控制器电流采样处理的问题

水滴石穿

原帖由 yjz 于 2008-1-7 19:44 发表

你可以观察一下市场上所能见到的控制器产品中的换相电流补偿波形,其电流补偿基准值几乎都是取的即时值,根据我实际测量结果发现测试品中只有晶汇控制器是做的平均值,当然,我们单位的产品也是采用了平均值算法. ...

晶汇之所以做的是平均值，原因是这样的，24423的ADC模块不适合采样峰值电流，用比较器模块来做换向电流补偿的话太麻烦。
不过换用533的话，则SAR8采瞬时电流没有任何问题了。
用423做均值限流时，选用某种合适的ADC模块可以实现低通的效果，这样的话，均值限流没有问题了。
至于峰值限流，比较器可以做到逐周限流。

在这里提到软件逐周限流，我个人觉得意义不大，有空时，我会具体分析一下这个问题来支持我的观点。

从yjz发的电流补偿波形来看，前一个换向的补偿做得很不好，补偿后的电流应该和补偿前的峰值电流越接近，效果越佳。

yjz

这么老的帖也翻出来了?

与水滴石穿网友交流一下:

如果能采样到平均值逆向推出峰值应该不是什么困难的事,这里我认为晶汇电流补偿做平均值是有它的道理的,虽然以平均值为基准的电流补偿不如峰值来得简便,但它理论上能适合所有电机,而以峰值为基准的电流补偿是有局限的.不知水滴石穿网友发没发现这点?

软件逐周限流成功与否关健在于处理速度,如果流程合理是可以做到的.

我发的电流补偿波形前一个换向电流补偿是关掉的,后一个是常见的峰值基准类型的电流补偿波形.

水滴石穿

我个人认为，对于24423来说，晶汇所使用的ADC并非SAR6，而是另一个ADC，这个ADC采样的结果是平均电流，速度比较慢（100us级别），这个速度用于均值限流和补偿则没有问题。

他之所以不采用峰值限流，我个人以为：最适合采样峰值的ADC模块是SAR6，其次就是delta-sigmal8，但是二者均有弊端，并且再增加额外的模块必然占用资源，并使得电流补偿过程繁琐。
晶汇也是普通的公司，只不过他发展比较良性，财务比较健康而已，从芯片商那里得到的支持较多。和普通的开发人员一样，他的软件设计者，不可能每一个方面都比我们做得好，事实就是这样的。

至于均值电流补偿比峰值补偿适应性更好，我个人持相反观点。设想：如果换向时，电流波形同换向前一样，没有过渡段，那么声音一定好的不得了。要做均值电流补偿，如果要得到你发的曲线后面部分一样的效果，会不会出现如下的问题呢？
比如，峰值电流为50A，占空比为50%，均值为25A，补偿时，占空比全开，采样到均值电流25A时退出补偿，那么因为此时占空比是100%的，则将在峰值电流的1/2处就退出补偿，此时效果肯定差。 当然，也许你的补偿曲线或者补偿算法不一样。
我个人认为：可以说，峰值电流补偿适应性更好，更好操作。

下面简单地拍一下软件逐周限流的屁股：
当峰值电流超过40A时，软件关掉PWM模块，低于40A或者低于一个滞环值时，使能PWM模块。8位MCU不便过于频繁地做这样的判断处理（中断要做的事情太多了），但判断处理频率不快的话，又会带来电流不连续的问题。
而且不论如何，mos管的开关次数将要增加，开关损耗增加。
如果这个40A的峰值并非因为短路引起的，而是负载等效电阻小而引起，那么其时间常数是ms级别的，用64us周期去逐周限流有必要吗？
而且，工作正常的情况下，什么时候才会出现最大的峰值？在电机停止时。有人会说如果电机在高速运行中，突然停止，那么逐周限流就可能发挥“威力”了。这样说的同志，没有考虑到运动力学，要想让一个高速运转的电机在1ms里（且不说64us）停下来，需要多大的加速度？
且不说磁钢，然后计算一下轴承的轴向和径向载荷，选用SKF的轴承来计算，看有没有能过得关的？然后校核一下电机轴的机械参数，看行不行？
呵呵，yjz同志的逐周限流，说轻一点，恐怕大多数是个摆设和拖累。
如果是短路的话，每64us甚至每32us做检测，也是来不及的，还是靠硬件。
MOS管的峰值电流最大允许多少？上百A（75管是320A）。这个40A的，甚至50A的逐周限流有什么用处？

如果某人敢说要逐周限制均值电流，则更加要被我拍得得稀巴烂。

结论：我目前觉得，在电动车上的软件逐周限流，不论峰值还是均值限流，都是没有好处，反而有害处。8位MCU资源有限，为何不让他既轻松又简单地工作？

有不同的意见请大家指点或者批评我，我这人说话比较直接，放肆的地方，请多多包涵。大家互相交流，互相提高。

[ 本帖最后由 水滴石穿 于 2008-7-28 20:42 编辑 ]

zwmcu

水滴石穿有好好测试晶汇的限流没有？还是靠猜测的？

yjz

水滴石穿网友应该是做Cypress方案的高手,说不定我们俩还认识^_^

说说与水滴石穿网友相左的观点:

1.均值电流补偿并非因为pwm全开而只需补偿至峰值的1/2,你观察一下补偿区的波形就不难明白了.

