FOC中的电流采样
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————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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。
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三相电流采出来波形异常
FOC三相电流采出来波形异常1. 任务背景在电力系统中，三相电流的采集对于电力设备的运行和维护非常重要。
而FOC （Field-Oriented Control）是一种常用的控制算法，用于驱动三相电机。
因此，FOC三相电流的采集和监测是电力系统中的关键环节。
然而，在实际应用中，FOC三相电流的波形可能会出现异常，这可能会导致电机运行不稳定甚至损坏设备。
因此，及时发现并解决FOC三相电流采集波形异常问题对于电力系统的安全和可靠运行至关重要。
本文将从FOC三相电流异常的原因、检测方法和解决方案等方面进行详细介绍，以帮助读者全面了解和解决FOC三相电流采集波形异常问题。
2. FOC三相电流波形异常的原因FOC三相电流波形异常可能由多种原因引起，下面将介绍常见的几种原因：2.1 电源问题电源问题是导致FOC三相电流波形异常的常见原因之一。
电源的电压波形不稳定、电压波动、电压失真等问题都可能会影响FOC三相电流的采集和波形。
2.2 电机问题电机问题也是导致FOC三相电流波形异常的常见原因之一。
电机的绕组短路、绝缘损坏、转子不平衡等问题都可能导致FOC三相电流的异常。
2.3 传感器问题FOC三相电流的采集依赖于传感器，传感器的故障或校准不准确都可能导致FOC三相电流波形异常。
2.4 控制器问题FOC的控制器是控制电机的关键组件，控制器的软件或硬件问题都可能导致FOC三相电流的异常。
3. FOC三相电流波形异常的检测方法为了及时发现FOC三相电流波形异常，可以使用以下方法进行检测：3.1 观察波形通过示波器等设备观察FOC三相电流的波形，判断是否存在异常。
异常波形可能表现为振荡、不对称、峰值不稳定等。
3.2 比较分析将正常情况下的FOC三相电流波形与异常情况下的波形进行比较分析，找出差异点。
可以使用数学方法、信号处理算法等进行波形比较分析。
3.3 传感器校准对FOC三相电流采集传感器进行校准，确保传感器的准确性和稳定性。
ti foc 电流环参数
ti foc 电流环参数电流环是一种常用的电子设备，用于测量和控制电流。
它由电流传感器、电流采样电路、运算放大器和控制电路等组成。
本文将从以下几个方面介绍电流环的参数。
1. 电流传感器的参数电流传感器是电流环的核心部件，负责将电流转换为电压信号。
其参数包括灵敏度、线性度和频率响应等。
灵敏度是指单位电流对应的输出电压变化量，通常以mV/A为单位。
线性度表示传感器输出与输入电流之间的关系是否呈线性。
频率响应则是指传感器对不同频率电流的响应能力。
2. 电流采样电路的参数电流采样电路用于放大和滤波传感器输出的电压信号，使其适合于后续的信号处理。
其参数包括增益、带宽和噪声等。
增益是指电路放大器的放大倍数，通常以dB为单位。
带宽指的是电路能够处理的频率范围，决定了电路的动态响应能力。
噪声是指电路输出中的随机信号，需要尽量降低以提高测量精度。
3. 运算放大器的参数运算放大器是电流环中的关键部件，用于对电流进行放大和运算。
其参数包括增益、输入偏置电压和输出电阻等。
增益是指运算放大器的放大倍数，决定了电流环的放大能力。
输入偏置电压是指在输入端产生的微小直流电压，需要尽量降低以减小测量误差。
输出电阻是指运算放大器输出端的等效电阻，影响了电流环的负载能力和稳定性。
4. 控制电路的参数控制电路是电流环的最后一部分，用于根据测量到的电流信号进行控制操作。
其参数包括控制方式、控制精度和响应时间等。
控制方式可以是开环或闭环控制，根据具体应用需求选择。
控制精度是指电流环对目标电流的控制精度，通常以百分比或精度等级表示。
