FOC控制基于电阻的电流采样实施方案比较
FOC控制基于电阻的电流采样方案比较
FOC控制基于电阻的电流采样方案比较最近有时间把TI ST还有Microchip三家关于PMSM控制中使用电阻采样相的电路看了一下，发现各家都有自己的特点，就做个总结吧。
1.TI C2000系列双电阻采样法原理说明在U相和V相的下桥分别串联一个功率电阻，通过一个运放电路连接至A/D。
采样时机放在PWM的下溢中断进行，U V两相电阻上的电流即为电机U V相的线电流。
关键点(1)采样时机：必须在下桥臂全部导通的时候进行采样。
在软件设计的时候,采用下溢中断(处于第7段和第1段零矢量区域中),将电流采样的任务安排在一个PWM周期的开始处,在比较匹配到来之前的期间,U、V两相的上桥臂都是关断的,也就是说下桥臂是导通的,这样就可以在每个PWM周期顺利采样一次两个相电流值。
(2)采样方式因为电机绕组线圈呈感性，线圈上的相电流不能突变，因此从矢量U0 转换到零矢量后，其对应的工作状态转换如图所示，其中二极管能起到续流作用，此时，下桥臂采样电阻上流过的是相电流，因此在每个PWM周期前期通过下桥臂的采样电阻检测相电流是可行的。
开关状态为000时电流的流通路径(3)采样电流电路从上图可以看出，流经各相采样电阻的电流是正负的，故采样电阻上端的电压是一个带正负信号的正弦波形(下端为地)，后级运放电路作用是将整体电压抬高，并且进行比例增益。
2.STM32的方案：三电阻采样法(1)电流处理：采样电阻上端采集到的电压是一个带正负的正弦波形，所以其后端一定要接一个运放电路，一方面是滤波，更重要的则是把采集到的信号缩放到AD能采集的电压范围。
这个电路可以采用同相比例放大+偏移。
(2)AD触发：在STM32的高级定时器中，除了产生三相PWM波的CH1,CH2,CH3之外还有一个CH4，这个通道只能产生一路PWM波，它可以用来触发AD，可以比较容易的和前面几个PWM波同步，而且配置好周期能非常灵活的取采样点。
(3)相采样选择：每次需要采集两个电流，采集哪两个电流由SVPWM当前扇区决定?。
三电阻采样 foc控制逻辑
三电阻采样foc控制逻辑摘要：一、引言二、三电阻采样原理1.电阻采样原理2.三电阻采样方法3.采样定理三、FOC控制逻辑概述1.FOC控制原理2.FOC控制应用四、三电阻采样与FOC控制结合的优势1.提高控制精度2.减小系统损耗3.简化电路设计五、实例分析1.系统配置2.控制流程3.实验结果与分析六、结论正文：一、引言随着电力电子技术的发展，永磁同步电机（PMSM）在各领域得到了广泛应用。
为了实现对PMSM的高性能控制，本文提出了一种基于三电阻采样的场定向控制（FOC）逻辑。
通过对电阻采样的原理分析，结合FOC控制方法，设计了一套适用于PMSM控制的系统。
二、三电阻采样原理1.电阻采样原理电阻采样是通过对电机的电流进行采样，经过电阻分压得到一个与电流成比例的电压信号。
电阻采样方法有多种，本文采用三电阻采样方法。
2.三电阻采样方法三电阻采样方法是将电流通过三个串联的电阻，得到一个与电流成比例的电压信号。
这种方法具有电路简单、成本低廉等优点。
3.采样定理根据采样定理，采样频率必须大于等于信号带宽的2倍，才能保证信号的完整性。
在FOC控制中，采样定理应用于对电流、电压等信号的采样，以保证控制精度和稳定性。
三、FOC控制逻辑概述1.FOC控制原理FOC是一种基于矢量控制的电机调速技术，通过将电机的电流、电压、磁场等物理量转化为抽象的矢量，实现对电机的解耦控制。
FOC具有控制性能优良、响应速度快等特点。
2.FOC控制应用FOC广泛应用于电动汽车、工业机器人、风力发电等领域，实现了对电机的高性能控制。
四、三电阻采样与FOC控制结合的优势1.提高控制精度通过三电阻采样得到的电流信号，可以更准确地反映电机的实际电流情况。
结合FOC控制，可以实现对电机电流的精确控制，提高控制精度。
2.减小系统损耗三电阻采样可以减小电阻分压带来的电压降，降低系统损耗。
同时，FOC 控制通过解耦控制，可以减小电机的铜损和磁损。
3.简化电路设计采用三电阻采样和FOC控制，可以简化电路设计，降低成本。
关于无刷电机FOC驱动算法的研究_v6-毕业论文
---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印---摘要近些年来，高新技术产业得到了迅速发展，很多技术产品也随着成产，但是，人们对产品性能的要求也愈加高。
无刷直流电机是很多技术产品的核心部分，遍及于交通工具和工业设备等各个高新技术领域，相对于传统的控制方法，FOC具有效率高，噪声小，响应快等特点，因此近年来FOC算法发展非常迅速。
本文主要提出一种控制无刷直流电机的算法，通过对无刷直流电机控制系统的框架设计，尝试应用STM32达到FOC驱动控制板的基础上，推导FOC控制算法中的主要公式。
通过FOC算法控制无刷直流电机，既避免传统无刷直流电机的控制算法的不足，又提高电机系统运作效率；此外，FOC再结合无位置传感器算法，使得控制效能提高，减少了工艺成本，增大应用范围。
