sinc3 濾波器的脈沖響應(yīng)與先于中心采樣值的采樣值貢獻度對稱,且中心采樣值與其后面的采樣值相同。 電流的開關(guān)分量也沿平均電流點對稱:以使開關(guān)分量總和為零。 如果采樣窗口中心與用于驅(qū)動 H 橋的 PWM 同步脈沖對齊,則允許在不混疊的情況下測量相電流,但在從濾波器讀取數(shù)據(jù)時需要注意確保正確對齊采樣值。 濾波會強加一個延遲,以便 PWM 同步脈沖時濾波器的采樣值輸出將來自以前的多個時段。 相比基于 SAR 的電流測量,這在軟件程序安排中影響很大。
在 SAR 情況下,PWM 同步脈沖可觸發(fā)模數(shù)轉(zhuǎn)換器執(zhí)行一系列轉(zhuǎn)換。 當為控制環(huán)路準備好數(shù)據(jù)時,系統(tǒng)會產(chǎn)生中斷并開始執(zhí)行控制環(huán)路。 通過利用三角積分調(diào)制器和濾波器,這些采樣值將連續(xù)生成,但相電流測量的重要采樣值將在固定延遲后準備就緒。 應(yīng)使用定時器或計數(shù)器應(yīng)在出現(xiàn) PWM 同步信號時生成中斷。 采樣值計數(shù)方面的延遲實際上是 sinc3 脈沖響應(yīng)的一半。
在典型的控制系統(tǒng)中,PWM 定時器的零階保持效應(yīng)遠超脈沖響應(yīng)的一半,因此 SINC 濾波器不會嚴重影響環(huán)路定時。 通過利用三角積分調(diào)制器和定制濾波器,用戶可以自由切換 SINC 濾波器延遲以獲得采樣值分辨率。 這一靈活性在設(shè)計電機控制算法時是一大優(yōu)勢。 通常算法的某些部分對延遲敏感,但對反饋的準確度不太敏感。 算法的其他部分與較低動態(tài)結(jié)合使用,并受益于準確度,但對延遲不太敏感。
考慮一個比例積分控制器 (PI) 算法。 P 部分和 I 元件可采用相同的反饋信號。 但是,可以分離 P 路徑和 I 路徑,并將反饋信號與不同類型的濾波功能結(jié)合使用。 在 PI 控制器中,P 元件主要用于抑制負載和速度的快速變化效應(yīng)。 因此,它需要能對信號電平的快速變化做出響應(yīng)。 I 元件專注于穩(wěn)態(tài)性能,更側(cè)重于測量準確度。 因此,P 元件可受益于低分辨率、快速更新率的電流反饋信號,意味著 sinc3 濾波器的過采樣和抽取率較低。 I 元件將受益于較高的過采樣率,并可承受所產(chǎn)生的更新率下降。
需要更加注意的是,在處理較大負載的系統(tǒng)中使用三角積分調(diào)制器時,另一個需要考慮的因素是隔離。 一個選擇是,只使用隔離放大器并為模數(shù)轉(zhuǎn)換采用一個非隔離式調(diào)制器,或在調(diào)制器的輸出與用于數(shù)字濾波的器件輸入之間放置一個光耦合器。 另外,也可選擇隔離式三角積分調(diào)制器。 通過利用隔離式調(diào)制器,可以免除模擬過電流保護電路,因為數(shù)字濾波器還可采用可消除過電流效應(yīng)的配置。
AD7403 由 Analog Devices 提供,便是這樣一個例子。 通過實施二階調(diào)制器,此器件允許靈活選擇分流器規(guī)格,并提供 14 位以上的有效位數(shù)以及 20 MHz 的輸出流速率。 通過利用適當?shù)臄?shù)字濾波器,此器件可以 78100 次采樣/秒實現(xiàn) 88 dB 的信噪比。 此隔離方案使用該公司的 iCoupler 技術(shù),公司聲明該方案超過了典型光耦合器排列結(jié)構(gòu)的性能。
由于加入隔離等功能,以及越來越多微控制器和可編程邏輯器件的濾波性能在增強,設(shè)計師可以繼續(xù)為機器人應(yīng)用優(yōu)化電機控制。