响应时间是指电流环从检测到电流变化到实际控制的时间，需要尽量缩短以提高系统的动态响应性能。
电流环的参数包括电流传感器的灵敏度、线性度和频率响应，电流采样电路的增益、带宽和噪声，运算放大器的增益、输入偏置电压和输出电阻，以及控制电路的控制方式、控制精度和响应时间等。
这些参数相互关联，决定了电流环的测量精度、稳定性和控制性能。
simplefoc低端采样原理
simplefoc低端采样原理
SimpleFOC（Field-Oriented Control）是一种电机控制算法，其中低端采样是指通过采样电阻将电机相电流转换为电压信号进行测量。
其原理如下：
采样电阻是一种限流元件，当电流通过时，会产生一定的电压降，这个电压降与电流的大小成正比。
通过测量这个电压降，就可以得到电流的大小。
在SimpleFOC中，采样电阻被串联在电机相线上，这样就可以直接测量到电机相电流。
采样电阻的选择需要考虑到其阻值、精度和温漂等因素。
阻值过大会导致电压降过大，影响电机的正常运行；阻值过小则会导致测量精度降低。
精度和温漂等因素也会影响测量结果的准确性。
在采样过程中，需要注意采样电阻与ADC（模数转换器）之间的匹配问题。
ADC的输入范围是有限的，如果采样电阻产生的电压降超过了ADC的输入范围，就会导致测量结果失真。
因此，需要根据ADC的输入范围来选择合适的采样电阻和放大电路。
总之，SimpleFOC低端采样原理是通过采样电阻将电机相电流转换为电压信号进行测量，需要注意采样电阻的选择和与ADC之间的匹配问题，以保证测量结果的准确性。
PMSM矢量控制--电流采样及坐标变换专家解析
电流采样及坐标变换前言永磁同步电机（PMSM）应用范围广泛，经常用于新能源汽车、机床、工业等领域。
在实际使用中，我们经常采用矢量控制算法（FOC）完成PMSM的高性能控制。
矢量控制中通常采用双闭环结构，其中外环为速度环，内环为电流环。
为了实现PMSM高性能控制，我们会采用各种复杂的算法来实现目标，这其中电流环相关算法又是重中之重。
但是需要指出，电流环性能好坏除了与采用的算法有关之外，还与最基本的电流采样问题以及坐标变换问题紧密相关。
只有当这些细节问题研究到位之后，高性能的控制算法才会更好发挥作用。
本文档主要探讨电流环的电流采样问题、故障保护以及坐标变换问题。
1 单相电流采样模型及补偿图1为实际系统中电流采样系统示意图，主要电源（含参考源）、HALL电流传感器、放大及滤波电路、AD转换器。
对于实际采样系统而言，各个器件均不是理想的，综合起来会产生明显的赋值衰减和相位滞后，这势必会降低控制性能。
图1 电流采样系统示意图HALL电流传感器：（1）增益非线性：即使采样的电流为直流时，也会在电流较大时产生增益下降，即增益非线性（饱和效应）。
进行建模时，认为增益非线性只是改变了输出HALL输出电压幅值，并不产生相位滞后。
记为G。
Non（2） 低通特性：此特性会随着电流频率的变化而产生不同程度的相位滞后和幅值衰减。
记为()LPF1G s 。
由上述可知，HALL 传感器的传递函数为()()HALL Non LPF1G s G G s =⋅。
图2为传输非线性Non G 的示意图。
由此图可见在-400A~400A 是线性区域，增益为1pu ；而电流处于-700A~-400A 以及400A~700A 范围内时增益下降到了0.98pu ；当电流处于-900A~-700A 以及700A~900A 范围内时增益下降到了0.952pu 。
为了后续分析方便，这里假设()LPF11=3e -061G s s +。
实际系统的()LPF1G s 可由测试或者查询HALL 传感器的数据手册得到。
foc采样电阻
FOC采样电阻1. 介绍FOC（Field Oriented Control）是一种用于电机控制的技术，它可以实现高效、精确的电机控制。
在FOC中，电机的电流和转矩可以被独立地控制，从而提高电机的性能和效率。
而采样电阻则是FOC中的一个重要组成部分，用于测量电机的电流。
2. 采样电阻的作用采样电阻主要用于测量电机的电流，以便进行FOC控制。