关键词：FOC；无刷电机；STM32；无位置传感器；电机参数AbstractIn recent years, the high-tech industry has developed rapidly, and a lot of technical products have been produced along with it. Brushless dc motor is the core part of many technical products, covering various high-tech fields such as transportation vehicles and industrial equipment. Compared with traditional control methods, FOC has the characteristics of high efficiency, low noise and fast response. Therefore, FOC algorithm has developed rapidly in recent years. This paper mainly proposes an algorithm to control the brushless dc motor. Through the frame design of the brushless dc motor control system, it tries to use STM32 to achieve the FOC drive control panel, and then deduces the main formula of the FOC control algorithm. The brushless dc motor is controlled by FOC algorithm, which not only avoids the shortage of the traditional brushless dc motor control algorithm, but also improves the operation efficiency of the motor system. In addition, FOC combined with sensorless algorithm improves control efficiency, reduces process cost and increases application scope. Keywords:FOC；BLDCM； STM32；Sensorless；Motor Parameter目录1.绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3选题背景和研究内容 (2)1.4论文结构 (2)2.无刷直流电机控制系统的基本结构 (4)2.1 无刷直流电机控制系统的基本结构 (4)2.1.1机械结构主体 (4)2.1.2无刷直流电机驱动部分 (5)2.2 无刷直流电机的控制原理 (5)2.3 无刷直流电机电流采样 (6)2.4 无刷直流电机起动 (9)2.4.1三段式起动法 (9)2.5 自动测量电机参数 (9)2.5.1绕组电阻 (10)2.5.2线圈电感 (10)2.5.3电机惯性 (10)2.5.4电机的摩擦力矩和阻尼系数 (11)2.5.5测量电机极对数 (11)3.无感磁场定向控制（FOC）算法基本原理 (12)3.1 坐标变换 (12)3.1.1CLARK变换 (12)3.1.2PARK变换 (13)3.1.3PARK反变换 (13)3.2 SVPWM (13)3.2.1SVPWM控制原理 (14)3.2.2SVPWM算法分析 (16)3.3无位置传感器算法 (17)3.3.1反电动势检测法 (17)3.3.2龙伯格状态观测器 (18)3.3.3高频注入法 (19)4.无刷直流电机控制系统的硬件平台 (20)4.1整体硬件平台 (20)4.1.1 主控板 (20)4.1.2 驱动板 (22)4.1.3 无刷直流电机 (25)插图目录图1.1系统结构及流程 (2)图2.1无刷直流电机控制系统的基本结构 (4)图2.2绕组的上下桥结构 (6)图2.3三相Duty Cycle变化情况 (7)图2.4情形一各相变化情况 (7)图2.5情形二各相变化情况 (8)图2.6情形三各相变化情况 (8)图2.7情形四各相变化情况 (9)图3.1第一扇区例子 (15)图4.1整体硬件平台结构图 (20)图4.2主控板电路 (21)图4.3外部选择电源电路 (21)图4.4LD1117稳压器电路 (22)图4.5L39050稳压器电路 (22)图4.6功率驱动电路 (23)图4.7电流检测电路 (24)图4.8电流保护电路 (25)图4.9反电动势检测电路 (25)图4.10三相无刷直流电机 (25)图5.1keil软件工程 (26)图5.2FOC运行流程图 (27)图6.1自动测量电机参数 (37)图6.2设定速度 (38)图6.3正反转速度设定 (38)图6.4设定速度为零 (39)图6.5测量速度为零 (39)表目录表3.1各相状态及对应幅值模 (14)表3.2 根据扇区切换开关顺序 (16)表3.3 扇区分布情况 (16)1.绪论1.1研究背景由于无刷直流电机拥有控制精度高和寿命长等优点，并且还保留有刷直流电机的一些机械优势，因此已经普及在各种各样的工业领域，如汽车行业、自动化控制和航空航天等[1]。
foc 单电阻采样移相
foc 单电阻采样移相什么是单电阻采样移相技术？单电阻采样移相技术，也称为“foc 单电阻采样移相”，是一种用于交流电机控制的高级技术。
它基于矢量控制方法，通过选择合适的移相角度，使得电机的磁场方向与实际负载需求相匹配，从而实现高效率运行和精确控制。
单电阻采样移相技术的原理与实现步骤如下：1. 矢量控制基础：在开始讲述单电阻采样移相技术之前，我们需要先了解矢量控制的基础原理。
