????????在无刷直流电机的矢量控制中，采用分流电阻进行三相电流采样是一种经济成本较低、应用较成熟的方案，因此在很多低成本产品中应用十分广泛。分流电阻方案的整体思路是在下桥臂或地线上串联分流电阻，通过运放和控制器AD进行测量，获取电机三相电流。根据使用的电阻数量，分流电阻方案可分为三电阻采样、两电阻采样和单电阻采样，每种方案都有各自的优点和缺陷。本文主要介绍单电阻采样方法，这也是笔者在实际开发中采用的方案，其他两种采样方案网上亦有很多文章进行详细介绍。
????????单电阻采样原理如图1中所示。在DC-AC变流器的地线上串联分流电阻，电阻电压信号用运算放大器放大之后输入到MCU的AD引脚，实现电流信号采样。
图1 单电阻电流检测电路
????????该方案通过单个电阻实现三相电流采样，因此在采样时间上有特定要求，需要在一个PWM周期内连续采样两次，然后通过计算才能得到三相电流。
????????以三相调制为例（还有两相调制，原理稍有区别），根据相位θ将UVW三相驱动波形分为6个区段，如图2中所示。
图2 三相驱动波形和区段的关系
????????以区段1为例，三相电流的采样和计算方法如图3中所示。区段1中，一个PWM周期内三角载波与调制波比较结果（即PWM输出信号）共有4种组合：
（UVW）：（000），（100），（110），（111）
????????其中0表示上桥臂关断，下桥臂导通；1表示上桥臂导通，下桥臂关断。
图3 区段1采样时间示意
????????当输出PWM为（110）时（A采样点），系统电流如图4中所示，此时分流电阻的电流为-IW；当输出PWM为（100）时（B采样点），系统电流如图5中所示，此时分流电阻的电流为IU。根据IU+IV+IW=0，可以求得IV的值。
图4 A采样点电流示意
图5 B采样点电流示意
????????按照区段1的原理，各区段的测量电流为：
| 区段1 | 100 | IU=Ir | IV=-IU-IW |
| 110 | IW=-Ir | ||
| 区段2 | 110 | IW=-Ir | IU=-IV-IW |
| 010 | IV=Ir | ||
| 区段3 | 010 | IV=Ir | IW=-IU-IV |
| 011 | IU=-Ir | ||
| 区段4 | 011 | IU=-Ir | IV=-IU-IW |
| 001 | IW=Ir | ||
| 区段5 | 001 | IW=Ir | IU=-IV-IW |
| 101 | IV=-Ir | ||
| 区段6 | 101 | IV=-Ir | IW=-IU-IV |
| 100 | IU=Ir |
????????实际在MCU中实现单电阻采样算法时，大体遵循以上思路。其中的难点在于每次AD采样的执行需要持续一定的时间，按照图3所示的采样原理，若UVW三相或某其中两相的PWM占空比大小比较接近，则无法有足够的时间窗口采集到正确的数值。因此在实际应用中，需要考虑到AD采样时长与PWM输出连续变化二者之间的矛盾。针对这个问题，也产生了不止一种解决思路，笔者在开发过程中采用了stm32-HAL库给出的解决思路，该方案的代码量较大，涉及了较复杂的中断操作，主要是ADC中断和定时器中断时间的配合，以及采样时间点和采样结果的计算和补偿。
[1]江崎雅康. 无刷直流电机矢量控制技术[M]. 北京: 科学出版社, 2019.