在FOC中，电机的电流需要被实时地测量和监控，以便控制器可以根据电流的变化来调整电机的输出。
采样电阻通过测量电流通过的电压来获得电流的信息，然后将其传递给控制器进行处理。
3. 采样电阻的原理采样电阻的原理比较简单，它基于欧姆定律和电流的采样。
采样电阻通常被放置在电路中，电流通过该电阻时，会在电阻上产生一个电压降。
根据欧姆定律，电压和电流之间的关系是线性的，所以通过测量电压的大小，就可以确定电流的大小。
4. 采样电阻的选取在选择采样电阻时，需要考虑一些因素。
首先是电阻的阻值，它应该适合电机的电流范围。
如果电阻的阻值太小，电压降将会很小，难以准确地测量电流；如果电阻的阻值太大，电压降将会很大，会消耗过多的能量。
其次是电阻的功率耗散能力，它应该能够承受电机的功率输出。
最后是电阻的精度和稳定性，它们会影响电流测量的准确性和可靠性。
5. 采样电阻的布局在布局采样电阻时，需要考虑电阻的位置和连接方式。
电阻应该放置在电机的电流回路中，以便能够准确地测量电流。
通常，电阻会被串联在电机的相电流测量回路中。
此外，为了减小电阻的功率耗散，可以选择使用多个电阻进行分流，或者使用较大功率的电阻。
6. 采样电阻的特点采样电阻具有一些特点，这些特点对于FOC控制非常重要。
首先，采样电阻应该具有较低的温度系数，以确保温度的变化不会对电流测量造成影响。
其次，采样电阻应该具有较高的带宽，以便能够准确地测量电流的快速变化。
最后，采样电阻应该具有较低的噪声和漂移，以提高电流测量的准确性和稳定性。
7. 采样电阻的应用采样电阻主要应用于电机控制领域，特别是FOC控制中。
foc采样电流常用的滤波程序_概述及解释说明
foc采样电流常用的滤波程序概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文将对FOC采样电流常用的滤波程序进行概述和解释说明。
滤波程序在FOC （Field-Oriented Control）控制中起着至关重要的作用，它可以帮助我们提取出有用的电流信号并剔除噪声干扰。
通过对滤波程序的深入了解和分析，我们能够更好地理解FOC采样电流的特性与使用。
1.2 文章结构本文总共分为五个部分，分别是引言、FOC采样电流常用的滤波程序概述、解释说明滤波程序的关键要点、FOC采样电流常用的滤波程序实例分析以及结论与展望。
在引言部分，我们将介绍文章的目的和整体结构，使读者能够对后续内容有一个清晰的理解。
1.3 目的本文旨在提供一种全面而系统化的方法来概述和解释FOC采样电流常用的滤波程序。
通过阐述各类滤波程序在FOC控制中所起到的作用和重要性，并讨论选择合适参数和算法设计时需要注意的要点。
同时，通过具体实例分析不同类型的滤波器，展示它们在FOC采样电流中的应用。
通过这篇文章，读者将能够更深入地了解FOC采样电流滤波程序的原理和实践，为他们在实际工程中的应用提供指导和帮助。
此外，我们也将对未来FOC采样电流滤波程序的发展进行展望和提出建议，以期推动相关研究的进一步发展。
2. FOC采样电流常用的滤波程序概述：2.1 FOC采样电流简介：在现代控制系统中，针对感应电机的矢量控制技术被广泛应用。
FOC（Field Oriented Control），即磁场定向控制，是一种在电机驱动系统中使用的控制策略。
而在FOC技术中，采样电流是一个重要的参数。
为了获取准确可靠的电流信息，并排除因噪声和干扰引起的误差，需要对采样电流进行滤波处理。
2.2 滤波程序作用及重要性：滤波程序在FOC技术中具有至关重要的作用。
它可以有效地消除噪声、抑制高频成分、平滑输出信号，并提高控制系统对电流响应的精度和稳定性。
通过滤波程序处理后的采样电流数据能够更好地反映实际情况，使得系统能够更准确地感知电机状态并做出相应响应。
无感FOC控制原理
0 Rs
is is
d dt
s s
s s
Ls
0
0 Ls
is is
f f
f , f为转子磁链（旋转磁链），Ls is , Ls is 为电感电势
通过直流母线侧一个电阻，实现一个周期内两相电流的测量，第三相电
流由
得到。