矢量控制是一种将电机齿轮磁场的方向和大小分为直流分量和交流分量进行控制的方法，以实现精细控制。
在交流电机中，通过设置电机的电压频率和幅值，可以精确控制电机的转矩和速度。
2. 传统矢量控制的问题：传统的矢量控制存在一个问题，即电机的电感变化与电流成正比。
当电机负载变化时，电感也会相应变化，导致电流的波形和幅值发生变化。
这使得传统矢量控制无法提供准确的负载响应和高效率运行。
3. 单电阻采样移相技术原理：单电阻采样移相技术通过测量电机的电感变化，以校正电流波形和幅值变化。
具体实现方法是，在电机的线圈中串接一个电阻，利用这个电阻的电压波形，对电流进行校正，以实现分离控制电机的电感和负载的变化。
4. 实施步骤：a. 使用电流传感器或霍尔传感器测量电机的电流。
b. 获取电机线圈中电阻的电压。
c. 利用获取的电阻电压和电流数据，计算电机的电感。
d. 根据电感的变化，调整电机的电压频率和幅值。
5. 优势与应用：a. 提高控制精度：单电阻采样移相技术可以准确测量电机的电感变化，从而实现精确控制和高动态响应。
b. 提高运行效率：通过校正电感变化，可以减少电机电流的波形和幅值变化，提高电机的运行效率。
c. 降低成本：相比于其他高级电机控制技术，单电阻采样移相技术的实施成本相对较低，易于在实际工程中推广应用。
d. 应用领域广泛：单电阻采样移相技术广泛应用于交流电机控制领域，包括风力发电机组、电动汽车、工业机械等。
总结：单电阻采样移相技术通过校正电机的电感变化，实现了高精度的交流电机控制。
基于MOSFET导通电阻的无刷直流电机相电流采样技术研究
基于MOSFET导通电阻的无刷直流电机相电流采样技术研究作者：杨天张捍东来源：《物联网技术》2017年第03期摘要：无刷直流电机矢量控制（FOC）对相电流的采样要求很高，文中利用MOSFET导通时自身的内阻代替传统的精密电阻以实现相电流的采样。
在实际应用中，该技术可以节约成本，简化电路，特别在大功率场合，大电流流过精密电阻时会产生很大的额外功率损耗，这使得利用MOSFET导通电阻实现电流采样具有很高的实际应用价值。
文章鉴于MOSFET导通电阻受温度、电流变化的影响，通过对温度、电流的实时检测，实现对阻值的补偿控制。
最后通过实验验证了基于MOSFET导通电阻相电流采样的精确性，并能够很好地应用于无刷直流电机的矢量控制系统中。
关键词：电流采样；无刷直流电机；MOSFET；导通电阻；温度；矢量控制中图分类号：TP202；TM33 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）03-00-040 引言无刷直流电机相比于感应电机、有刷电机等电机拥有寿命长、维护少，产生的转矩大，同体积能够产生更大输出功率，加减速特性好，电磁干扰小等优点。
近年来，无刷直流电机被应用于越来越多的场合。
随着电机控制技术的不断进步，矢量控制（FOC）、直接转矩控制（DTC）、智能控制等先进控制方案的提出和深入研究，尤其是矢量控制技术的不断成熟，在许多行业取代传统方波控制已成为趋势。
无刷直流电机矢量控制需要通过采集三相电流值来实现算法控制。
MOSFET导通时自身存在内阻，导通电阻阻值受温度、电流影响呈规律性变化[1]，工程中完全可以通过适当的补偿完成对导通电阻阻值的实时校正，从而实现对相电流值的准确采样。
与传统的三电阻采样相比，利用MOSFET内阻采样电流时完全可以去掉三个采样电阻，优化硬件电路，节约成本；同时避免了电流在功率电阻上产生的功率损耗，该技术更适用于大功率场合。
文献[2]提出了大功率场合基于MOSFET导通电阻的电流采样技术，并针对MOSFET多管并联电路分析论证了该技术的实际可行性。
FOC控制基于电阻的电流采样方案比较
FOC控制基于电阻的电流采样方案比较最近有时间把TI ST还有Microchip三家关于PMSM控制中使用电阻采样相的电路看了一下，发现各家都有自己的特点，就做个总结吧。
1.TI C2000系列双电阻采样法原理说明在U相和V相的下桥分别串联一个功率电阻，通过一个运放电路连接至A/D。
采样时机放在PWM的下溢中断进行，U V两相电阻上的电流即为电机U V相的线电流。
关键点(1)采样时机：必须在下桥臂全部导通的时候进行采样。
在软件设计的时候,采用下溢中断(处于第7段和第1段零矢量区域中),将电流采样的任务安排在一个PWM周期的开始处,在比较匹配到来之前的期间,U、V两相的上桥臂都是关断的,也就是说下桥臂是导通的,这样就可以在每个PWM周期顺利采样一次两个相电流值。
(2)采样方式因为电机绕组线圈呈感性，线圈上的相电流不能突变，因此从矢量U0 转换到零矢量后，其对应的工作状态转换如图所示，其中二极管能起到续流作用，此时，下桥臂采样电阻上流过的是相电流，因此在每个PWM周期前期通过下桥臂的采样电阻检测相电流是可行的。
开关状态为000时电流的流通路径(3)采样电流电路从上图可以看出，流经各相采样电阻的电流是正负的，故采样电阻上端的电压是一个带正负信号的正弦波形(下端为地)，后级运放电路作用是将整体电压抬高，并且进行比例增益。
2.STM32的方案：三电阻采样法(1)电流处理：采样电阻上端采集到的电压是一个带正负的正弦波形，所以其后端一定要接一个运放电路，一方面是滤波，更重要的则是把采集到的信号缩放到AD能采集的电压范围。
这个电路可以采用同相比例放大+偏移。
(2)AD触发：在STM32的高级定时器中，除了产生三相PWM波的CH1,CH2,CH3之外还有一个CH4，这个通道只能产生一路PWM波，它可以用来触发AD，可以比较容易的和前面几个PWM波同步，而且配置好周期能非常灵活的取采样点。
