磁場(chǎng)矢量定向控制算法（FOC）簡(jiǎn)介

因?yàn)榱綋Q向法存在一些缺點(diǎn)，F(xiàn)OC算法有控制起來轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的特點(diǎn)，能讓電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)更加平滑并且高效。

FOC算法是什么原理呢？

簡(jiǎn)單來說，其實(shí)就是FOC控制算法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的矢量控制，間接地控制電流。這種算法其實(shí)可以看做是正弦波控制的升級(jí)版，即通過實(shí)現(xiàn)電流矢量的控制，讓電機(jī)定子磁場(chǎng)也實(shí)現(xiàn)矢量控制效果。進(jìn)而控制電機(jī)定子磁場(chǎng)方向，讓電機(jī)定子磁場(chǎng)方向與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向保持一直角，從而讓電機(jī)實(shí)現(xiàn)最大扭矩輸出。

那么FOC算法是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？

歸納一下，其實(shí)就是對(duì)電機(jī)定子轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)來建立數(shù)學(xué)坐標(biāo)系，并經(jīng)過一系列坐標(biāo)變換，再基于目標(biāo)位置、轉(zhuǎn)速、扭矩等計(jì)算輸出目標(biāo)控制占空比（SVPWM）。

為什么要變換坐標(biāo)系呢，因?yàn)閷?duì)于三相直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，三相坐標(biāo)系計(jì)算起來很復(fù)雜，但其實(shí)坐標(biāo)軸是相對(duì)靜止的，所以我們可以將三相坐標(biāo)系變換為兩相坐標(biāo)系，以此來簡(jiǎn)化計(jì)算方法。

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FOC算法控制架構(gòu) （核心）

大致畫了一個(gè)FOC控制架構(gòu)的架構(gòu)圖，大家可以很清晰的看到架構(gòu)中包含有哪些模塊。

基本上分為Clark變換、Park變換、Park反變換、SVPWM，以及角度環(huán)、轉(zhuǎn)速環(huán)、電流環(huán)等幾部分。

首先我們需要了解的是在電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)中，是如何建立數(shù)學(xué)坐標(biāo)系的，明白坐標(biāo)系建立的含義后，這Clark/Park的變換和反變換也就明白了。

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電機(jī)磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型建立 （核心）

總體示****意圖：

首先我們可以看到這是一個(gè)電機(jī)橫切剖面的俯視圖，帶有NS極的標(biāo)記為轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子以ω為轉(zhuǎn)速逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；棕色的圈標(biāo)記為定子，在定子周圍有A、B、C三相通電繞組線圈。

我們可以在圖中看到三個(gè)坐標(biāo)系，分別是A-B-C軸坐標(biāo)系、α-β軸坐標(biāo)系、d-q軸坐標(biāo)系。

ABC軸坐標(biāo)系建立：

α-β軸坐標(biāo)系建立：

d-q軸坐標(biāo)系建立：

下次詳細(xì)介紹FOC算法模塊中，Clark變換/反變換及Park變換/反變換的數(shù)學(xué)模型公式計(jì)算。