2.逐周限流不一定非得关pwm,关不关pwm与电流上升速率有关,大多数情况下通过改变占空比来调节电流更为合适.

3.逐周限流也不是摆设,它在处理因霍尔故障或电机局部短路造成的电流异常是十分有效的.

4,逐周限流既可以是峰值型的也可以是平均值型的,或两者兼有之.

水滴石穿

均值限流，我没下力气去研究这个，所以一些看法不当之处，请指点和包涵。

至于逐周限流，看来，我真有必要抽空写文章细说一下。先简单补充一下：

逐周限流干什么用？
yjz的观点是：

1 必要时关PWM输出：
  这个弊端，我在上贴中已经说明，用64us的周期去关是亡羊补牢，还补不住。

2 不关占空比，减小脉宽
2.1 均值限流
这样做的话，我会专门写帖子把它屁股拍肿的，用到着吗？也许有些人用了电流环pid来做，结果导致duty变化过于剧烈，于是不得已而再加个逐周均值限流，呵呵。

2.2 峰值限流
说起来，这个还有一点点用处。
什么用处呢，当350w控制器配500w电机时，有些用处，比如在PIC16F72上，用不用每个周期都做呢，也不必，256us足矣，为什么？时间常数，500w的电机，虽然电感小了，但时间常数大多数在ms级别，256us的峰值限流就可以使得电流始终达不到最大峰值。加500w的电机就算到最大峰值又如何？只要不是短路，500w电机等效电阻不会比350w电机小一个数量级，峰值增加不了多少，过流比较器反转都到不了，怕啥？

一句话，老老实实做好均值限流，峰值限流（过流），由硬件来做，软件做不来也没有必要。就说晶汇的，当峰值电流超过50A，硬件比较器禁止PWM模块，关掉PWM，电流降低之后，在下一个pwm周期开始的时候又打开PWM。管子差一些，50A没关系吧？

我算不上高手，但对各个方案都有过一点了解，不过大多数方案是浅尝辄止，所以一管之见，谬误之处，还望行家斧正。

我之所以这样提出讨论，并非针对谁，我只是希望这个行业，健康良性发展，软件、硬件多从可靠性上做文章，从用户的角度着想，引导消费者心理，不要底气不足，弄些概念来忽悠外行人，最终会害了这个行业，也害了自己。

yjz

有几个观点再与水滴石穿网友商確:
1.关PWM输出究竟靠硬件来实行还是由软件来实施
只要把握住非迫不得巳尽量不要打断程序正常运行的原则,我认为即使两者同时具备也并不矛盾.在这方面方案设计者也往往是这么做的,把由硬件实施的保护参数定在器件的极限参数附近.因为硬件保护是器件安全的最后一道防线.我们既希望它安全可靠又不想见到它动作过于频繁.
而用软件来在这方面就没有这个顾虑,它完全可以随时随地进行而保护参数也往往定在比正常运行的上限稍高一点就行了.

2.均值限流
有人以为因为电机线圈的时间常数在ms级就不必对平均值作过快的调节,这是错误的.
我们在进行换相电流补偿时往往在1ms时间以内就可以把一相电流从零增加到额定值,其时间跨度也就十几个pwm周期而已.电机正常工作时不会允许电流有这么大的剧烈变动,为了使电机工作电流稳定,逐周限流是一个好的方法之一.即使你真正做到了逐周限流,其使电流稳定的动作周期也将占用2个pwm或以上周期.

3.峰值限流
说峰值限流其实应该称之为峰值斩波或峰值断流,因为峰值电流其实不是由你可以通过增加或减少pwm占空比来进行限制的,峰值电流只决定于电源电压和负载.对峰值进行保护我们只能选择关断pwm这一条途径.

zwmcu

从76楼水滴石穿的一番话看来，我断定他并没有仔细测过晶汇的控制器！我前面的怀疑是对的！

yjz

说到电动车控制器行业中存在的谬误之处,我认为水滴石穿网友应该关注一下“同步整流”这个行业中最大的忽悠内行及外行人的“概念”.
一个理论上那么完美的概念实际中怎么会那样不济?一个时间常数在ms级别的电机绕组又怎么可能在数百ns内泄放完大部分的能量?

yjz

原帖由 zwmcu 于 2008-7-29 22:03 发表
从76楼水滴石穿的一番话看来，我断定他并没有仔细测过晶汇的控制器！我前面的怀疑是对的！

呵呵,水滴石穿网友应该是控制器行业中的一位前辈,研究过pic和cypress.