(3)相采样选择：每次需要采集两个电流，采集哪两个电流由SVPWM当前扇区决定。
foc 单电阻采样移相
foc 单电阻采样移相摘要：一、引言二、foc单电阻采样移相的原理1.采样电阻的作用2.采样移相的实现三、foc单电阻采样移相在电机控制中的应用1.电机的正反转控制2.电机速度的控制四、foc单电阻采样移相的优缺点分析1.优点2.缺点五、总结正文：一、引言近年来，随着科技的快速发展，电机控制技术在工业生产和自动化领域中得到了广泛应用。
在电机控制中，foc（Field Oriented Control，场定向控制）单电阻采样移相是一种常用的控制策略。
本文将详细介绍foc单电阻采样移相的原理以及在电机控制中的应用。
二、foc单电阻采样移相的原理1.采样电阻的作用foc单电阻采样移相是通过采样电阻对电机电流进行采样，进而实现对电机控制的一种方法。
采样电阻的作用是将电机电流转换为电压信号，以便于后续处理和分析。
2.采样移相的实现采样移相是通过改变采样电阻的连接方式，实现对电机电流的相位调整。
通常采样电阻有两个连接端，通过连接到不同的电压源，可以实现对电机电流的正弦和余弦分量的采样。
三、foc单电阻采样移相在电机控制中的应用1.电机的正反转控制在电机正反转控制中，foc单电阻采样移相可以根据采样电阻的连接方式，改变电机电流的相位，从而实现电机的正反转。
2.电机速度的控制在电机速度控制中，foc单电阻采样移相可以根据采样电阻的连接方式，改变电机电流的大小和相位，从而实现对电机速度的控制。
四、foc单电阻采样移相的优缺点分析1.优点foc单电阻采样移相具有结构简单、成本低、易于实现等优点，因此在电机控制领域得到了广泛应用。
2.缺点foc单电阻采样移相的控制精度相对较低，对于高性能电机控制，可能需要采用更为复杂和精确的控制策略。
五、总结foc单电阻采样移相是一种在电机控制中常用的控制策略，具有简单、成本低、易于实现等优点。
然而，其控制精度相对较低，可能不适用于高性能电机控制。
FOC软件中要处理的问题
FOC软件中要处理的问题1. 电流采样时间及通道FOC需要通过采集相电流来进⾏控制，采样时间及通道极为关键，在⼆或三电阻采样⽅案中，采⽤如下⽅式：在1、6扇区，B、C为采样通道；在2、3扇区，A、C为采样通道；在4、5扇区，A、B为采样通道；要在下臂导通时间内进⾏采样，在PWM定时器⼯作在中⼼对齐模式下，最佳采样点为PWM定时器过零点，详细分析见2. 数据处理FOC算法中涉及到很多运算，为了加快运算或者使⽤不⽀持浮点运算的处理器，通常⽤Q格式标定来把浮点数转换为定点数进⾏计算X Q=X∗2QX Q为转换后的定点值X为待转换的浮点数Q表⽰⼩数点所在位置，如12，则表⽰⼩数点在第12位运算法则:加法：X Q+X Q=X Q乘法：X Q∗X N=X Q+N在乘法运算中，为了保证运算结果为同⼀格式数据，通常将运算结果左移⼀位再取⾼16位，如：C=A*B，A、B、C为X15格式，则C=((A*B) <<1)>>163. 正余弦运算在坐标变换中，要⽤到正余弦运算，⽽坐标变换是FOC算法的主⼲部分，FOC算法通常运⾏于中断中，因此运算速度要⾜够快。
为了保证速度，采⽤查表法4. ⽆感FOC的位置和速度估计最常⽤的是滑模估计和PLL估计5. PWM频率选择更新重复频率使⽤stm32 设计的过程中，软件设计为TIM1的通道4触发ADC电流采样，在ADC中断中运⾏FOC算法。
电流采样选择三电阻采样，在TIM1溢出后ADC转换触发要晚（DT+TN-TS）/2，考虑AD转换需要的时间，在最坏情况下，FOC算法是在TIM1计数器溢出之后5us才开始执⾏。
FOC算法执⾏时间⼤约20us，在⽆传感模式下，为了在下个更新事件之前完成新占空⽐设置，必须保证最⼩占空⽐⼤约为（5+20）us，即能达到的最⼤FOC执⾏频率⼤约是20kHz，此时重复计数器可设定为1.对于⾼于20kHz的PWM频率，重复计数器必须设定为3Processing math: 100%。
FOC控制基于电阻的电流采样方案比较
FOC控制基于电阻的电流采样方案比较FOC控制基于电阻的电流采样方案比较最近有时间把TI ST还有Microchip三家关于PMSM控制中使用电阻采样相的电路看了一下，发现各家都有自己的特点，就做个总结吧。
1.TI C 系列双电阻采样法原理说明在U相和V相的下桥分别串联一个功率电阻，经过一个运放电路连接至A/D。
采样时机放在PWM的下溢中断进行，U V两相电阻上的电流即为电机U V相的线电流。
关键点(1)采样时机：必须在下桥臂全部导通的时候进行采样。
在软件设计的时候,采用下溢中断(处于第7段和第1段零矢量区域中),将电流采样的任务安排在一个PWM周期的开始处,在比较匹配到来之前的期间,U、V两相的上桥臂都是关断的,也就是说下桥臂是导通的,这样就能够在每个PWM周期顺利采样一次两个相电流值。
(2)采样方式因为电机绕组线圈呈感性，线圈上的相电流不能突变，因此从矢量U0 转换到零矢量后，其对应的工作状态转换如图所示，其中二极管能起到续流作用，此时，下桥臂采样电阻上流过的是相电流，因此在每个PWM周期前期经过下桥臂的采样电阻检测相电流是可行的。
开关状态为000时电流的流通路径(3)采样电流电路从上图能够看出，流经各相采样电阻的电流是正负的，故采样电阻上端的电压是一个带正负信号的正弦波形(下端为地)，后级运放电路作用是将整体电压抬高，而且进行比例增益。
2.STM32的方案：三电阻采样法(1)电流处理：采样电阻上端采集到的电压是一个带正负的正弦波形，因此其后端一定要接一个运放电路，一方面是滤波，更重要的则是把采集到的信号缩放到AD能采集的电压范围。
