无刷直流电机矢量控制技术：单电阻采样-KIA MOS管
无刷直流电机的矢量控制中，采用分流电阻进行三相电流采样是一种经济成本较低、应用较成熟的方案，因此在很多低成本产品中应用十分广泛。
分流电阻方案的整体思路是在下桥臂或地线上串联分流电阻，通过运放和控制器AD进行测量，获取电机三相电流。根据使用的电阻数量，分流电阻方案可分为三电阻采样、两电阻采样和单电阻采样，每种方案都有各自的优点和缺陷。本文主要介绍单电阻采样方法。
单电阻采样原理如图1中所示。在DC-AC变流器的地线上串联分流电阻，电阻电压信号用运算放大器放大之后输入到MCU的AD引脚，实现电流信号采样。
图1 单电阻电流检测电路
该方案通过单个电阻实现三相电流采样，因此在采样时间上有特定要求，需要在一个PWM周期内连续采样两次，然后通过计算才能得到三相电流。
以三相调制为例（还有两相调制，原理稍有区别），根据相位θ将UVW三相驱动波形分为6个区段，如图2中所示。
图2 三相驱动波形和区段的关系
以区段1为例，三相电流的采样和计算方法如图3中所示。区段1中，一个PWM周期内三角载波与调制波比较结果（即PWM输出信号）共有4种组合：
（UVW）：（000），（100），（110），（111）
其中0表示上桥臂关断，下桥臂导通；1表示上桥臂导通，下桥臂关断。
图3 区段1采样时间示意
当输出PWM为（110）时（A采样点），系统电流如图4中所示，此时分流电阻的电流为-IW；当输出PWM为（100）时（B采样点），系统电流如图5中所示，此时分流电阻的电流为IU。根据IU+IV+IW=0，可以求得IV的值。
图4 A采样点电流示意
图5 B采样点电流示意
按照区段1的原理，各区段的测量电流为：
实际在MCU中实现单电阻采样算法时，大体遵循以上思路。其中的难点在于每次AD采样的执行需要持续一定的时间，按照图3所示的采样原理，若UVW三相或某其中两相的PWM占空比大小比较接近，则无法有足够的时间窗口采集到正确的数值。
因此在实际应用中，需要考虑到AD采样时长与PWM输出连续变化二者之间的矛盾。针对这个问题，也产生了不止一种解决思路，采用stm32-HAL库给出的解决思路，该方案的代码量较大，涉及了较复杂的中断操作，主要是ADC中断和定时器中断时间的配合，以及采样时间点和采样结果的计算和补偿。
联系方式：邹先生
联系电话：0755-83888366-8022
手机：18123972950
QQ：2880195519
联系地址：深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1
请搜微信公众号:“KIA半导体”或扫一扫下图“关注”官方微信公众号
请“关注”官方微信公众号:提供 MOS管 技术帮助
免责声明：本网站部分文章或图片来源其它出处，如有侵权，请联系删除。
