基于PSoC?4的矢量控制方案 ：電流采樣

　　3. 電流采樣方法分析

　　矢量控制中，精確的采樣定子電流至關(guān)重要。電流采樣的精度和實(shí)時(shí)性在很大程度上決定了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)性能。因此，精確的電流檢測(cè)是提高系統(tǒng)控制精度、穩(wěn)定性和快速性的重要條件，是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。在矢量控制系統(tǒng)中，常見(jiàn)的電流檢測(cè)方案有霍耳電流傳感器、使用采樣電阻等方案。其中采用采樣電阻是一種常見(jiàn)的高性價(jià)比的方案。

　　采用采樣電阻的方式一般又分三電阻采樣方式、雙電阻采樣方式和單電阻采樣方式。下面將對(duì)這三種采樣方式做一下分析。

　　1) 三電阻采樣

　　三電阻典型采樣電路如圖3所示, 到 是6個(gè)功率晶體管。三個(gè)下橋臂分別串聯(lián)一個(gè)采樣電阻，采樣電阻上的電壓信號(hào)再經(jīng)過(guò)運(yùn)放送達(dá)ADC。單片機(jī)通過(guò)ADC分別采樣三相電流。采樣時(shí)刻在三相上橋臂截止的時(shí)刻，如圖4所示。此時(shí)相電流通過(guò)二極管進(jìn)行續(xù)流，通過(guò)采樣續(xù)流電流可以得到真實(shí)的相電流。

　　三電阻采樣方式較為靈活。當(dāng)某相電壓占空比達(dá)到100%時(shí)，該相下橋臂關(guān)閉，采樣電阻上無(wú)續(xù)流電流。此時(shí)可以采樣其他兩相電流，通過(guò)公式“Iu + Iv + Iw = 0”重構(gòu)出該相電流。當(dāng)某項(xiàng)電壓占空比較高時(shí)，續(xù)流時(shí)刻較短，功率管開(kāi)關(guān)會(huì)造成電流振蕩，此時(shí)采樣會(huì)造成較大誤差。此種情況也可通過(guò)采樣其他兩相電流進(jìn)行重構(gòu)。

　　三電阻采樣方式在某相占空比達(dá)到100%時(shí)也可對(duì)相電流進(jìn)行精確采樣，因此電壓利用率高。同時(shí)也支持兩相PWM調(diào)制。缺點(diǎn)是成本稍高，需要3個(gè)采樣電阻，三個(gè)運(yùn)放。

　　2) 雙電阻采樣

　　雙電阻典型采樣電路如圖5所示, 到 是6個(gè)功率晶體管。在U相及V相兩個(gè)下橋臂分別串聯(lián)一個(gè)采樣電阻，采樣電阻上的電壓信號(hào)再經(jīng)過(guò)運(yùn)放送達(dá)ADC。單片機(jī)通過(guò)ADC分別采樣UV兩相電流。采樣時(shí)刻在三相上橋臂截止的時(shí)刻，與三電阻方式相同，如圖4所示。此時(shí)相電流通過(guò)二極管進(jìn)行續(xù)流，通過(guò)采樣續(xù)流電流可以得到真實(shí)的相電流。采樣UV兩相電流后，通過(guò)公式“Iu + Iv + Iw = 0”重構(gòu)出W相電流。

　　一般情況下，雙電阻采樣方式可以實(shí)現(xiàn)三相電流的重構(gòu)。但當(dāng)U或V相電壓占空比達(dá)到100%時(shí)，此時(shí)該相下橋臂關(guān)閉，采樣電阻上無(wú)續(xù)流電流，無(wú)法進(jìn)行采樣?；虍?dāng)U或V相電壓占空比較高時(shí)，續(xù)流時(shí)刻較短，功率管開(kāi)關(guān)會(huì)造成電流振蕩，此時(shí)采樣會(huì)造成較大誤差。因此采用雙電阻采樣方式時(shí)，一般限制電壓最大相占空比為95%左右，給電流采樣留出足夠的空間。

　　雙電阻采樣方式只需要2個(gè)采樣電阻，兩個(gè)運(yùn)放即可完成三相電流重構(gòu)。但電壓利用率較三電阻低，達(dá)不到100%，不支持兩相調(diào)制(另一相調(diào)制比為100%)。