这个电路能够采用同相比例放大+偏移。
(2)AD触发：在STM32的高级定时器中，除了产生三相PWM波的CH1,CH2,CH3之外还有一个CH4，这个通道只能产生一路PWM波，它能够用来触发AD，能够比较容易的和前面几个PWM波同步，而且配置好周。
foc控制霍尔电流采样电流
FOC控制霍尔电流采样电流一、引言电机作为现代工业中的核心驱动部件，其控制性能的优劣直接影响到整个系统的运行效率和稳定性。
FOC控制策略通过坐标变换将定子电流分解为磁场产生分量和转矩产生分量，实现对电机磁场和转矩的独立控制。
在这一控制策略中，实时、准确的电流信息是至关重要的。
霍尔电流传感器以其独特的优势，在电机控制系统中扮演着举足轻重的角色。
二、FOC控制概述FOC控制，又称矢量控制，是一种通过坐标变换将三相交流电机的定子电流解耦为两个独立的直流分量的控制策略。
这两个分量分别是用于产生磁场的励磁电流（Id）和用于产生转矩的转矩电流（Iq）。
通过独立控制这两个电流分量，可以实现电机的高效、平稳运行。
FOC控制要求实时获取电机定子电流的信息，以便进行精确的坐标变换和控制算法的实现。
三、霍尔电流传感器原理及应用霍尔电流传感器是基于霍尔效应原理工作的。
当电流通过一根导线时，会在导线周围产生磁场。
霍尔元件置于这一磁场中，由于洛伦兹力的作用，会在霍尔元件的两侧产生电势差，即霍尔电压。
这一电压与通过导线的电流成正比，因此可以用来测量电流的大小。
在电机控制系统中，霍尔电流传感器通常被安装在电机相线上，用于实时测量定子电流。
其非接触式的测量方式避免了传统电流互感器可能引入的额外电阻和电感，从而提高了电流采样的精度和响应速度。
此外，霍尔电流传感器还具有体积小、重量轻、安装方便等优点，非常适合在电机控制系统中使用。
四、霍尔电流采样技术优化策略尽管霍尔电流传感器具有诸多优点，但在实际应用中仍可能受到温度、磁场干扰等因素的影响，导致采样精度下降。
因此，需要采取一系列优化策略来提高霍尔电流采样技术的性能。
1. 温度补偿：霍尔元件的灵敏度会随温度的变化而变化。
为了消除温度对采样精度的影响，可以采用温度补偿电路或算法，对霍尔电压进行实时修正。
2. 磁场屏蔽：外部磁场的干扰会影响霍尔元件的测量精度。
因此，需要对霍尔电流传感器进行磁场屏蔽设计，以减少外部磁场的影响。
foc单电阻电流采样算法
foc单电阻电流采样算法
FOC（Field Oriented Control）是一种电机控制技术，它可以
有效地控制交流电机的转速和转矩。
FOC单电阻电流采样算法是FOC
技术中的一种重要算法，它通过对电机电流进行精确采样和控制，
实现了电机的高效、精确控制。
FOC单电阻电流采样算法的核心思想是通过对电机的电流进行
实时采样和分析，以实现对电机的精准控制。
在FOC技术中，电机
的三相电流可以分解为两个正交的分量，磁场定向分量和磁场垂直
分量。
通过对这两个分量进行独立控制，可以实现对电机的精确控制。
FOC单电阻电流采样算法的实现主要包括以下几个步骤，首先，通过电路中的电阻将电机的电流进行采样；然后，利用采样到的电
流数据，通过数学模型和控制算法，计算出电机的磁场定向分量和
磁场垂直分量；最后，根据计算得到的控制量，对电机进行精确控制，实现所需的转速和转矩输出。
FOC单电阻电流采样算法具有以下优点，首先，通过对电机电
流进行精确采样和控制，可以实现对电机的高效、精确控制，提高
了电机的运行效率和性能；其次，该算法能够减小电机的电流谐波，减少了电机的振动和噪音，提高了电机的运行平稳性和可靠性；最后，FOC单电阻电流采样算法还可以实现对电机的动态响应和过载
能力的提升，使电机在各种工况下都能够稳定运行。
总之，FOC单电阻电流采样算法作为FOC技术中的重要算法，
可以实现对电机的高效、精确控制，提高了电机的性能和可靠性，
对于提升电机控制系统的整体性能具有重要意义。
随着电机控制技
术的不断发展，FOC单电阻电流采样算法将会得到更广泛的应用和
推广。
foc单电阻采样硬件电路
foc单电阻采样硬件电路
FOC单电阻采样硬件电路，是电机控制中用于采集电流的一种电路设计。
该电路通常由一个电阻和一些必要的电子元件组成，通过检测电阻上的电压来获取电流信息。
具体而言，该电路通过将三相电流中的任意两相进行采样，并利用基尔霍夫定律计算出第三相。
然后，再通过Clark 变换得到Iα和Iβ，Park 变换得到Iq 和 Id。
接着，将 Iq 和 Id 分别与设定值 Iq_ref 和 Id_ref 计算误差值，并分别将误差值代入对应的 PID 环中计算出 Vq 和 Vd。
最后，对 Vq 和 Vd 进行反 Park 变换得到 Vα和 Vβ，并通过 SVPWM 控制三相逆变器电路得到 Va、Vb、Vc，最终输入到电机三相上。
FOC 单电阻采样硬件电路具有结构简单、成本低等优点，但在精度和抗干扰性方面可能不如双电阻采样电路。
在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的采样电路设计。
FOC中的电流采样
FOC中的电流采样
电流采样是FOC的基础，具体有电流传感器采样、电阻采样，电阻采样以其简单低成本的应用广泛使用。
电阻法采样有单电阻采样、双电阻采样、三电阻采样。
一．单电阻采样
单电阻采用分时采样，在一个PWM周期中需要采样二次才能重构三相电流，采样时刻很关键
如下图，i B = -（i A + i C）
单电阻采样有一些缺陷，当定子电压要求矢量位于空间矢量的分界扇区时候，占空比会出现两长一短或两短一长，这样只能采集单相电流，另外两相电流不能重现；当在低调制区域的时候，三个占空比几乎一样，不可能测量任何相电流。
