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前言
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一、FOC简介
1、概述
FOC( Field Oriented Control )直译即磁场定向控制,又称为磁场矢量控制(VC,Vector Control),特点:通过精确地控制磁场大小与方向,使得电机的运动转矩平稳、噪声小、效率高,并且具有高速的动态响应。
之前介绍直流无刷电机时用的时六步换相法(左),磁场每次旋转60°,对于机械臂等领域这样太不精确,所以使用FOC(右),可控制每一相的电流强度实现360°无死角的磁场方向合成。两者具体对比如下:
注意:虽然FOC法常用于直流无刷电机中的PMSM永磁同步电机,但BLDC同样可以使用FOC的方式进行控制。
2、框图详解
PI即PID控制,只不过这里只用到P和I;逆变器即之前直流无刷电机中的三相逆变电路,通过三个半桥控制电机。
首先对电机三相电流进行采样得到:ia、ib、ic;然后将ia、ib、ic经过clarke变换得到iα、iβ;将iα、iβ经过park变换得到iq、id;计算iq、id和其设定值iq_Ref、id_Ref的误差;将上述误差输入到两个PID(只用到PI)控制器,得到输出的控制电压Vq 、 Vd;将Vq 、 Vd进行反park变换得到Vα、Vβ;将Vα、Vβ合成电压空间矢量,输入SVPWM模块进行调制,输出该时刻三个半桥的开关状态。
clarke和park变换是为了变为线性好处理分析, 之所以最后还要反变换是因为SVPWM调制算法需要用到α、β。
二、FOC控制核心—坐标变换
坐标变换包含CLARKE变换、PARK变换、反PARK变换。