深入浅出FOC矢量控制–概述

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1概述

1.1 FOC 历史

1969 年德国的 K.Basse 博士的博士论文提出矢量控制的基本思想，在 1971 年德国西门子公司的工程师将这种一般化的观念形成系统理论，并以磁场定向控制（Field Oriented Control）的名称发表。

1.2 FOC 概述

FOC：磁场定向控制（Field Oriented Control），也称为矢量控制。磁场定向控制（Field Oriented Control，FOC）方法：将某一磁通量（转子、定子或气隙）作为创建另一磁通量参考坐标系的基准，目的是退去定子电流转矩分量和励磁分量的耦合。去耦可以简化对复杂三相电机的控制，从而能像以单独励磁控制直流电机那样控制三相电机。这意味着电枢电流负责转矩的产生，励磁电流负责磁通的产生。例如可以将转子磁通作为定子和气隙磁通的参考坐标系。

坐标变换（如 Clarke 变换、Park 变换及其反变换）通常称为解耦。该方法是以电机在转子旋转坐标系下的方程为基础的。当从定子静止坐标系变换到转子旋转坐标系时，需要确定转子的位置，这个位置可以通过测量或利用无传感器控制等其他方法估计来确定。

1.3 FOC 总结

把定子电流分解为与转子磁链同相的直轴分量及正交的交轴分量，然后“随心所欲”的控制；所以准确叫法为“转子磁链定向控制”，它需要将定子的静止量（电流）所在的静止坐标系转换到与转子磁链定向的同步旋转坐标系，即选用的是转子坐标系，所以，这种控制技术至少需要两次坐标变换。

还有一种控制选用定子坐标系，叫定子磁链定向控制，也就是所谓的直接转矩控制（DTC），它是 1985 年德国学者彭布罗克首次提出。FOC 控制方式的特征是：它把电机（ACIM、PMSM）解析成直流电机一样的转矩发生机构，按照磁场与其正交电流的积就是转矩这一基本的原理，从理论上将电动机的一次电流分离成为建立磁场的励磁分量和与磁场正交的产生转矩的转矩分量，然后进行控制。其控制思想就是从根本上改造电机，改变其产生转矩的规律，设法在普通的三相电动机上模拟直流电动机控制转矩的规律。