永磁同步電機(jī)控制太難？

永磁同步電動(dòng)機(jī)是由電勵(lì)磁三相同步電動(dòng)機(jī)發(fā)展而來。它用永磁體代替了電勵(lì)磁系統(tǒng)，從而省去了勵(lì)磁線圈、集電環(huán)和電刷，而定子與電勵(lì)磁三相同步電動(dòng)機(jī)基本相同，故稱為永磁同步電動(dòng)機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)。用于矢量控制的PMSM，要求其永磁勵(lì)磁磁場波形是正弦的，這也是PMSM的一個(gè)基本特征。 ?

FOC——磁場定向控制（FieldOriented Control）通常稱為“矢量控制”，是通過控制變頻器輸出電壓的幅值和頻率控制三相交流電機(jī)的一種變頻驅(qū)動(dòng)控制方法。通過測量和控制電機(jī)的定子電流矢量，根據(jù)磁場定向控制原理分別對電機(jī)的勵(lì)磁電流（Id）和轉(zhuǎn)矩電流（Iq）進(jìn)行控制，從而將三相交流電機(jī)等效為直流電機(jī)控制。

通過坐標(biāo)變換，將三相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為兩相旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系，從而使三相交流耦合的定子電流轉(zhuǎn)換為相互正交、獨(dú)立解耦的轉(zhuǎn)矩和勵(lì)磁分量，達(dá)到類似于他勵(lì)電機(jī)直接控制轉(zhuǎn)矩的目的。實(shí)現(xiàn)FOC的原理框圖如下：

FOC最主要就是通過控制電流和角度來實(shí)現(xiàn)，電流來自相電流采集之后的解耦，通常情況下，使用FOC控制方式的電流采樣大致有以下幾種：

1 三電阻采樣； 2 雙電阻采樣； 3 單電阻采樣； 4 電流傳感器采樣； 5 采集mos內(nèi)阻Rdson電流采樣。

實(shí)現(xiàn)帶霍爾FOC方案的另一個(gè)要素就是角度估算器（無霍爾時(shí)為角度觀測器），矢量控制需要連續(xù)的位置信號，需要對角度進(jìn)行細(xì)分，如下圖所示：

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每個(gè)60°電角度hall扇區(qū)角速度可以通過公式求出，在下一個(gè)hall的扇區(qū)，可以通過角速度對時(shí)間積分求得角度的變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對位置和速度的估算。

空間矢量調(diào)制（SVPWM）是現(xiàn)在比較常用的一種比較新穎的控制方法，是由三相功率逆變器的六個(gè)功率開關(guān)元件組成的特定開關(guān)模式產(chǎn)生的脈寬調(diào)制波，通過伏秒平衡的原理，控制定子磁鏈按照正弦變化，同時(shí)也能使輸出電流波形接近于理想的正弦波形。

通過對采樣電流的處理和角度一起構(gòu)成發(fā)波，可以基于SVPWM通過控制功率器件的開關(guān)，使輸出的波形接近正弦最終實(shí)現(xiàn)FOC方案。整體控制系統(tǒng)方案如下圖所示

審核編輯：劉清