解决办法是在边界区域的时候插入固定时间的有效矢量，在低调制区域的时候轮流插入有效矢量。
插入有效矢量会引起电流波形失真，需要进行软件补偿。
单电阻采样简单，成本低，但因加入补偿算法，代码长度较多电阻采样要长，电流失真也较多电阻采样大
二．双电阻采样
在下桥臂全导通时刻采样，在软件设计中可以设置为定时器下溢出时刻采样（中心对齐方式PWM），相电流检测窗口时间是单电阻的三倍
三．三电阻采样
三电阻可以在任何时刻采样，在ST的电机FOC控制方案中，针对不同扇区读取不同相电流，并对采样时间点做了分类讨论，这里摘录如下：。
FOC电流采样方案对比（单电阻双电阻三电阻）
FOC电流采样方案对比（单电阻双电阻三电阻）文章目录•1 电流采样的作用•2 硬件架构•3 采样关键•4 采样方案o 5 三电阻采样o 5.1 三电阻采样点o 5.2 双电阻采样o 5.3 双电阻采样点o 5.4 单电阻采样▪ 5.4.1 Sa Sb Sc：100▪ 5.4.2 Sa Sb Sc：110▪ 5.4.3 SVPWM的开关状态▪ 5.4.4 ST方案•6 总结•7 附录1 电流采样的作用在FOC算法中，电流采样在反馈环节是相当重要的一部分，无论是有感FOC，还是无感FOC，相电流是交流三相同步电机在进行坐标变换的关键，最终通过SVPWM实现电机转子磁场和定子磁场的同步转动，通常这里有三种方案，单电阻采样，双电阻采样，三电阻采样，关系到整体系统的成本，算法的复杂程度和最终运行的效果，这里需要更加项目的具体需求进行选择。
本文参考ST的单电阻和三电阻采样以及TI的双电阻采样，还有microchip的资料，结合实际中可能需要注意的地方进行总结分析。
几种电流采样方案的对比；电流采样成本算法单电阻低复杂双电阻适中适中三电阻高简单2 硬件架构硬件上的设计通常是采集三相电流，通过运算放大器加偏置电压，这样可以就可以采集正负电流，最终在MCU中处理的时候减去偏置电压就行，以Infineon XC167CI SK Board单电阻的方案为例子，具体电路拓扑图如下；下面是TI C2000 的方案AP1608410 原文链接运算放大器3 采样关键采样的关键是需要在三相逆变器高端关闭，低端打开的情况下进行采样，这是整体的采样点。
因此，采样会存在窗口时间，因为ADC 转换完成需要一定数量级的时间，也就是说，在ADC转换完成之前，桥低端是不能关闭的，在这里，双电阻和单电阻采样需要考虑窗口时间的限制，而三电阻采样则不存在窗口时间（PWM占空比接近100%），可以根据SVPWM当前所在象限，进行分类，只需要采集其中不受窗口时间限制的两相电流，然后根据Ia+Ib+Ic=0 I_{a}+I_{b}+I_{c} = 0Ia+Ib+Ic=0，进行电流的重构。
foc控制方案
foc控制方案Foc控制方案（Field-Oriented Control，简称Foc）是一种电机控制策略，旨在实现高效、精确的电机运行。
本文将详细介绍Foc控制方案的原理、应用领域及其优势。
一、原理Foc控制方案基于恒磁定向控制理论，将电机转子的恒磁位置作为控制的目标点。
通过精确的定向控制，将电机的磁场与电流进行分别控制，从而实现高效能耗和精确运动控制。
在Foc控制方案中，首先需要进行Park变换，将三相坐标系投影到旋转坐标系。
然后，利用电流误差和磁场定向误差进行控制。
最后，将控制结果反向变换回三相坐标系，送至逆变器，从而驱动电机。
二、应用领域1. 电动汽车：Foc控制方案可应用于电动汽车的电驱系统，通过控制电机的磁场定向，实现高效能耗和精确的加速、制动等动作。
2. 工业机械：Foc控制方案可用于机械设备的驱动系统，如风力发电机组、工业机器人等。
通过精确的控制，提高设备的工作效率和精度。
3. 家用电器：Foc控制方案也可用于家用电器的驱动系统，如洗衣机、空调等。
通过控制电机的运行，实现更加智能、高效的家用电器产品。
三、优势1. 高效能耗：Foc控制方案通过精确控制电机磁场定向，减少了能量的损耗和浪费，提高了系统的能源利用效率。
2. 精确运动控制：Foc控制方案能够实现对电机的精确控制，包括速度、位置和转矩等参数。
这对于需要高精度运动控制的应用非常重要。
3. 抗干扰能力强：Foc控制方案能够通过准确的磁场定向，减少外部干扰对电机控制的影响，提高了系统的稳定性和可靠性。
4. 高响应速度：Foc控制方案具有快速响应的特点，可以实现较快的加速和制动，适用于对响应速度要求较高的应用场景。
总结：Foc控制方案作为一种高效、精确的电机控制策略，在电动汽车、工业机械和家用电器等领域有着广泛的应用。
其精确的磁场定向控制能够提高能源利用效率，实现精确的运动控制，增强系统的抗干扰能力和响应速度。
随着科技的不断进步，Foc控制方案在更多领域将发挥更大的作用，为人们的生活和工作带来更多便利和效益。
基于MOSFET导通电阻的无刷直流电机相电流采样技术研究
测试验证了电流采样的精度，该技术可以很好地应用于电机的 矢量控制中。 1 MOSFET 导通电阻电流采样方案的分析 1.1 MOSFET 导通电阻特性的研究分析
密电阻以实现相电流的采样。在实际应用中，该技术可以节约成本，简化电路，特别在大功率场合，大电流流过精密电阻时会
产生很大的额外功率损耗，这使得利用MOSFET导通电阻实现电流采样具有很高的实际应用价值。文章鉴于MOSFET导通电
阻受温度、电流变化的影响，通过对温度、电流的实时检测，实现对阻值的补偿控制。最后通过实验验证了基于MOSFET导通
TAM3;3.3
