【极海APM32M3514电机通用评估板】ADC电流采样公式推理与验证

不语arc · 发表于2024-12-26 10:32

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本帖最后由不语arc 于 2024-12-26 11:39 编辑

1.背景

在上一篇分享中，我提到了一个问题：

为什么U、V两相的运放反相输入端为什么是实际的SUM？官方给出的计算公式，是按照反相输入端接地计算得到的，虽然SUM值不算大。

在这里我对两种情况分别讨论，用实验结果来验证。

2.分组实验

2.1 情况一：U、V两相的运放反相输入端是总电流SUM

重新推理公式，虚短和虚断:

$\frac{1.65-U_{+} }{10k} =\frac{U_{+}-U_{in} }{2k}$

$\frac{U_{o} -U_{-}}{9.671k} =\frac{U_{-} -SUM }{2k}$

$U_{+}=U_{-}$

计算得：

$U_{0}=4.86\times U_{in}+1.605-4.84\times SUM$

因此：其中，Uo为运放输出值，也就是ADC实际采样的值，Uin为采样电阻两端的电压值。

$U_{in}= \frac{U_{o}-1.605 +4.84\times SUM}{4.86}$

由公式修改ADC采样函数

typedef struct
{
    float Ia; // Phase A current
    float Ib; // Phase B current
    float Ic; // Phase C current
		float Ibus;
    float Vbus;
		float VHandle;	//0-3.3的范围

    uint16_t ADC_Ia; // Phase A Voltage(I*R)
    uint16_t ADC_Ib; // Phase B Voltage
    uint16_t ADC_Ibus; // SUM Voltage
    
    uint16_t ADC_Ia_offset; // 电流零点偏置
    uint16_t ADC_Ib_offset; // 电流零点偏置
    uint16_t ADC_Ibus_offset; // 电流零点偏置
	
		uint16_t ADC_Vbus; // Phase bus Voltage
		uint16_t ADC_Handle; 
} CURRENT_Def; 

#define ADC_V_K   0.0008  // 3.3/4096.0  // ADC 与电压转换系数
#define VREF 			1.65		//参考电压偏置
#define Voffset		1.605		//偏置电压大小
#define AM_GAIN 	4.86  //运放放大倍数
#define R_SENSE   0.02  //Ω 采样电阻
#define V_GAIN  	21		//(100+100+10)/10

void GetADCvaule(){
			float SUM;
			current.ADC_Ia = (int16_t)ADC_GetValue(CURR_CHANNEL_U);
			current.ADC_Ib = (int16_t)ADC_GetValue(CURR_CHANNEL_V);
			current.ADC_Ibus = (int16_t)ADC_GetValue(IBUS_CHANNEL);

			current.Ibus = (ADC_V_K*(current.ADC_Ibus-current.ADC_Ibus_offset) - Voffset) / (AM_GAIN * R_SENSE);
			SUM = current.Ibus * R_SENSE;
			current.Ia = (ADC_V_K*(current.ADC_Ia-current.ADC_Ia_offset) - Voffset + 4.84*SUM) / (AM_GAIN * R_SENSE);
			current.Ib = (ADC_V_K*(current.ADC_Ib-current.ADC_Ib_offset) - Voffset + 4.84*SUM) / (AM_GAIN * R_SENSE);
//			current.Ia = (ADC_V_K*(current.ADC_Ia-current.ADC_Ia_offset) - Voffset) / (AM_GAIN * R_SENSE);
//			current.Ib = (ADC_V_K*(current.ADC_Ib-current.ADC_Ib_offset) - Voffset) / (AM_GAIN * R_SENSE);
			current.Ic = current.Ibus - current.Ia - current.Ib;

			current.ADC_Vbus = (int16_t)ADC_GetValue(VDC_CHANNEL);
			current.Vbus = ADC_V_K*(current.ADC_Vbus) * V_GAIN;
			
			current.ADC_Handle = (int16_t)ADC_GetValue(Handle_CHANNEL);
			current.VHandle = ADC_V_K*(current.ADC_Handle); //0-3.3的范围
}

对电机进行foc控制，将ADC电流波形通过串口打印出来。测试了几组，稳定时波形差不多是这样。