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Difference between single-shunt and three-shunt
前言
這邊因設計參考需要,深入研究 single-shunt and three-shunt ,此篇文章會深入探討這2者差異與新舊版MCSDK的差異,另外深入介紹這2者Sensing的流程與差異
Shunt電阻設計
前一篇有提到不同Shunt電阻設計,這邊簡單針對系統回顧
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基本上會分成3個部分Filter/offset/OPA,其中Filter是不一定會加上的部份,因為加上RC Filter會讓響應速度變慢,這邊會在一些速度控制上來說不一定是好的,但加入RC Filter可以提高在快速降速上避免OverShut的過大導致偵測錯誤
Offset部分基本上一定要加因為ADC是無法收到負值,最後OPA部分就是看需求條配Gain值大小
3 shunt 介紹
3 shunt 電流偵測偵測的彈性度會比較高因公式𝐼𝑎 + 𝐼𝑏 + 𝐼𝑐 = 0 這邊3 shunt各取2項就可以推算出全部因此,相對1 shunt偵測不會有複雜的演算法和偵測死區,但成本上3 Shunt會比 1 Shunt設計來的高
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The threeshunt technique can bounce sampling between current signals, selecting two out of three phases each
period, which allows long time periods for the current signals to settle.
但因是算法補藏都會有無法計算區域可以看到圖表3 Shunt的死區如圖
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1 Shunt介紹
1 shunt基本上會比較複雜,主要是在算法補償上面,因公式𝐼𝑎 + 𝐼𝑏 + 𝐼𝑐 = 0
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也可以看這張圖High side和 Low Side部分,跟上圖是相同的(因上下臂不會同事導通)
常用馬達控制中,PWM頻率一般是10KHz到20KHz,以20KHz為例,一個PWM週期為50us。 在50us
裡需要偵測三相電流,所以每相相電流偵測視窗時間是50/3us乘以PWM佔空比。 一般馬達控制系統中最小
PWM佔空比常常定義為5%,所以每相相電流偵測視窗時間最小為50/3us×5%=0.83us。 而在程序控制中
ADC取樣時刻常控制在這個相電流偵測視窗正中間,所以對於Shunt電流偵測電路來說,必須在ADC取樣
時刻前穩定,完成電壓訊號的建立穩定。 假設上升沿時間佔相電流偵測視窗的20%,即20%×
0.83us=0.167us,那麼對於一個3.3V的MCU,運算最小壓擺率SR=3.3V/0.167us=19.76V/us。 同時運用的帶
寬應遠大於PWM頻率,至少10倍以上。
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If current reconstruction is done without any
modification of the SVM pattern, that is, ignoring the
fact that during some periods current cannot be
reconstructed, the resulting three-phase current
measurement are shown in Figure 23. The SVM
voltages are shown in Figure 24.
ST 1 Shunt量測方法
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