2 200 μ/50 V
3
6
FB
FB
1
1
STP80NF70
2
3
+ TSV914 -
IA
4
4
FB
FB
2
5
5
图 6 无刷直流电机相电流采样电路 图 6 中的运放型号选用 TSV914，通过运放将 VGS 电压 信号放大输出给微处理器，其放大倍数 K=1+（R5/R2）。C5 为 消振电容，通过并联小电容提供一个高频交流负反馈通道来
无刷直流电机矢量控制需要通过采集三相电流值来实现 算法控制。MOSFET 导通时自身存在内阻，导通电阻阻值受 温度、电流影响呈规律性变化 [1]，工程中完全可以通过适当的 补偿完成对导通电阻阻值的实时校正，从而实现对相电流值的 准确采样。与传统的三电阻采样相比，利用 MOSFET 内阻采 样电流时完全可以去掉三个采样电阻，优化硬件电路，节约成 本 ；同时避免了电流在功率电阻上产生的功率损耗，该技术更 适用于大功率场合。文献 [2] 提出了大功率场合基于 MOSFET 导通电阻的电流采样技术，并针对 MOSFET 多管并联电路分 析论证了该技术的实际可行性。但文献中默认 MOSFET 导通 电阻阻值是固定的，未考虑温度、电流对阻值的影响 [2]。文献 [3] 只是笼统提出 MOSFET 导通电阻随温度变化呈线性变化规律， 可以通过相应的补偿控制实现基于 MOSFET 导通电阻的电流 采样 [3]，但文献没有分析论证，也没有给出具体的实现方法。
三电阻采样 foc控制逻辑
三电阻采样foc控制逻辑
摘要：
1.三电阻采样原理
2.FOC 控制逻辑概述
3.三电阻采样在FOC 控制逻辑中的应用
4.三电阻采样FOC 控制逻辑的优势与不足
正文：
一、三电阻采样原理
三电阻采样是一种常用的模拟信号采样方法，其基本原理是通过三个电阻器对输入电压进行采样，将采样后的电压信号转换为数字信号，以便微控制器进行处理。
这三个电阻器在电路中形成一个三角形，根据三角形的三个顶点电压值，可以计算出输入电压的平均值。
二、FOC 控制逻辑概述
场导向控制（Field-Oriented Control, FOC）是一种基于矢量控制的电机控制策略，广泛应用于异步电机和永磁同步电机的控制中。
FOC 控制将电机的磁场和转矩分别进行解耦控制，通过调整磁场电流和转矩电流，实现对电机转矩和转速的精确控制。
三、三电阻采样在FOC 控制逻辑中的应用
在FOC 控制逻辑中，三电阻采样被用于测量电机电流，从而实现对电机转矩的精确控制。
通过三电阻采样，可以将电机电流转换为电压信号，然后通过模拟- 数字转换器（ADC）将电压信号转换为数字信号，供微控制器进行处
理。
四、三电阻采样FOC 控制逻辑的优势与不足
1.优势：
（1）三电阻采样FOC 控制逻辑能够实现对电机转矩和转速的精确控制，提高了电机的控制性能；
（2）采用三电阻采样可以降低成本，简化电路设计；
（3）三电阻采样具有较高的采样精度，能够满足FOC 控制对电流检测的要求。
FOC控制基于电阻的电流采样方案比较
FOC控制基于电阻的电流采样方案比较最近有时间把TI ST还有Microchip三家关于PMSM控制中使用电阻采样相的电路看了一下，发现各家都有自己的特点，就做个总结吧。
1.TI C2000系列双电阻采样法原理说明在U相和V相的下桥分别串联一个功率电阻，通过一个运放电路连接至A/D。
采样时机放在PWM的下溢中断进行，U V两相电阻上的电流即为电机U V相的线电流。
关键点(1)采样时机：必须在下桥臂全部导通的时候进行采样。
在软件设计的时候,采用下溢中断(处于第7段和第1段零矢量区域中),将电流采样的任务安排在一个PWM周期的开始处,在比较匹配到来之前的期间,U、V两相的上桥臂都是关断的,也就是说下桥臂是导通的,这样就可以在每个PWM周期顺利采样一次两个相电流值。
(2)采样方式因为电机绕组线圈呈感性，线圈上的相电流不能突变，因此从矢量U0 转换到零矢量后，其对应的工作状态转换如图所示，其中二极管能起到续流作用，此时，下桥臂采样电阻上流过的是相电流，因此在每个PWM周期前期通过下桥臂的采样电阻检测相电流是可行的。
开关状态为000时电流的流通路径(3)采样电流电路从上图可以看出，流经各相采样电阻的电流是正负的，故采样电阻上端的电压是一个带正负信号的正弦波形(下端为地)，后级运放电路作用是将整体电压抬高，并且进行比例增益。
2.STM32的方案：三电阻采样法(1)电流处理：采样电阻上端采集到的电压是一个带正负的正弦波形，所以其后端一定要接一个运放电路，一方面是滤波，更重要的则是把采集到的信号缩放到AD能采集的电压围。
这个电路可以采用同相比例放大+偏移。
(2)AD触发：在STM32的高级定时器中，除了产生三相PWM波的CH1,CH2,CH3之外还有一个CH4，这个通道只能产生一路PWM波，它可以用来触发AD，可以比较容易的和前面几个PWM波同步，而且配置好周期能非常灵活的取采样点。
(3)相采样选择：每次需要采集两个电流，采集哪两个电流由SVPWM当前扇区决定。
foc采样电阻
foc采样电阻
摘要：
1. FOC 采样电阻的概念
2. FOC 采样电阻的原理
3. FOC 采样电阻的优缺点
4. FOC 采样电阻的应用领域
5. FOC 采样电阻的未来发展
正文：
FOC 采样电阻是一种常用于模拟信号处理和数字信号转换的电子元件，它的全称是“浮动采样电阻”，英文名为“Floating Output Current Sensor”。
FOC 采样电阻的工作原理是，通过将电阻值变化转化为电压信号，从而实现对电流的测量。
FOC 采样电阻的工作原理主要基于欧姆定律，即电阻值与电流和电压之间的关系。
