最近在使用英飛凌的M33核的PSC3M5系列MCU開發關節控制器，這款MCU有一些特色。PSC3M5 MCU 是英飛凌（Infineon）推出的 PSOC? Control C3 系列中的主流級（Mainstream）產品，專為高性能電機控制和功率轉換應用而設計。它在電控應用中扮演著核心控制器的角色，憑借其強大的處理能力和豐富的專用外設，能夠滿足對實時性、精度和效率要求嚴苛的場景。PSC3M5 MCU 在電控應用中的核心優勢主要體現在以下幾個方面：- CPU 架構采用 Arm? Cortex?-M33 內核，主頻高達 180 MHz，為復雜的控制算法提供了充足的算力。
- 硬件加速器：集成了 DSP（數字信號處理）、FPU（浮點運算單元）和 CORDIC（坐標旋轉數字計算機）硬件加速器。這些單元可以顯著加速三角函數、濾波和坐標變換等電機控制中常見的數學運算，從而降低CPU負載，提升控制環路的響應速度。
- 高分辨率PWM (HRPWM)：作為主流級產品，PSC3M5配備了 4個高分辨率PWM通道，其脈沖寬度分辨率可優于 100ps。這種極高的精度對于驅動 GaN（氮化鎵） 等寬禁帶功率器件至關重要，能夠實現更高的開關頻率（如100kHz以上），從而大幅提升系統效率和功率密度。
- 高性能ADC：集成了 12位、12Msps 的高速逐次逼近型模數轉換器（SAR ADC），支持多達16個通道并行采樣。這可以確保電流、電壓等模擬信號的快速、精確采集，是實現高精度磁場定向控制（FOC）的基礎。
在工業和汽車等應用中，系統安全至關重要。安全認證：通過了 PSA Level 2 安全認證，為系統提供堅實的安全基礎。安全特性：支持 Arm? TrustZone? 技術，并內置了加密加速器（支持AES-128, SHA-256等）、真隨機數生成器（TRNG）和安全密鑰存儲，能夠有效保護知識產權和固件安全。在學習外設的過程中，也發現PSC3的AE團隊輸出了一些關于電控的文檔，總結了幾點分享給大家：SPWM的最大電壓矢量是Vdc/2，SVPWM線性調制區，最大電壓矢量是內切圓半徑Vdc/1.732, 過調制狀態下，最大矢量是6個矢量，幅值2*Vdc/3上篇文章提到了SVPWM的零電壓輸出是50%占空比，有小伙伴指出這個是七段式才成立嗎？確實如此，因為七段式有111矢量，而五段式是沒有111矢量，只有000矢量，所以五段式的零電壓輸出是100%的000電壓輸出，即三相下橋全開。既然沒有111矢量，那么只需要保證最低的000矢量寬度用于采樣，其實五段式的SVPWM的最大占空比是高于七段式的，開關損耗也小點，就是零矢量不對稱，諧波大點。通過計算一個公共的偏移量 Vnz，在不改變電機線電壓的前提下，把直流電壓的利用率提上去，達到和 SVPWM 一樣的效果，但計算量卻小得多。按照1.0pu=Vdc/2，那么SVPWM線性調制區最大矢量是Vdc/1.732，即1.15pu，而SPWM的最大電壓矢量是Vdc/2，所以SVPWM比SPWM電壓利用率高15%是這么計算而來的：Vxn最大是1.15pu，執行開關的是端電壓，即三相逆變器，其三相輸出對DC-最大占空比是100%，那么端電壓以Vdc/2為中點，最大只能是±1.0pu，如果讓端電壓等于相電壓，那是無法實現最大1.15pu的相電壓。所以我們需要計算一個公共偏移量Vnz，這個電壓是相電壓對DC-的電壓。因為1.15pu>1.0pu,所以在Vxn的正峰值處，疊加一個負的Vnz，那么就能保證端電壓是最大1.0pu，即物理上占空比最大是上橋開100%，是可以實現的。同樣在Vxn的負峰值處，疊加一個正的Vnz，保證端電壓的最大幅值是-1.0pu，即物理上最大占空比是下橋開100%，也是可以實現的。在任意時刻，找到三相基波信號Vun，Vvn，Vwn中的最大值和最小值，然后二者求平均值，Vnz的計算公式：將零序分量Vnz疊加到相電壓Vxn上，得到了端電壓Vxz，對應三相占空比：這種方式計算量極小，非常方便，也是三次諧波注入SVPWM的其中一種特例。基于零序分量注入，其計算出的零序信號 Vnz 在數學上恰好包含了基波的三次諧波分量，上圖中Vnz的頻率是基波Vxn頻率的3倍，所以Vnz屬于三次諧波。
因此，可以說三角波零序分量注入是三次諧波注入的一種特例和具體實現。從上圖也可以更加清晰的理解，為什么SVPWM的調制波是馬鞍波，又能提高直流電壓的利用率，并且線性調制區內最大相電壓幅值是Vdc/1.732.馬鞍波調制波和正弦波相電壓之間的零序分量，也是三次諧波，通過圖片更容易理解。************************************ 如何系統學習FOC？
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