IC693PWR321

IC693PWR321  在SAR情形(a)中，PWM_SYNC脈沖觸發(fā)ADC執(zhí)行若干采樣和轉(zhuǎn)換。當(dāng)數(shù)據(jù)對(duì)控制環(huán)路而言已就緒時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)中斷，控制環(huán)路便可開始執(zhí)行。而在Σ-Δ情形中，不是等待ADC，而是要讓數(shù)據(jù)完全通過sinc濾波器。當(dāng)數(shù)據(jù)就緒時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)中斷，指示控制環(huán)路可以執(zhí)行。如果進(jìn)行類比的話，SAR ADC的轉(zhuǎn)換時(shí)間相當(dāng)于脈沖響應(yīng)時(shí)間的一半。脈沖響應(yīng)一半的具體長度取決于調(diào)制時(shí)鐘和抽取率。對(duì)于fM = 20 MHz且DR = 100的典型配置，脈沖響應(yīng)的一半為τd = 7.4 μs。雖然比快速SAR ADC略長，但數(shù)值差別不大。

Σ-Δ ADC對(duì)控制性能的影響

應(yīng)當(dāng)注意，在典型控制系統(tǒng)中，PWM定時(shí)器的零階保持效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過脈沖響應(yīng)的一半，因此sinc濾波器不會(huì)嚴(yán)重影響環(huán)路時(shí)序。

采用Σ-Δ ADC，用戶可以自由選擇sinc濾波器延遲或輸出數(shù)據(jù)保真度。抽取率較高時(shí)，延遲較長，但信號(hào)質(zhì)量較高；抽取率較低時(shí)則相反。這種靈活性對(duì)于電機(jī)控制算法設(shè)計(jì)十分有利。通常，算法的某些部分對(duì)延遲敏感，而對(duì)反饋精度較不敏感。其它部分適合在較低動(dòng)態(tài)特性和較高精度下工作，但對(duì)延遲較不敏感。舉個(gè)例子，考慮圖7(a)所示的常規(guī)比例積分控制器(PI)。P部分和I部分采用相同的反饋信號(hào)工作，意味著該信號(hào)的動(dòng)態(tài)特性必須適合兩種控制路徑。不過，P路徑和I路徑可以分離，如圖7(b)所示。由此還可以再前進(jìn)一小步，圖7 (c)顯示P路徑和I路徑分離，并且采用具有不同動(dòng)態(tài)特性的反饋信號(hào)工作。

圖7. PI控制器方案。(a)常規(guī)方案，(b) P路徑和I路徑分離，(c) P路徑和I路徑分離且反饋分離

P部分的任務(wù)是抑制快速負(fù)載變化和快速速度變化，但精度不是主要考慮。換言之，低抽取率和短延遲的sinc濾波器對(duì)P部分有利。I部分的任務(wù)是確保穩(wěn)態(tài)性能穩(wěn)定且精確，它要求高精度。因此，高抽取率和較長延遲的sinc濾波器對(duì)I部分有利。這就產(chǎn)生了圖8所示的實(shí)現(xiàn)方案。

圖8. 雙sinc濾波器和分離的電流控制器P路徑和I路徑

電機(jī)相電流由一個(gè)傳感器(分流電阻)測量，并流經(jīng)一個(gè)抗混疊濾波器，供應(yīng)給Σ-Δ ADC。然后，1位數(shù)據(jù)流輸入兩個(gè)sinc濾波器，一個(gè)針對(duì)P控制器調(diào)諧，另一個(gè)針對(duì)I控制器調(diào)諧。為簡明起見，圖8省去了Clark和Park變換。然而，電流控制是在一個(gè)旋轉(zhuǎn)dq框架中完成。

為了評(píng)估電流反饋分為兩條路徑的影響，我們對(duì)該閉環(huán)執(zhí)行了穩(wěn)定性分析。對(duì)于傳統(tǒng)的Z域分析，sinc濾波器會(huì)帶來問題。它會(huì)引入一個(gè)延遲，對(duì)于任何實(shí)際抽取率，該延遲小于一個(gè)采樣周期。例如，若系統(tǒng)以fsw = 10 kHz的速率運(yùn)行，濾波器延遲將短于100 μs。從控制環(huán)路方面看，sinc模塊是一個(gè)小數(shù)延遲濾波器。為了模擬小數(shù)延遲，將sinc濾波器近似看作一個(gè)全通濾波器。在為奈奎斯特頻率一半的較低頻率時(shí)，該近似處理是精確的，但在更高的頻率，其與理想濾波器有一些偏差。然而，這里的目的是了解雙反饋如何影響環(huán)路穩(wěn)定性，就此而言，該近似是合適的。

