Skip to main content

FOC电机控制

FOC（Field-Oriented Control），直译是磁场定向控制，也被称作矢量控制**（VC，Vector Control）**，是目前无刷直流电机（BLDC）和永磁同步电机（PMSM）高效控制的最优方法之一。FOC旨在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。

驱动电路的实现​

暂代

理论基础​

FOC控制的流程​

  1. 对电机三相电流进行采样得到 Ia,Ib,IcI_{a},I_{b},I_{c}
  2. 将 𝐼𝑎,𝐼𝑏,𝐼𝑐 经过Clark变换得到 𝐼𝛼,𝐼𝛽
  3. 将 𝐼𝛼,𝐼𝛽 经过Park变换得到 𝐼𝑞,𝐼𝑑
  4. 计算 𝐼𝑞,𝐼𝑑 和其设定值 𝐼𝑞_𝑟𝑒𝑓,𝐼𝑑_𝑟𝑒𝑓 的误差
  5. 将上述误差输入两个PID（只用到PI）控制器，得到输出的控制电压 𝑈𝑞,𝑈𝑑
  6. 将 𝑈𝑞,𝑈𝑑 进行反Park变换得到 𝑈𝛼,𝑈𝛽
  7. 用 𝑈𝛼,𝑈𝛽 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状态编码值（前文有提到）
  8. 按照前面输出的编码值控制三相逆变器的MOS管开关，驱动电机
  9. 循环上述步骤

克拉克变换(Clark变换)​

[Iα1β]=[1−12−12032−32][IaIbIc]\begin{bmatrix} I_{\alpha } \\ 1_{\beta }\end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 1 & -\frac{1}{2} & -\frac{1}{2} \\ 0 & \frac{\sqrt{3}}{2} & -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{bmatrix}\begin{bmatrix} I_{a}\\ I_{b} \\ I_{c}\end{bmatrix}

名词解析​

力矩​

力矩（扭力）是个旋转力。

低通滤波器​

顾名思义，低通滤波器具备通低频阻高频的功能，并且低通滤波器的特性使得低于设定临界值频率的信号能正常通过，而高于设定临界值频率（fc）的信号则被阻隔和衰减。低通滤波可以简单的认为：设定一个频率点，当信号频率高于这个频率时不能通过。

旋转矩阵​

image-20240526234222196

参考链接​

【自制FOC驱动器】深入浅出讲解FOC算法与SVPWM技术 - 知乎 (zhihu.com)

从理论到硬件：SVPWM和FOC上手教程 - 知乎 (zhihu.com)

彻底搞懂“旋转矩阵/欧拉角/四元数”，让你体会三维旋转之美_欧拉角判断动作-CSDN博客

低通滤波器的探究-CSDN博客

Last updated on