电流采样与处理

← 返回 FOC MOC | ← 返回主页


一、引言:为什么电流采样至关重要?

在无刷电机磁场定向控制(FOC)中, 精确的相电流信息是矢量控制的基础 。我们需要将测得的相电流(, , )通过 Clarke 和 Park 变换,转换为旋转坐标系下的直轴电流 和交轴电流 。 和 分别对应电机的励磁分量和转矩分量,是电流环PI控制器的反馈输入。因此, 采样精度、实时性和抗噪声能力 直接决定了整个控制系统的性能、效率与稳定性。硬件上的采样放大可参考 INA240A1 电流采样放大器

二、相电流采样方法

根据在电路中放置采样电阻的数量和位置,主要分为三种方法。

  1. 单电阻采样

1791525007139

优点: 成本最低,仅需一个采样电阻和一套运放电路。 缺点: 采样窗口窄,对PWM时序和ADC触发要求极高;在低占空比时可能无法采样;软件算法复杂。 2. 双电阻采样 1791525029066

优点: 成本适中,采样窗口比单电阻宽,软件复杂度中等,是折中且常用的方案。 缺点: 仍存在部分PWM模式下的采样盲区,需要合理选择采样相。 3. 三电阻采样 1791525058663

优点: 采样精度高,无盲区,对PWM模式没有限制,软件实现相对简单,可靠性最高。 缺点: 成本最高,需要三套采样运放电路,占用更多的ADC通道。

三种采样方法对比

对比项单电阻采样双电阻采样三电阻采样
硬件成本最低中等最高
采样精度较低(易受噪声干扰)中等最高
软件复杂度最高(时序苛刻)中等最低
PWM调制范围受限(低占空比难采样)较宽全覆盖
适用场景成本敏感的中低速应用通用型FOC控制器高性能伺服、精密控制

三、ADC采样技术要点

ADC 的接口封装、DMA 搬运和采样缓冲处理见 ADC Port。