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FOC中的三种电流采样方式，你真的会选择吗？（可下载）
一、前言：电流采样的作用
在 FOC 控制算法中，采样电流是算法实现的基础且又相当重要的一部分，准确的电流 采样能给算法带来事半功倍的效果，电流采样准确了，那么为后面的坐标变换得到准确的结 果打下很好的基础，用一句话来形容就是“基础不对，努力白费”，由此可见电流采样在整 个 FOC 算法中的作用
电流采样的方式一般分为三电阻、双电阻、单电阻，这三种采样方式都有其优点和 缺点，方案的不同，对应的电流处理方式也就不同，系统最终运行的效果可能也会有差异， 所以这三种方案也有其适用的场合。那么这篇文章会结合这三种方式来给大家进行相关的分 析及总结，起一个抛砖引玉的作用，希望读者能够举一反三，有更优的方式。
二、三种硬件拓扑结构
三、采样的关键之处
电流的采样有峰值电流和平均电流采样，一般比较常见的是平均电流采样及其控制，那 么对平均电流的采样方式其实也有两种，一种是检流电阻放在逆变桥的上桥的下端，另一种 就是上面我们逆变桥的示意图中的检流电阻接在逆变桥的下桥的下端。
一般的方式都是将采样电阻放在逆变桥下管的下端，这种方式对应的检流电路相对简单， 而且对应的功耗也会降低，那么检流电阻放在逆变桥下管的下端时采集的是续流电流，然后 我们可以在下桥开通的中点进行采样，此时对应的电流反映了平均电流，因此对应的电流控 制就是平均电流控制。
如果我们使用的是三电阻方式采样的话，选用的 ADC 模块必须至少要有三个通 道同时采样的功能，这样才能确保采样得到的三相相电流是同一时刻的电流，此时才能保证 Iu+Iv+Iw=0，这个公式成立。这样的话，才能根据下图八所以的波形，对采样窗口小的一相 电流进行重新计算。
而如果是双电阻采样的话，只有两个采样电阻，得到的电流无法使用 Iu+Iv+Iw=0 这个公 式，因此，即使碰到采样窗口小的情况，如果不进行算法处理的话，双电阻方案就出现局限 性了。而要想得到更好的适应场景，就必须对双电阻方案进行算法补偿，这也是双电阻方案 的关键之处。
同样对于单电阻采样方案，需要根据不同的开关组合来得到对应的电流，而且需要在一 个 PWM 周期内采样两次，这种方式更是不能满足 Iu+Iv+Iw=0，只能靠算法来进行补偿修正， 所以单电阻的方式更加困难，也是目前市面上的难点，如果能把难点解决，这种方式是最优 且最便宜的方式。
四、电流采样方式选取
在电机控制中，对电流采样的采样转换方式一般都是使用 PWM 触发 ADC 来转换，以微 芯公司的单片机为例，ADC 模块会被配置为自动采样和触发转换，如下图九所示为自动采样， 触发转换序列示意：
当 PWM 模块设置的触发点匹配之后，触发信号就会给到 ADC 模块，此时上图九中的采 样开关就会断开，然后 ADC 模块开始转换，转换完成即可得到对应的采样电流的电压信号 的 AD 数值，在程序中使用这个数值进行算法编写验证即可
五、三种采样方式的对比及注意事项
1、三电阻采样方式
这种方式是三种方式中较简单的，直接使用三个检流电阻采样电机的三相相电流，这样 得到的结果比较直接，然后只需要根据扇区找出采样窗口小的一相，然后使用公式 Iu+Iv+Iw=0，把采样窗口小的一相相电流重新计算出来，这样得到的结果准确度是最高的， 后面相关算法的实现也是最好实现的，所以这是三电阻采样的优点。只是因为要使用三个检 流电阻和三个运放，所以在硬件成本上会相对其它两种更高些。
2、双电阻采样方式
双电阻采样的话，采样出来的两相电流就必须直接使用了，即使出现偏差也需要去使用， 这种方式不能像三电阻采样那样，可以根据其它两相算出第三相电流。也就是说，双电阻需 要考虑采样窗口的问题。如果要保证采样电流准确的话，必须保证采样窗口足够大。要让采 样窗口足够大的话，就需要对 PWM 波形进行变形处理，但是这样会增加算法的执行时间。 这种方式的优点是节省了一个检流电阻和一个运放。
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