FOC矢量控制

学习笔记，目前仅稍懂原理，仅作为理解与总结，望赐教
计划内容：
原理&应用：
公式&计算：Park、Clark及反变换，电机模型
环节、选型设计：控制器：电机、桥；反馈传感器：电流电阻、编码器；测试
电路设计：三极管
软件设计：FOC控制算法设计

原理、应用、框架

数学变换

Clark变换

将三相电路之间的约束关系进行整合并投影到x,y直角坐标系上，用向量Iα与Iβ表示的算法，即为Clark变换。它能够对桥产生的电机拖动力矩分解，消除了一个变量后重新组合在直角坐标系上，方便与计算分析。

Park变换

由Clark变换计算出的参数还仅是由线圈产生的理论电流值，想要得到电流产生的磁力以及对应到永磁体上形成的真实力矩之间的关系，仍需要到考虑线圈与磁体之间的夹角。而想要得到相对于磁体的真实效果。则可利用编码器等获取到的夹角，结合Clark的计算参数进行投影转换，即为Park变换。

思考一下，如果只是想让电机转起来，是可以不使用Park与编码器的！不过这样一来就只可以通过几个固定的顺序进行开环控制，而无法参与到闭环感知当中，任意矢量控制也就停留在理论当中了。

控制算法

SVPWM

控制理论

弱磁控制

FOC理论中，要想最高效率拖动无刷电机，应当使线圈在平行磁场方向的电流Id为0，这样垂直磁场方向的电流Iq产生的合力能完全垂直于线圈绕行方向，则当Iq的电流达到电路所能提供的最大值时，即为电机驱动的最大转矩。随着转速的提高，线圈内绕组内阻与感值形成的RL电路会导致内电动势Vq逼近电源电压，此时较小的压差使电流Iq达到极限，产生的反力抵消了最大恒定力矩，不能进一步提速。
于是，在此基础上控制Id为适应的负值，以降低平行方向上磁通量的大小，使得转子与定子之间感应电动势减小而降低反作用力，由此一定程度上可再稍微提升转速。

• 优点：提升转速
• 缺点：电机能量转化效率下降，线圈发热较大，如果是在同步电机绕组上使用了钕磁铁，可能会导致退磁，甚至线圈过热烧毁，需要进行监控维护。另外，力矩下降也会导致运作的不稳定。