SVPWM开关 VS 直流母线电流
FOC的控制要素—相电流采样
单电阻ADC采样 SVPWM单直流母线电阻采样 CC83 ST信号用来硬件触发ADC
Power MOSFET
3 Phase PMSM
ADC Channel
实验波形
无传感器磁场定向控制（FOC） 风机控制原理
主要内容
风机用直流无刷电机 FOC的控制原理 无感FOC的控制原理
主要内容
风机用直流无刷电机 FOC的控制原理 无感FOC的控制原理
风机用电机以及控制方式
FAN Motor
ACIM
效率
BLDC/PMSM
梯形波控制
简易正弦波控制
无感FOC的控制核心——转子位置估算
转子位置估算方式 角度位置、速度估算
―反正切法
―将计算得到的两相正交磁链直接反正切计算，得到转子角度 ―根据得到的角度，计算速度
―PLL锁相环法
―将两相正交磁链输入二阶跟踪系统，通过闭环控制得到转子转速和位置信息
转子位置估算PLL
PLL 计算角度原理
七段式SVPWM，由3段零矢量和4段相邻的两个非零矢量组成。3段零 矢量分别位于PWM的开始、中间和结尾。
foc电机控制运放sr要求
foc电机控制运放sr要求
FOC电机控制运放SR（Slew Rate）是指在调节电机速度和位置时，电流的切
换速率。
在FOC电机控制中，SR是一个重要的性能指标，它与电机的响应速度和
系统的稳定性密切相关。
为了满足FOC电机控制的运放SR要求，需要注意以下几个方面：
1. 电流采样和控制环路：电流采样是FOC控制的核心，采样电流的精确性直
接影响到SR的性能。
因此，电流传感器的选择和布局非常重要。
同时，控制环路
的设计和参数调整也需要考虑到SR的要求。
2. 运放的选择和优化：在FOC电机控制中，运放是一个关键组件。
为了满足
SR的要求，需要选择具有较高带宽和快速切换速度的运放。
此外，采用高性能的
运放芯片，如带有高精度和低噪声特性的运放，可以提高系统的控制精度和稳定性。
3. PCB设计和布局：良好的PCB设计和布局对于FOC电机控制的SR性能至
关重要。
合理的布线和地面平面设计可以减少干扰和噪声，并提高信号传输的稳定性。
4. 信号传输和滤波：为了减少干扰和噪声对SR的影响，可以采用适当的滤波
器来滤除高频噪声。
此外，注意信号传输的完整性，使用合适的连接和线缆来确保信号传输的稳定性和可靠性。
总而言之，在FOC电机控制中，为了满足SR的要求，需要注意电流采样和控
制环路，运放的选择和优化，PCB设计和布局，以及信号传输和滤波等方面。
通
过综合优化这些因素，可以提高FOC电机控制系统的性能和稳定性，以满足SR
的要求。
foc 电流采样 电路
foc 电流采样电路
FOC电流采样电路是用于进行电流检测和采样的电路，常用
于电机控制系统中的电流闭环反馈控制。
FOC电流采样电路一般包括电流传感器、放大电路和采样电
路等部分。
电流传感器是将电机相对应的输出电流转换为电压信号的设备。
常见的电流传感器有霍尔效应传感器和电阻式电流传感器等。
在FOC电流采样电路中，通常使用霍尔效应传感器来实现电
流的检测。
霍尔效应传感器通过感知电流所产生的磁场变化来输出一个与电流成正比的电压信号。
放大电路用于放大电流传感器输出的微弱电压信号，以便能够被后续的采样电路准确采集和处理。
放大电路通常采用运放等电子器件来实现，通过提高信号幅度和增加信号的稳定性来保证采样的准确性和可靠性。
采样电路是FOC电流采样电路的最后一道环节，用于实时采
集和处理放大后的电流信号。
采样电路通常包括模数转换器（ADC）和数字信号处理器（DSP）等组件。
模数转换器将连续模拟信号转换为数字信号，以便能够被DSP进行数字信号
处理和控制算法的实施。
总而言之，FOC电流采样电路通过电流传感器检测电机输出
的电流，并经过放大和采样电路的处理，最终提供给DSP进
行电机控制和反馈闭环操作。
这一电路的设计和性能对于电机控制系统的性能和稳定性都有重要影响。
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：。
影响电流采样的一个因素——延迟源!
