2024-04-25 Share: FOC控制庫MCSDK5.4.4梳理(2)－電流取樣

https://zhuanlan.zhihu.com/p/685145341

Local Backup

一、前言

本文講解MCSDK中FOC控制的預備步驟－電流取樣，電流取樣的實作函數是R3_2_GetPhaseCurrents。 MCSDK中的電流取樣功能和上一篇文章SVPWM一樣，也是分扇區來進行電流取樣的，電流取樣涉及到R3_2_ParamsM1.ADCConfig1和R3_2_ParamsM1.ADCConfig2兩個陣列的配置，因此電流取樣部分也值得一說 UVW和ADC都是表示馬達的三個相序，只是說法不同

二、原始碼解析

1.電流取樣機制

在FOC控制中，要求在同一時刻同時獲得UVW三相的電流，最理想的情況是一個引腳能同時復用成ADC1，ADC2和ADC3的通道，但這樣的引腳並不多，而且有些引腳會復用成其他功能，所以方法不可行。從上一章文章我們得知，三相電流的標量和為零，因此我們只需要在同一時刻讀取到其中兩相電流即可，基本上一個引腳可以同時復用成ADC1和ADC2，該方法可行這裡相電流取樣時，ADC要配置成注入轉換模式，注入轉換優先權比規則轉換優先權高。例如，當ADC同時滿足母線電壓取樣條件與相位電流取樣條件時，ADC會優先進行相電流取樣，完成後再進行相電壓取樣相電流取樣的觸發源配置為驅動SVPWM所使用的定時器的通道4，因此ADC取樣頻率為SVPWM的頻率，一般為10kHz到20kHz之間，即adc中斷頻率
圖1 UVW三相電流與電角度關係

如圖1所示，在電角度從'π/3'到'π'的過程中，即扇區2和扇區3，U相和W相電流變化幅度最大且單調，幅度為3/2。同理，扇區4和扇區5，U相和V相電流變化幅度最大且單調，扇區6和扇區1，V相和W相電流變化幅度最大且單調。看下面ADC通道配置，處於磁區1時ADC1偵測V相電流，ADC2偵測W相電流，如我們預期的那樣，這就是這兩個ADC配置陣列的由來。

.ADCConfig1 = {   MC_ADC_CHANNEL_4<<ADC_JSQR_JSQ4_Pos    //V
                   ,MC_ADC_CHANNEL_5<<ADC_JSQR_JSQ4_Pos    //U
                   ,MC_ADC_CHANNEL_5<<ADC_JSQR_JSQ4_Pos    //U
                   ,MC_ADC_CHANNEL_5<<ADC_JSQR_JSQ4_Pos    //U
                   ,MC_ADC_CHANNEL_5<<ADC_JSQR_JSQ4_Pos    //U
                   ,MC_ADC_CHANNEL_4<<ADC_JSQR_JSQ4_Pos    //V
                  },

  .ADCConfig2 = {   MC_ADC_CHANNEL_3<<ADC_JSQR_JSQ4_Pos    //W
                   ,MC_ADC_CHANNEL_3<<ADC_JSQR_JSQ4_Pos    //W
                   ,MC_ADC_CHANNEL_3<<ADC_JSQR_JSQ4_Pos    //W
                   ,MC_ADC_CHANNEL_4<<ADC_JSQR_JSQ4_Pos    //V
                   ,MC_ADC_CHANNEL_4<<ADC_JSQR_JSQ4_Pos    //V
                   ,MC_ADC_CHANNEL_3<<ADC_JSQR_JSQ4_Pos    //W
                  },

2、電流取樣程式碼

void R3_2_GetPhaseCurrents( PWMC_Handle_t * pHdl, ab_t* pStator_Currents )

函數入參是兩個指針，用於接收返回值：pHdl是FOC庫中的一個結構體，存儲了SVPWM佔空比和採樣電流等參數；pStator_Currents是存儲了UV兩相電流的結構體，用於後續FOC的計算

LL_TIM_CC_DisableChannel(TIMx, LL_TIM_CHANNEL_CH4);

停用控制SVPWM定時器的4通道，防止再次觸發ADC取樣中斷，防止中斷嵌套的產生

bSector = pHandle->_Super.Sector;
hReg1 = *pHandle->pParams_str->ADCDataReg1[bSector] * 2;
hReg2 = *pHandle->pParams_str->ADCDataReg2[bSector] * 2;

等同于

hReg1 = ADC1->JDR1 * 2;
hReg2 = ADC2->JDR1 * 2;

此處程式碼寫的有些多餘，目的就是將ADC1和ADC2的注入通道1的取樣值讀取出來。此處多說一些，程式碼中將ADC配置為左對齊模式。規則通道的有效位數是16位，因此ADC取樣值範圍是0-65535；而注入通道的有效位數是15位，最高位元以符號位存在，乘以2是將取樣值範圍擴大到0- 65535，方便歸一化計算。可以在ADC_JOFRx暫存器中配置ADC注入通道的偏移量，以此來改變JDRx暫存器的符號值

switch(bSector)
{
    case SECTOR_6:
    case SECTOR_1:
      /* A相电流不可用     */
      /* B相电流 = B相零漂 - ADC采样值 */
      wAux = ( int32_t )( pHandle->PhaseBOffset ) - ( int32_t )( hReg1 );
      /* B相电流异常判断 */
      if ( wAux < -INT16_MAX )
      {
        pStator_Currents->b = -INT16_MAX;
      }
      else  if ( wAux > INT16_MAX )
      {
        pStator_Currents->b = INT16_MAX;
      }
      else
      {
        pStator_Currents->b = ( int16_t )wAux;
      }

