
探索 FOC 驱动:无刷电机的高效控制方法
大家好,今天我们来聊聊 FOC(Field Oriented Control)电机控制技术。FOC 是一种广泛
应用于无刷电机和永磁同步电机等领域的驱动控制方式,具有高效率和优良性能的特点。
在这篇文章中,我们将探讨 FOC 控制的推理过程、代码实现以及原理图,并通过
MATLAB 进行仿真。
一、FOC 矢量控制与原理图
FOC 的核心思想是矢量控制,通过坐标变换将三相电流或电压值转换为两相正交值,进而
实现电机的高效控制。在 FOC 控制中,原理图是一个重要的部分,它直观地展示了电机
控制系统的结构和信号流向。
原理图主要包括电源、控制器、逆变器、电机等部分。其中,控制器负责接收传感器信号
,进行坐标变换和 PWM 生成等操作,逆变器则负责将直流电转换为交流电驱动电机。
二、FOC 框架与坐标变换
FOC 框架是整个控制系统的骨架,它包括电流环、速度环等部分。而坐标变换是 FOC 控
制中的关键技术之一,它能够将静止坐标系下的三相电流或电压值转换为旋转坐标系下的
两相正交值。
在坐标变换过程中,我们通常使用 Clarke 变换和 Park 变换。Clarke 变换将三相电流从静
止坐标系转换到两相正交 α-β 坐标系,而 Park 变换则将 α-β 坐标系下的电流转换为 dq 坐
标系下的电流,实现电机的矢量控制。
三、SVPWM 与电流环、速度环
SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation)是一种空间矢量调制技术,它能够提高
逆变器的电压利用率和电流波形质量。在 FOC 控制中,SVPWM 被广泛应用于逆变器的
PWM 生成。
电流环和速度环是 FOC 控制中的两个重要环节。电流环主要负责控制电机的电流,使其
达到设定的值;而速度环则负责控制电机的转速,使其达到设定的速度。这两个环节的协
同作用能够实现电机的精确控制。
四、传感器与有感 FOC、无感 FOC
传感器在 FOC 控制中扮演着重要的角色,它能够提供电机的位置和速度信息,帮助控制
器实现精确的控制。根据是否使用传感器,FOC 可以分为有感 FOC 和无感 FOC 两种。