STM32 电机控制 SDK MCFW-6.4.1
用于构建驱动 STM32 的 PMSM 电机应用的软件开发套件
单分流拓扑中的电流采样

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概述

下图展示了单分流拓扑硬件架构:

单分流硬件架构

可以证明,对于每种低侧开关的配置,下表中给出了通过并联电阻的电流。\(T_4\)、\(T_5\)和\(T_6\)分别取互补的值\(T_1\)、\(T_2\)和\(T_3\)。

下表中,值“$0$”表示开关开启,而值“$1$”表示开关关闭。

\(T_1\)\(T_2\)\(T_3\)\(I_{Shunt}\)
0美元0美元0美元0美元
0美元1美元1美元$i_A$
0美元0美元1美元$-i_C$
1美元0美元1美元$i B$
1美元0美元0美元$-i_A$
1美元1美元0美元$i_C$
0美元1美元0美元$-i_B$
1美元1美元1美元0美元

利用中心对齐模式,每个PWM周期被细分为7个子周期,如下图所示。在三个子周期(I、IV、VII)中,通过并联电阻的电流为零。在其他子周期中,通过并联电阻的电流相对于PWM中心是对称的。由此可见两对:

  • 子周期II和VI,在此期间\(i_{Shunt}\)等于\(–i_C\)
  • 子周期III和V,其中\(i_{Shunt}\)等于\(i_A\)

在这些条件下,可以根据采样值重建电机中的三相电流:

  • \(i_A\) 是iShunt在第三或第五子周期测量的
  • \(i_C\)是子周期II或VI期间测量的-iShunt
  • \(i_B = –i_A – i_C\)
单分流电流读数

如果定子-电压需求矢量位于两个空间矢量扇区的边界空间中,三个占空比中有两个值会大致相同。在这种情况下,七个子时期被简化为五个子时期。

在这种情况下,只能采样其中一种电流,另外两种无法重建。这意味着在相同PWM周期内,当施加的电压需求矢量落在下图所示空间矢量图的灰色区域时,无法同时感知两种电流:

两个空间向量扇区之间的边界

同样,对于低调制指数,三个占空比值大致相同。在这种情况下,七个子时期被简化为三个子时期。在这三个子周期中,通过并联电阻的电流均为零。这意味着当施加的电压矢量落在下图所示的空间矢量图灰区时,无法感知任何电流:

低调制指数

噪声参数和边界区的定义

\(T_{Rise}\) 是电源设备开关后,数据在ADC信道中稳定所需的时间。

ADC采样的持续时间称为采样时间。

\(T_{MIN}\) 是进行抽样所需的最短时间,

\(T_{MIN}\) = \(T_{Rise}\) + 采样时间 + 死亡时间

\(D_{MIN}\) 是 \(T_{MIN}\ 的值,以占空比百分比表示。它与PWM频率的关系如下:

$$ D_{MIN} = (T_{MIN} × F_{PWM}) × 100 $$

噪声参数的定义

常规区域

当PWM模式内的三个占空比(通过空间矢量调制计算)相差超过\(D_{MIN}\)时,电压-需求向量位于一个称为正则区域的区域。这在下图中表示:

常规区域

边界1区域

当两个占空比相差小于 \(D_{MIN}\),且第三个比大于前两个且相差超过 \(D_{MIN}\) 时,电压-需求矢量位于称为边界 1 的区域。这在图中表示:

边界1

边界2区域

电压-需求向量位于一个称为边界2的区域,此时两个占空比的差小于\(D_{MIN}\),而第三个比前两个比小,且相差大于\(D_{MIN}\)。这在图中表示:

边界2

边界3区域

当三个PWM信号之间的差小于\(D_{MIN}\时,电压-需求向量位于称为边界3的区域。这在图中表示:

边界3

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