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双电阻差分电流采样_矢量控制中的常见电流检测方式

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矢量控制技术的一个关键技术环节是相电流的收集和重构。电流采集方法有很多种,但考虑到成本和易用性,目前只有三种电流采集方法。单电阻法、双电阻法和三电阻法。

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单电阻采集方案成本低,只需要一个采样电阻和一个操作放大电路。由于采用单分流电阻,三相电流的测量电路相同,因此无需单独校准每个相电路。

但单电阻采样方案的程序相对复杂,在一个PWM需要在周期中进行两次采样。在某些特定时刻,需要修改正弦调制模式,以重建三相电流,因此更容易产生电流纹波。

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对照七段式PWM发波顺序图,看一下扇区I时的PWM波形:

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7段式PWM扇区I

如图所示,黄线区域,A相上桥臂高,B和C上桥臂低,下桥臂高,电流从电源的正极流入电机A相,由B和C当相流出时,我们假设电流从电机端线到中性点为正,反之亦然。因此,此时采样电阻上流入的电流为Ia。

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上图中的PWM波形蓝线区域,A相和B相上桥臂导通,C相下桥臂导通,因此电流由电源的正极从A和B从相流入电机C因此,此时采样电阻上的电流实际上是-Ic。

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这样在一个PWM三相电流可以在周期中采样两次重建。然而,在一个特殊情况下,有一种特殊情况PWM在两相占空比相似或相等的情况下,采样窗口非常小,无法收集第二个电流,因此该周期无法重建三相电流。此时,需要对该周期进行处理PWM调整,增加采样窗口。

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双电阻采样方案,采样电阻仅放置在某两相下桥臂上,下桥臂导通时采集电流。

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由于SVPWM在某些周期中,某一相的下桥臂连接时间较短,因此采集窗口时间较短,导致采集相电流不准确。由于开关管的存在,通过采样电阻的电流并不总是等于相电流,因此对采样时间有严格的要求。

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采样电阻放置在三相下桥臂上,下桥臂导通时采集相电流。

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由于是三电阻,基尔霍夫电流定律推出的第三相电流可以随时丢弃采样窗口较短的相。算法简单,三相电流只需收集一次即可重建。所以速度快,也是三种方案中应用最多的一种。

三电阻方案,由于流过电阻上的电流方向不同,有正有负,在零电平上下摆动,需要增加相移电路才能送到ADC采样电路。ST在三电阻方案中,采样顺序是根据风扇区域确定的,但原则上是一样的。也避免了导通时间短的项目,只收集了另外两项。

比如扇区I中,它的PWM波形如前面所示,因为扇区A上桥臂导通时间最长,下桥臂导通时间最短,避免A采集相,只采集B和C相。

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风扇区I取样点

同样,在扇区II中,B上桥臂导通时间最长,下桥臂导通时间最短,避免B采集相,只采集A和C相。

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风扇区II取样点

在矢量控制的电流采集方案中,还有一种不受桥臂导通限制的双电流互感器,可随时采样,抗干扰能力强,成本高。在常见的矢量控制方案中,三电阻和双电阻方案因其成本低、程序设计简单而得到广泛应用。在实际使用中,应注意地平面的噪声干扰,并尽可能采用差分布线的采样电阻。

标签: 分流电阻和限流电阻

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