作為對(duì)比，圖9(a)顯示了反饋路徑(反饋)中僅使用一個(gè)sinc濾波器時(shí)的閉環(huán)幅度響應(yīng)。開關(guān)頻率fsw為10kHz，奈奎斯特頻率設(shè)置為5 kHz。在這些系統(tǒng)參數(shù)下，對(duì)于0 μs至80 μs的sinc濾波器群延遲，繪制閉環(huán)響應(yīng)曲線。注意，群延遲與抽取率直接相關(guān)。同預(yù)期一樣，低抽取率和群延遲對(duì)閉環(huán)穩(wěn)定性的影響很小，但隨著延遲增加，系統(tǒng)阻尼變得越來越小。

圖9. 雙反饋對(duì)電流控制性能的影響，

(a) sinc濾波器為P控制器和I控制器共用，

(b) P控制器和I控制器分別使用單獨(dú)的sinc濾波器

現(xiàn)在將反饋分離，使P控制器和I控制器具有單獨(dú)的路徑，便可獲得圖9 (b)。這種情況下，用于P控制器的sinc濾波器抽取率是固定值，使得群延遲為10 μs。僅I控制器的抽取率發(fā)生變化。

從圖9 (b)可看出，提高I控制器的延遲對(duì)閉環(huán)穩(wěn)定性的影響非常小。如上所述，可利用這些特性來提高環(huán)路的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。

本文中，使用分離反饋的算法為PI控制器。不過，這只是一個(gè)例子，大多數(shù)控制系統(tǒng)都有多個(gè)算法，根據(jù)動(dòng)態(tài)和精度要求調(diào)諧反饋對(duì)這些算法是有利的。磁通觀測器、前饋控制器和PID控制器的差分部分就是一些例子。

IC693PWR321    

IC693ACC300
IC693ACC300LT
IC693ACC300RR
IC693ACC301
IC693ACC302
IC693ACC303
IC693ACC305       
IC693ACC306
IC693ACC307
IC693ACC308                      
IC693ACC309
IC693ACC310
IC693ACC311
IC693ACC312
IC693ACC313
IC693ACC315
IC693ACC316
IC693ACC317
IC693ACC318
IC693ACC319
IC693ACC320
IC693ACC328
IC693ACC329
IC693ACC330
IC693ACC331
IC693ACC332 
IC693ACC333
IC693ACC334
IC693ACC335
IC693ACC336
IC693ACC337
IC693ACC338   
IC693ACC341
IC693ACC350    
IC693ACC400    
IC693ACC760
IC693ADC311RR
IC693ALG220
IC693ALG220CA
IC693ALG220LT
IC693ALG220RR
IC693ALG221
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IC693ALG223    
IC693ALG223CA
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IC693ALG223RR       
IC693ALG390
IC693ALG390LT
IC693ALG390RR
IC693ALG391
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IC693ALG391RR
IC693ALG392
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IC693ALG392RR 
IC693ALG442
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IC693APU300
IC693APU300CA
IC693APU300LT
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IC693APU301
IC693APU301RR  
IC693APU302
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IC693BEM320
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IC693BEM331
IC693BEM331CA
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IC693CBK001
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IC693CBL300
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IC693CBL305
IC693CBL311
IC693CBL312
IC693CBL313
IC693CBL316   這里
IC693CBL319
IC693CBL324
IC693CBL325
IC693CBL327
IC693CBL328
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IC693CBL330
IC693CBL331
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IC693CBL333
IC693CBL334
IC693CHS391
IC693CHS391CA
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IC693CHS391NB
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IC693CHS392
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IC693CHS393
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IC693CPU350
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IC693DNM200
IC693DNS201
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IC693LBR301
IC693LBR302
IC693MAR590
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IC693MDL230
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IC693MDL340
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IC693MDL645
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IC693MDL734RR
IC693MDL740
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IC693MDL740RR
IC693MDL741
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IC693MDL741LT
IC693MDL741RR
IC693MDL742
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IC693MDL748
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IC693MDL751RR
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IC693MDL753
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IC693MDL754
IC693MDL760
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IC693MDL930LT
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IC693MDL931                     
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IC693MDL931RR
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IC693MDL940LT
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IC693MDR390LT
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IC693PWR321CA
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IC693PWR322LT
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IC693PWR328
IC693PWR328LT
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IC693PWR331RR
IC693PWR332
IC693TCM302         
IC693TCM303
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IC693PWR321