影响电流采样的一个因素——延迟源！
在电机驱动的FOC控制开发过程中，您是否遇到过电机噪声过大、效率偏低甚至无法运转的情况？这一切有可能源于相电流的采样异常，从而导致FOC算法中无法重建正确的三相电流！小编这里给大家分析影响电流采样的一个因素——延迟源！1
引言
在双电阻采样的电机驱动FOC控制中，采样点设置为驱动桥下管打开的中间时刻。
注意，这里是驱动桥下管打开的中间时刻，而不是MCU输出的PWM周期中间时刻。
因为从MCU计算生成PWM到电流信号送入MCU的ADC模块，这个典型的驱动拓扑中，存在多达七个延迟源！
2
延迟类型及典型时间
下面表格详细指明了电机驱动系统拓扑中存在的七个延迟源及其典型的时。
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双电阻采样代码 -回复
foc双电阻采样代码// 磁场定向控制（FOC）双电阻采样代码示例// 设置电机参数float Rs = 0.1; // stator 电阻float Ls = 0.001; // stator 电感float Ts = 0.001; // 采样时间间隔// 定义当前电流和电压float Is_alpha = 0.0; // α轴电流float Is_beta = 0.0; // β轴电流float Us_alpha = 0.0; // α轴电压float Us_beta = 0.0; // β轴电压// 定义目标电流和电压float Id_ref = 0.5; // α轴目标电流float Iq_ref = 0.3; // β轴目标电流float Ud_ref = 0.0; // α轴目标电压float Uq_ref = 0.0; // β轴目标电压// FOC 控制算法void FOC_Control(){// 计算电流误差float Id_error = Id_ref - Is_alpha;float Iq_error = Iq_ref - Is_beta;// 计算电压参考值Ud_ref = Rs * Id_ref + Ls * (Id_error / Ts);Uq_ref = Rs * Iq_ref + Ls * (Iq_error / Ts);// 更新电压误差float Ud_error = Ud_ref - Us_alpha;float Uq_error = Uq_ref - Us_beta;// 更新电压输出Us_alpha += Ud_error;Us_beta += Uq_error;// 更新电流Is_alpha = (Us_alpha - Ls * (Id_error / Ts)) / Rs;Is_beta = (Us_beta - Ls * (Iq_error / Ts)) / Rs;}// 主循环void loop(){// 获取电流采样值float Is_sampled_alpha = analogRead(A0);float Is_sampled_beta = analogRead(A1);// 转换为实际电流值Is_alpha = (Is_sampled_alpha - 2048) / 2048.0 * 10.0; Is_beta = (Is_sampled_beta - 2048) / 2048.0 * 10.0;// 执行FOC控制算法FOC_Control();// 输出电流和电压Serial.print("Is_alpha: ");Serial.println(Is_alpha);Serial.print("Is_beta: ");Serial.println(Is_beta);Serial.print("Us_alpha: ");Serial.println(Us_alpha);Serial.print("Us_beta: ");Serial.println(Us_beta);// 延时采样时间间隔delay(Ts * 1000);}void setup(){// 初始化串口通信Serial.begin(9600);// 设置电流采样引脚为输入模式pinMode(A0, INPUT);pinMode(A1, INPUT);}void loop(){// 主循环while (true){// 执行FOC控制算法FOC_Control();// 采样和更新电流值float Is_sampled_alpha = analogRead(A0);float Is_sampled_beta = analogRead(A1);// 将采样值转换为实际电流值Is_alpha = (Is_sampled_alpha - 2048) / 2048.0 * 10.0;Is_beta = (Is_sampled_beta - 2048) / 2048.0 * 10.0;// 输出电流和电压Serial.print("Is_alpha: ");Serial.println(Is_alpha);Serial.print("Is_beta: ");Serial.println(Is_beta);Serial.print("Us_alpha: ");Serial.println(Us_alpha);Serial.print("Us_beta: ");Serial.println(Us_beta);// 延时采样时间间隔delay(Ts * 1000);}}void setup(){// 初始化串口通信Serial.begin(9600);// 设置电流采样引脚为输入模式pinMode(A0, INPUT);pinMode(A1, INPUT);}。
