何为FOC电机算法

发表于 2024-12-21 22:43

FOC:又名磁场定向控制，是电机控制常用算法。由前两节我们介绍了无刷电机工作原理，讲到了电机控制六步换相法，控制电机旋转。FOC控制方法思想与其一样，在电流可控范围内使用，使用电流产生一个饶转子旋转的磁场，从而带动转子旋转。

首先我们可以看到三相电流在磁场中控制电机运转是一组随着时间变化的正弦波，那么我们得到了三相电流波形。而我们如果能得到是一个恒定值两相波形，一相负责厉磁，一相负责转矩，相互垂直，那我们就能利用电子方式方便的进行控制。
那我们就需要引入CLARKE变换，从三相波形转变为两相波形，又因为我们需要的是两相恒值得波形，再引入PARK变换。
三相静止坐标系->两相静止坐标系->两相旋转坐标系

经过这一系列的变换我们得到了不随时间变化的波形，就可以方便的应用于我们的控制。
FOC控制框架

1.通过ADC测量分流电阻的电压值，并转换成三相电流值。
2.将采集电流值通过CLARKE与PARK变换最终得到D，Q轴电流.
3.通过位置传感器或者角度估算器进行转子电气角度和转子角度计算。
4.根据目标速度与实际反馈速度进行比较，送入PI控制器进行速度控制，输出电流环需要的IQ,ID。
5.根据速度环输出的电流值送入电流PI控制器输出需要的VQ,VD。
6.将D,Q轴电压通过坐标反变换已及SVPWM最终形成PWM占空比，控制逆变器输出。
CLARKE变换
三相静止坐标系转化为两相静止坐标系我们称为CLARKE变换。

PARK变换
两相旋转坐标系到两相静止坐标系我们称为PARK变换

PARK反变化

SVPWM
基础矢量大小

基础矢量时间

逆变桥波形调制

总的来说就是作用于电机相线上的两路有大小方向的力合成一个围绕电机轴旋转的相量，控制电机围绕轴旋转，这就达到了控制电机的目的，再引入PID控制，来控制扭矩，转速，达到完美控制电机的目的。
1.旋转矢量怎么理解？
我们都知道SOC算法是形成一个绕圆心旋转的矢量，通过UVW三相绕组产生磁场，来合成一个一个旋转矢量。
2.旋转坐标轴怎么理解？
通过UVW换相来形成旋转坐标系，我们就可以理解什么是park变换了。

发表于 2025-1-4 14:17

FOC电机算法是一种先进的电机控制技术，通过精确控制磁场的方向和大小来实现对电机转矩的高效控制

发表于 2025-1-5 16:12

特别适用于无刷直流电机和永磁同步电机

发表于 2025-1-5 18:38

FOC的核心在于将三相电流转换为两相直角坐标系中的电流，并通过Park变换进一步转换到旋转坐标系中，使得电流的控制更为直接和高效

发表于 2025-1-5 20:27

它允许独立控制产生转矩的电流分量和磁通量，从而实现更优的动态响应和效率

发表于 2025-1-5 22:11

FOC可以实现对电机转矩和速度的高精度控制，即使在低速运行时也能保持良好的性能

发表于 2025-1-6 09:11

在风力发电等可再生能源系统中，FOC可以用来控制发电机的速度和功率输出，提高能源转换效率

发表于 2025-1-13 19:29

就是一种电机控制算法吧

发表于 2025-1-13 20:30

FOC是一种用于控制交流电机（如永磁同步电机PMSM或感应电机IM）的高性能控制算法。它的核心思想是将电机的三相电流分解为两个正交的分量：直轴分量（d轴）和交轴分量（q轴），从而实现对电机转矩和磁场的独立控制。

发表于 2025-1-13 21:47

FOC通过坐标变换将三相交流电机的电流、电压和磁链从静止坐标系（ABC坐标系）转换到旋转坐标系（dq坐标系）

发表于 2025-1-13 22:46

Clarke变换是将三相电流从ABC坐标系转换到两相静止坐标系（αβ坐标系）

发表于 2025-1-14 07:40

Park变换将两相静止坐标系（αβ坐标系）转换到旋转坐标系（dq坐标系）。

发表于 2025-1-14 10:00

通过独立控制d轴和q轴的电流，可以实现对电机的高效、精确控制。

发表于 2025-1-14 11:27

一般来说，将两相静止坐标系（αβ坐标系）的电压指令转换为三相PWM信号，驱动逆变器输出

发表于 2025-1-14 12:54

通过编码器、霍尔传感器或传感器less算法（如滑模观测器）获取转子的位置和速度信息

发表于 2025-1-14 14:11

通过独立控制磁场和转矩，减少能量损耗。能够快速响应负载变化。通过精确控制电流，减少电机的噪音和振动。适用于低速和高速运行。

发表于 2025-1-14 15:24

FOC的应用场景一般在于电动汽车：用于驱动永磁同步电机或感应电机。工业电机控制：如机床、机器人、风机、泵等。家用电器：如空调压缩机、洗衣机电机等。

发表于 2025-1-22 23:12

FOC的应用非常广泛

[MM32硬件] 何为FOC电机算法

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