的电流传感器有霍尔效应传感器和电阻式电流传感器等。
在FOC电流采样电路中,通常使用霍尔效应传感器来实现电
流的检测。
霍尔效应传感器通过感知电流所产生的磁场变化来输出一个与电流成正比的电压信号。
放大电路用于放大电流传感器输出的微弱电压信号,以便能够被后续的采样电路准确采集和处理。
放大电路通常采用运放等电子器件来实现,通过提高信号幅度和增加信号的稳定性来保证采样的准确性和可靠性。
采样电路是FOC电流采样电路的最后一道环节,用于实时采
集和处理放大后的电流信号。
采样电路通常包括模数转换器(ADC)和数字信号处理器(DSP)等组件。
模数转换器将连续模拟信号转换为数字信号,以便能够被DSP进行数字信号
处理和控制算法的实施。
总而言之,FOC电流采样电路通过电流传感器检测电机输出
的电流,并经过放大和采样电路的处理,最终提供给DSP进
行电机控制和反馈闭环操作。
这一电路的设计和性能对于电机控制系统的性能和稳定性都有重要影响。
最近有时间把TIST还有Microchip三家关于PMSM控制中使用电阻采样相的电路看了一下,发现各家都有自己的特点,就做个总结吧。
1.TIC2000系列双电阻采样法
原理说明
在U相和V相的下桥分别串联一个功率电阻,通过一个运放电路连接至A/D。
采样时机放在PWM的下溢中断进行,UV两相电阻上的电流即为电机UV相的线电流。
关键点
(1)采样时机:
必须在下桥臂全部导通的时候进行采样。
在软件设计的时候,采用下溢中断(处于第7段和第1段零矢量区域中),将电流采样的任务安排在一
个PWM周期的开始处,在比较匹配到来之前的期间,U、V两相的上桥臂都是关断的,也就是说下桥
臂是导通的,这样就可以在每个PWM周期顺利采样一次两个相电流值。
(2)采样方式
因为电机绕组线圈呈感性,线圈上的相电流不能突变,因此从矢量U0转换到零矢量后,其对应的
工作状态转换如图所示,其中二极管能起到续流作用,此时,下桥臂采样电阻上流过的是相电流,
因此在每个PWM周期前期通过下桥臂的采样电阻检测相电流是可行的。
开关状态为000时电流的流通路径
(3)采样电流电路
从上图可以看出,流经各相采样电阻的电流是正负的,故采样电阻上端的电压是一个带正负信号
的正弦波形(下端为地),后级运放电路作用是将整体电压抬高,并且进行比例增益。
2.STM32的方案:三电阻采样法
(1)电流处理:
采样电阻上端采集到的电压是一个带正负的正弦波形,所以其后端一定要接一个运放电路,一方面
是滤波,更重要的则是把采集到的信号缩放到AD能采集的电压范围。
这个电路可以采用同相比例
放大+偏移。
(2)AD触发:
在STM32的高级定时器中,除了产生三相PWM波的CH1,CH2,CH3之外还有一个CH4,这个通道只能产生一路PWM波,它可以用来触发AD,可以比较容易的和前面几个PWM波同步,而且配置好周期能非常灵活的取采样点。
(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当前扇区决定?。
每次只有在下桥臂打开的时候才能进行采样。
(4)干扰Tnoise和Trise:
Tnoise是每次开关管打开或者关闭时,对当前采集的相电压的影响时间。
Trise是每次开关管打开的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算法的最后一步,根据前面运算得到的数据,修改PWM波形输出,从而修正电机的运行,同时确定下次相电流采样的扇区。
[R1]此处与TI方案不同,ST方案根据扇区号来确定当前需要采样的电流相,而TI根据二极管续流可以持续获得稳定的U/V相电流反馈,TI的方法更好
[R2]TI的方案是在PWM关闭的时候采样的,也就没有了干扰的问题
下面这张表格是是运用ST库的时候三电阻和单电阻在效率等方面的比较:
3.Microchip方案(AN1299)
采用单电阻方式采样,在一组7段矢量的时间内,根据不同的开关顺序,进行多次采样
[R3]相比TI方案,采样次数较多,消耗的CPU资源较多,需要考虑死区对各个采样窗的影响,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,我们将分析此周期的所有不同的PWMxL组合(T0、T1、T2和T3),了解电流测量代表着什么。
从T0开始,在逆变器中我们有如下的电子开关(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(目前没有显示,但假设PWM输出是互补的)。
由于有电流通过相A和C流入电机,通过相B流出电机,我们可以认为此电流测量值表示的是–IB,如图11所示。
在T2期间,PWM2L和PWM3L有效,且PWM1H有效。
这种组合给出的是流经单分流电阻的电流IA,如图12所示。
T3的情形与T0一样,其中没有电流流经分流电阻,所以IBUS=0,如图13所示。
PIC单电阻采样时间点的计算
总结:
通过双电阻、三电阻和单电阻的相电流采样方法,都是基于电机绕组电感电流通过二极管续流的原理,然后通过通过公式“Iu?+?Iv?+?Iw?=?0”重构出该相电流。
不同的采样方法,对相电压占空比有不同的要求,因此电压利用率也不同,可参考《基于PSoC4的矢量控制方案:电流采样》。