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[电机控制专用MCU]

APM32F035系列-电机开发系列-单电阻采样

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一、背景介绍
电流采样是FOC算法的一个重要环节,它影响着反馈控制的效果。无论采用有感还是无感的FOC方法,都需要测量交流三相同步电机的相电流,以便进行坐标变换。坐标变换后,通过SVPWM技术来控制电机转子磁场和定子磁场的同步旋转。电流采样有三种常用的方案,分别是单电阻采样,双电阻采样和三电阻采样。这些方案各有优缺点,涉及到系统的成本,算法的复杂性和控制的性能。因此,需要根据项目的具体需求来选择合适的方案。
二、采样电路
单电阻采样需要在一个PWM周期内进行两次采样,下面需要在SVPWM六个扇区进行相电流的分类,并对采样电流进行重构;单电阻采样的电路结构示意图以及相应的电路原理图如下图所示;
图1 单电阻采样电路结构图
图2 原理图
三、具体实现原理
在每个PWM周期内,根据逆变器的开关状态,选择合适的时刻来采样电阻两端的电压,然后根据电流重构算法,计算出电机绕组的电流值。
结合SVPMW发波的原理,可知在不同的mos管开关状态下对应的不同的A、B、C三相电流值,这部分具体介绍不在这里细讲,可以直接网上搜索”FOC 电流采样方案对比(单电阻/双电阻/三电阻)“相关的文章解决。其中核心点在于ADC采样点的选取。如下图所示(注:此图来源于网络)
图3 ADC采样点
四、APM32F035的实现及调试方法
目前,APM32F035有提供具体的单电阻实现方案,下述开展大体的调试流程方法。
1、首先需核对硬件接口部分,针对采样电路、增益进行确认,其次,针对ADC采样与Timer的触发模式进行设计,目前使用的方式是通过TMR1的CC4与CC5的上升沿信号作为ADC采样的触发信号,实现在一个载波周期内实现两次ADC采样。
2、通过开环运行的方式进行调试,通过给定固定的q轴电压Vq,以及一定的角速度进行开环运行,确保电机能够开环运行起来。如下图所示
图4
图5
而后通过示波器采样实际的UVW三相电流波形与实际母线电流的运放输出波形曲线,通过不断地调节延时采样时刻parameter.h中的“TRIG_DELAY”宏参数值,找到最合适的采样点,如下所示。
图6
对采样的母线电流先进行三相重构,进而获取出三相电压,其次,再PWM_Update对最小脉宽做限制,同时获取每相的相位,依据点是通过比较三相电压可以确认出来,而后再做最小脉宽限制,依据对应芯片对脉宽做限制保护。

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