基于PSoC®4的矢量控制方案 ：电流采样

3. 电流采样方法分析

　　矢量控制中，精确的采样定子电流至关重要。电流采样的精度和实时性在很大程度上决定了系统的动态、静态性能。因此，精确的电流检测是提高系统控制精度、稳定性和快速性的重要条件，是整个系统的基础。在矢量控制系统中，常见的电流检测方案有霍耳电流传感器、使用采样电阻等方案。其中采用采样电阻是一种常见的高性价比的方案。

　　采用采样电阻的方式一般又分三电阻采样方式、双电阻采样方式和单电阻采样方式。下面将对这三种采样方式做一下分析。

　　1) 三电阻采样

　　三电阻典型采样电路如图3所示, 到 是6个功率晶体管。三个下桥臂分别串联一个采样电阻，采样电阻上的电压信号再经过运放送达ADC。单片机通过ADC分别采样三相电流。采样时刻在三相上桥臂截止的时刻，如图4所示。此时相电流通过二极管进行续流，通过采样续流电流可以得到真实的相电流。

　　三电阻采样方式较为灵活。当某相电压占空比达到100%时，该相下桥臂关闭，采样电阻上无续流电流。此时可以采样其他两相电流，通过公式“Iu + Iv + Iw = 0”重构出该相电流。当某项电压占空比较高时，续流时刻较短，功率管开关会造成电流振荡，此时采样会造成较大误差。此种情况也可通过采样其他两相电流进行重构。

　　三电阻采样方式在某相占空比达到100%时也可对相电流进行精确采样，因此电压利用率高。同时也支持两相PWM调制。缺点是成本稍高，需要3个采样电阻，三个运放。

　　2) 双电阻采样

　　双电阻典型采样电路如图5所示, 到 是6个功率晶体管。在U相及V相两个下桥臂分别串联一个采样电阻，采样电阻上的电压信号再经过运放送达ADC。单片机通过ADC分别采样UV两相电流。采样时刻在三相上桥臂截止的时刻，与三电阻方式相同，如图4所示。此时相电流通过二极管进行续流，通过采样续流电流可以得到真实的相电流。采样UV两相电流后，通过公式“Iu + Iv + Iw = 0”重构出W相电流。

　　一般情况下，双电阻采样方式可以实现三相电流的重构。但当U或V相电压占空比达到100%时，此时该相下桥臂关闭，采样电阻上无续流电流，无法进行采样。或当U或V相电压占空比较高时，续流时刻较短，功率管开关会造成电流振荡，此时采样会造成较大误差。因此采用双电阻采样方式时，一般限制电压最大相占空比为95%左右，给电流采样留出足够的空间。

　　双电阻采样方式只需要2个采样电阻，两个运放即可完成三相电流重构。但电压利用率较三电阻低，达不到100%，不支持两相调制(另一相调制比为100%)。