foc三相电流采出来波形异常
foc三相电流采出来波形异常foc三相电流采出来波形异常解析与应对长期以来，foc（Field Oriented Control，场向量调速）技术在三相电机驱动系统中被广泛应用。
然而，尽管其在提高驱动效率和性能方面具有独特的优势，但也有可能出现一些波形异常的情况。
本文将深入探讨foc三相电流采出来的波形异常问题，并提供一些解析和应对的方法。
1. 异常波形的背景与原因1.1 异常波形的定义在foc三相电机驱动系统中，异常波形指电流或电压信号在正常工作下出现波动、畸变或偏离期望波形的情况。
1.2 异常波形的原因异常波形的出现可能由多种因素引起。
可能的原因包括：1) 电机参数不准确或未校准；2) 噪声干扰或干扰源；3) 控制算法错误或调节参数不合适；4) 电力系统问题；5) 其他外部因素。
2. 波形异常的类型与示例2.1 波动异常波动异常指电流或电压信号的快速变化或振荡。
这可能是由于电机参数不准确，控制器的采样率不合适，或者存在其他干扰源的影响。
2.2 畸变异常畸变异常指电流或电压信号的失真或扭曲。
该异常可能由电机非线性、电源噪声或波形变形引起。
2.3 偏移异常偏移异常指电流或电压信号与期望波形之间的偏离或错位。
可能的原因包括电机参数误差、传感器故障或控制参数不准确。
3. 波形异常的解析与应对方法3.1 参数校准与优化针对电机参数不准确或未校准的问题，可通过精确的测量和校准方法来解决。
应关注电流环节中的电感、电阻和磁场参数的准确性，以确保系统的稳定性和性能。
3.2 噪声与干扰抑制为了解决噪声和干扰源带来的波动和畸变异常，可以采用滤波技术来抑制或去除干扰信号。
滤波器的设计应基于实际系统需求，并合理选择滤波器类型和参数。
3.3 控制算法与参数调整对于控制算法错误或调节参数不合适的情况，可以通过重新设计和实现控制算法、调整参数或采用自适应控制方法来解决。
应通过实验和仿真研究来验证新算法和参数的有效性。
3.4 电力系统优化若电力系统本身存在问题，如供电电压不稳定、电源质量差等，可以通过引入稳压器、滤波器或其他电力条件改善设备来解决。
foc电流采样频率
foc电流采样频率
FOC电流采样频率是指对于矢量控制器（Field Oriented Control）中电机电流的采样频率。
在FOC控制中，电机的电流通常由电流传感器进行采样，并用于计算电机控制所需的电流指令。
电流采样频率的选择取决于电机的特性和控制系统的要求。
一般而言，FOC电流采样频率应选取为电机自然频率的5倍以上，并且要满足控制系统对电流响应的要求。
常见的FOC电流采样频率为2kHz到10kHz之间，具体取值要根据实际应用要求进行确定。
较高的采样频率可以提高控制系统的响应速度和精度，但也会增加计算复杂度和硬件要求。
需要注意的是，FOC电流采样频率与电机转速无直接关联，电机转速的采样频率一般会高于电流采样频率，以保证对转速变化的准确捕捉。
无感FOC风机控制原理
转子位置反正切估算 反正切法
角度位置计算
速度估算 对角位置进行差分计算，再经过一阶低通滤波计算速度
无感启动方式
电机启动经历锁定、开环、闭环三种运行状态
启动---角度切换
从开环切换到闭环是关键步骤 采用逐步切换减小切换的电流变化
实验波形
FOC的基本概念
定义
FOC——Field Oriental Control，磁场定向控制 又称“矢量控制”，是通过控制变频器输出电压的幅值和频率控制三相交流 电机的一种变频驱动控制方法。 基本思想 通过测量和控制电机的定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对电机的励 磁电流和转矩电流进行控制，从而将三相交流电机等效为直流电机控制。 实现步骤
无感FOC控制
噪声
风机用直流无刷电机
基本组成：定子绕组、转子、机体
AC定子电流 转子为永磁体
两种类型
BLDC：直流无刷电机 PMSM：永磁同步电机
差异性
PMSM的反电动势为正弦波 BLDC的反电动势为梯形波
主要内容
风机用直流无刷电机 FOC的控制原理 无感FOC的控制原理
Ls is , Ls is 为电感电势 f , f为转子磁链（旋转磁链），
s Ls s 0
0 is f i Ls s f
无感FOC的控制核心——转子位置估算
使用V0矢量
使用V7矢量
7段SVPWM、5段SVPWM端电压对比
7段SVPWM、5段SVPWM选择
比较内容
1 2 3 4 THD 开关损耗 功率开关 调制波形
SVPWM模式 7段SVPWM 较低，性能好 较高 多 连续 5段SVPWM 较高，性能差 减少1/3 少 不连续
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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：。