      /* C相电流 = C相零漂 - ADC采样值 */
      /* A相电流 = -C相电流 -B相电流 */
      wAux = ( int32_t )( pHandle->PhaseCOffset ) - ( int32_t )( hReg2 );
      wAux = -wAux - ( int32_t )pStator_Currents->b;

      /* A相电流异常判断 */
      if ( wAux > INT16_MAX )
      {
        pStator_Currents->a = INT16_MAX;
      }
      else  if ( wAux < -INT16_MAX )
      {
        pStator_Currents->a = -INT16_MAX;
      }
      else
      {
        pStator_Currents->a = ( int16_t )wAux;
      }
      break;
}

從上一節我們得知，在磁區6和磁區1內，偵測的是V相和W相的電流，因此會有pHandle→PhaseBOffset - hReg1得到V相電流，會有pHandle→PhaseCOffset - hReg2得到W相電流，因為三相電流標量和等於零，所以再透過-wAux - pStator_Currents→b得到U相電流，如此得到AB(UV)兩相的電流值

3.電流取樣的觸發

電流取樣的觸發是R3_2_TIMx_UP_IRQHandler，該函數在SVPWM的每個週期都會被呼叫一次，以下是該函數的實現

void * R3_2_TIMx_UP_IRQHandler( PWMC_R3_2_Handle_t * pHandle)
{
  TIM_TypeDef* TIMx = pHandle->pParams_str->TIMx;
  ADC_TypeDef * ADCx_1 = pHandle->pParams_str->ADCx_1;
  ADC_TypeDef * ADCx_2 = pHandle->pParams_str->ADCx_2;
  uint32_t ADCInjFlags;

  /* ADC状态检测 LL_ADC_FLAG_JSTRT为通道开始标志 LL_ADC_FLAG_JEOS为通道转换结束标志*/
  ADCInjFlags = ADCx_1->SR & (LL_ADC_FLAG_JSTRT|LL_ADC_FLAG_JEOS);
  if ( ADCInjFlags == LL_ADC_FLAG_JSTRT )
  {
    /* ADC转换已开始，但未完成*/
    do
    {
      /* 等待转换结束  */
      ADCInjFlags = ADCx_1->SR & (LL_ADC_FLAG_JSTRT|LL_ADC_FLAG_JEOS);
    } 
    while ( ADCInjFlags != (LL_ADC_FLAG_JSTRT|LL_ADC_FLAG_JEOS) );
  }
  else if ( ADCInjFlags == 0 )
  {
    /* ADC转换未开始*/
    while ( ( TIMx->CNT ) < ( pHandle->pParams_str->Tw ) )
    {
      /* 等待一段时间，我配置的是3us */
    }

    ADCInjFlags = ADCx_1->SR & (LL_ADC_FLAG_JSTRT|LL_ADC_FLAG_JEOS);
    if ( ADCInjFlags == LL_ADC_FLAG_JSTRT )
    {
      /* ADC转换已开始，但未完成 */
      do
      {
        /* 等待转换结束 */
        ADCInjFlags = ADCx_1->SR & (LL_ADC_FLAG_JSTRT|LL_ADC_FLAG_JEOS);
      }
      while ( ADCInjFlags != (LL_ADC_FLAG_JSTRT|LL_ADC_FLAG_JEOS) );
    }
  }
  else
  {
    /* ADC转换已结束 */
  }

  /* 关闭ADC1和ADC2转换 */
  LL_ADC_INJ_StopConversionExtTrig(ADCx_1);
  LL_ADC_INJ_StopConversionExtTrig(ADCx_2);

  /* 根据扇区设置下一个电流转换通道  */
  ADCx_1->JSQR = pHandle->pParams_str->ADCConfig1[pHandle->_Super.Sector];
  ADCx_2->JSQR = pHandle->pParams_str->ADCConfig2[pHandle->_Super.Sector];

  /* 设置ADC1和ADC2触发源为内部 */
  LL_ADC_INJ_SetTriggerSource(ADCx_1,pHandle->ADC_ExternalTriggerInjected);
  LL_ADC_INJ_SetTriggerSource(ADCx_2,pHandle->ADC_ExternalTriggerInjected);

  /* 使能ADC触发源 */
  LL_TIM_CC_EnableChannel(TIMx, LL_TIM_CHANNEL_CH4);
  /* 开始转换 */
  LL_ADC_INJ_StartConversionExtTrig(ADCx_1, pHandle->ADCTriggerEdge);
  LL_ADC_INJ_StartConversionExtTrig(ADCx_2, pHandle->ADCTriggerEdge);

  return &( pHandle->_Super.Motor );
}

三、結語

調試過程中遇到過有些電機線序倒相的情況，需要根據電機改動ADCConfig1和ADCConfig2兩個數組，這個地方讓我困惑了很久，如今問題解決了，拿出來分享一下
電流取樣還有UVW三相的零漂值沒有取樣沒有說，放到後面的狀態機部分一塊說

2024-04-25 Share: FOC控制庫MCSDK5.4.4梳理(2)－電流取樣

Local Backup

一、前言

二、原始碼解析

1.電流取樣機制

2、電流取樣程式碼

3.電流取樣的觸發

三、結語

TAGS