DSP28335 滑模观测器无感 FOC 方案深度解析
从'零速'到'高速'的全速域无位置传感器控制
1. 引言
在 PMSM 驱动领域，无位置传感器控制（Sensorless Control）因省掉机械传感器而带来的成本、线束、可靠性优势，已成为新能源汽车压缩机、高速风机、无人机电调等场景的刚需。TI C2000 家族的明星芯片 TMS320F28335 拥有浮点单元、CLA、高速 ADC 与 ePWM，天然适合执行高频观测器算法。本文基于开源工程，对一套全速域、全 C 代码滑模观测器（Sliding-Mode Observer, SMO）方案做深度剖析，帮助开发者快速理解其设计思想与工程落地细节。
2. 系统架构速览
整个工程采用'双环 + 双观测器 + 分段启动'架构：
- 电流环：100 kHz，同步采样，单 shunt/三 shunt 兼容
- 速度环：10 kHz，抗饱和 PI，带前馈解耦
- 位置观测器： – 零速/低速（0~10% 额定）：I-F（I-f 强制换向） – 中高速（>10% 额定）：滑模观测器 + PLL 锁相环
- 弱磁/MTPA：保留接口，用户可自行扩展
- 安全链：过流、过压、欠压、堵转、缺相、温度，硬件比较器直切 PWM，软件二次确认
3. 滑模观测器原理与离散实现
3.1 连续域模型
以静止 αβ轴反电动势为状态变量：
d(iα)/dt = –R/L·iα + 1/L·(uα – eα)
d(iβ)/dt = –R/L·iβ + 1/L·(uβ – eβ)
eα = –Ke·ωe·sinθe
eβ = Ke·ωe·cosθe
滑模面设计：
sα = îα – iα , sβ = îβ – iβ
采用 Sign 函数建立滑模电流观测器，当 s→0 时，开关项等价于反电动势。
实际代码使用'饱和函数 + 低通'替代理想 Sign，降低抖振。
3.2 离散化与频率补偿
ADC 在 PWM 下溢触发，采样时刻与占空比无关；观测器与电流环同频 100 kHz。
为解决小电感高速段相移问题，代码引入'反电动势相位补偿'模块：
θcomp = atan(ωe·L/R)
该角度在 30%~100% 额定转速区间动态修正，保证 PLL 收敛后稳态误差 < 0.5°el.