当电阻两端的电压发生变化时，通过电阻的电流也会发生变化。
FOC 采样电阻就是利用这个原理，将电阻两端的电压变化转化为电流信号，从而实现对电流的测量。
FOC 采样电阻具有许多优点，例如高精度、高稳定性、宽动态范围等。
FOC 采样电阻的精度和稳定性主要取决于其设计和制造工艺，而宽动态范围则意味着FOC 采样电阻可以测量从毫安到安培的各种电流。
FOC 采样电阻广泛应用于各种电子设备和系统中，例如电源管理、电池充电、电机控制等。
在这些应用中，FOC 采样电阻可以提供精确的电流测量，从
而实现对电路的精确控制。
FOC 采样电阻的未来发展趋势是更高的精度和更小的体积。
随着电子技术的发展，FOC 采样电阻将越来越小，精度也将越来越高。
此外，FOC 采样电阻也将更加智能化，例如实现自我校准和自动补偿等功能。
总的来说，FOC 采样电阻是一种重要的电子元件，它具有高精度、高稳定性和宽动态范围等优点，广泛应用于各种电子设备和系统中。
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FOC控制基于电阻的电流采样方案比较
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FOC控制基于电阻的电流采样方案比较
最近有时间把TI ST还有Microchip三家关于PMSM控制中使用电阻采样相的电路看了一下，发现各家都有自己的特点，就做个总结吧。
1.TI C2000系列双电阻采样法
原理说明
在U相和V相的下桥分别串联一个功率电阻，通过一个运放电路连接至A/D。
采样时机放在PWM的下溢中断进行，U V两相电阻上的电流即为电机U V相的线电流。
关键点
(1)采样时机：
必须在下桥臂全部导通的时候进行采样。
在软件设计的时候,采用下溢中断(处于第7段和第1段零矢量区域中),将电流采样的任务安排在一个PWM周期的开始处,在比较匹配到来之前的期间,U、V两相的上桥臂都是关断的,也就是说下桥臂是导通的,这样就可以在每个PWM周期顺利采样一次两个相电流值。
(2)采样方式
因为电机绕组线圈呈感性，线圈上的相电流不能突变，因此从矢量U0 转换到零矢量后，其对应的工作状态转换如图所示，其中二极管能起到续流作用，此时，下桥臂采样电阻上流过的是相电流，因此在每个PWM周期前期通过下桥臂的采样电阻检测相电流是可行的。
开关状态为000时电流的流通路径
(3)采样电流电路
从上图可以看出，流经各相采样电阻的电流是正负的，故采样电阻上端的电压是一个带正负信号的正弦波形(下端为地)，后级运放电路作用是将整体电压抬高，并且进行比例增益。
2.STM32的方案：三电阻采样法
(1)电流处理：
采样电阻上端采集到的电压是一个带正负的正弦波形，所以其后端一定要接一个运放电路，一方面是滤波，更重要的则是把采集到的信号缩放到AD能采集的电压范围。
这个电路可以采用同相比例放大+偏移。
(2)AD触发：
在STM32的高级定时器中，除了产生三相PWM波的CH1,CH2,CH3之外还有一个CH4，这个通道只能产生一路PWM波，它可以用来触发AD，可以比较容易的和前面几个PWM波同步，而且配置好周期能非常灵活的取采样点。
(3)相采样选择：
每次需要采集两个电流，采集哪两个电流由SVPWM当前扇区决定。
每次只有在下桥臂打开的时候才能进行采样。
(4)干扰Tnoise和Trise：
Tnoise是每次开关管打开或者关闭时，对当前采集的相电压的影响时间。
Trise 是每次开关管打开的时候该相电流会有一个跳变，需要一段时间来稳定。
在这两个时间里面不能采集电流。
(5)SVPWM：
SVPWM是FOC算法的最后一步，根据前面运算得到的数据，修改PWM波形输出，从而修正电机的运行，同时确定下次相电流采样的扇区。
[R1]此处与TI方案不同，ST方案根据扇区号来确定当前需要采样的电流相，而TI根据二极管续流可以持续获得稳定的U/V相电流反馈，TI的方法更好
[R2]TI的方案是在PWM 关闭的时候采样的，也就没有了干扰的问题
下面这张表格是是运用ST库的时候三电阻和单电阻在效率等方面的比较：
3.Microchip方案（AN1299）
采用单电阻方式采样，在一组7段矢量的时间内，根据不同的开关顺序，进行多次采样
[R3]相比TI方案，采样次数较多，消耗的CPU资源较多，需要考虑死区对各个采样窗的影响，还有各采样窗口有最小宽度限制，处理算法相对比较麻烦
对于三相逆变器，我们将分析此周期的所有不同的PWMxL 组合（T0、T1、T2 和T3），了解电流测量代表着什么。
从T0开始，在逆变器中我们有如下的电子开关（MOSFET 或IGBT）组合，从中我们看到，没有电流流经单分流电阻（图10）。
前进到T1，我们看到PWM2L 有效，同时PWM1H和PWM3H也有效（目前没有显示，但假设PWM输出是互补的）。
由于有电流通过相A和C流入电机，通过相B流出电机，我们可以认为此电流测量值表示的是–IB，如图11 所示。
在T2 期间，PWM2L 和PWM3L 有效，且PWM1H有效。
这种组合给出的是流经单分流电阻的电流IA，如图12 所示。
T3的情形与T0一样，其中没有电流流经分流电阻，所以IBUS = 0，如图13 所示。
PIC 单电阻采样时间点的计算
总结：
通过双电阻、三电阻和单电阻的相电流采样方法，都是基于电机绕组电感电流通过二极管续流的原理，然后通过通过公式“Iu + Iv + Iw = 0”重构出该相电流。
不同的采样方法，对相电压占空比有不同的要求，因此电压利用率也不同，可参考《基于PSoC4的矢量控制方案：电流采样》。