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File metadata and controls

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FOC理论

矢量控制技术概述

传统三相交流的定子电流无法单独调节励磁和转矩,他们之间是强耦合,非线性的复关系。

励磁:向同步电机提供定子电源,为发电机等(利用电磁感应原理工作的电子设备)提供工作磁场的机器。

矢量控制方式就是讲三相交流信号经过一系列坐标变换,最终变为直流可控的两相正交电流。解耦复杂的电流关系,使得交流电机变得简单可控。

矢量控制不仅可以控制交流电机,还可以控制直流电机。

无论哪种电机,它的转矩都正比于定子磁场和转子磁场的交叉(向量和),即它们所围成的平行四边形的面积。

当定子磁场和转子磁场夹角为90度的时候平行四边形面积最大,所产生的力矩最大。

想在要达到直流有刷电机的效果,就要想办法解耦转矩和励磁之间的关系。

矢量控制技术原理

矢量控制技术,英文FOC,或者叫磁场定向控制。

它能够解耦复杂的定子电流关系,将定子电流分解成控制励磁的直轴电流,以及控制转矩的交轴电流。

想要在空间产生旋转的磁场,不一定非要三相对称绕组,任意对称的多相绕组都可以产生旋转的磁动势,特别是两相对称正交绕组也可以达到同样的效果!!

Clarke变化

park变化

矢量控制架构

首先,控制电机最终是力的控制,也就是电流的控制,所以有控制就一定有反馈,有闭环,因此矢量控制里先有电流控制环。

电流环外部是速度环,通过安装在电机底部的位置传感器获得转子位置信息,并计算反馈速度,与给定的速度进行比较,送入速度PI控制器,并输出转矩电流。之后这个转矩电流会继续进入电流环转矩pi控制器,最终输出d、q轴电压,这个电压是无法直接驱动电机的,因此需要将d、q两相旋转坐标系下的电压经过park反变化以及Clarke反变换,最终变换为a、b、c三相静止坐标系下的电压,最终才能驱动三相电机。