FOC软件中要处理的问题

1. 电流采样时间及通道

FOC需要通过采集相电流来进行控制，采样时间及通道极为关键，在二或三电阻采样方案中，采用如下方式：

在1、6扇区，B、C为采样通道；

在2、3扇区，A、C为采样通道；

在4、5扇区，A、B为采样通道；

要在下臂导通时间内进行采样，在PWM定时器工作在中心对齐模式下，最佳采样点为PWM定时器过零点，详细分析见FOC中的电流采样

 

2. 数据处理

FOC算法中涉及到很多运算，为了加快运算或者使用不支持浮点运算的处理器，通常用Q格式标定来把浮点数转换为定点数进行计算

 ${X_Q} = X*{2^Q}$

${X_Q}$为转换后的定点值

$X$为待转换的浮点数

Q表示小数点所在位置，如12，则表示小数点在第12位

运算法则:

加法：${X_Q} + {X_Q} = {X_Q}$

乘法：${X_Q}*{X_N} = {X_{Q + N}}$

在乘法运算中，为了保证运算结果为同一格式数据，通常将运算结果左移一位再取高16位，如：C=A*B，A、B、C为${X_{15}}$格式，则C=((A*B)<<1)>>16

 

3. 正余弦运算

在坐标变换中，要用到正余弦运算，而坐标变换是FOC算法的主干部分，FOC算法通常运行于中断中，因此运算速度要足够快。为了保证速度，采用查表法

 

4. 无感FOC的位置和速度估计

最常用的是滑模估计和PLL估计

 

5. PWM频率选择更新重复频率

使用stm32 设计的过程中，软件设计为TIM1的通道4触发ADC电流采样，在ADC中断中运行FOC算法。电流采样选择三电阻采样，在TIM1溢出后ADC转换触发要晚（DT+TN-TS）/2，考虑AD转换需要的时间，在最坏情况下，FOC算法是在TIM1计数器溢出之后5us才开始执行。FOC算法执行时间大约20us，在无传感模式下，为了在下个更新事件之前完成新占空比设置，必须保证最小占空比大约为（5+20）us，即能达到的最大FOC执行频率大约是20kHz，此时重复计数器可设定为1.对于高于20kHz的PWM频率，重复计数器必须设定为3