搞電機的應該都聽(tīng)說(shuō)過(guò) FOC，那 FOC 究竟是什么？

       FOC 又分成無(wú)感 FOC 和有感 FOC，它們又有什么區別呢？

       簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，

       無(wú)感 FOC：通常采用單電阻、雙電阻，三電阻等方式進(jìn)行采樣，或者采用反電動(dòng)勢進(jìn)行電機轉子位置計算，此方式對電機控制精度稍微較低，穩定性不如有感 FOC，算法處理上更加復雜，但優(yōu)勢在于成本更低。

       有感 FOC：使用磁傳感器，如霍爾，或者光學(xué)編碼器或者磁編碼器等傳感器來(lái)感知轉子位置和速度，使用此方式可以更在精確和穩定進(jìn)行電機定位和轉速控制。

       因此，它們在應用上也有區別：一般無(wú)感 FOC 用于吹風(fēng)機、牙刷等不需要對電機精確定位的，而在于工業(yè)機床、機械臂等對精度有高要求時(shí)，用有感 FOC。

       了解完無(wú)感 FOC 和有感 FOC 的簡(jiǎn)單區別以后，下面我們將著(zhù)重介紹一下無(wú)感 FOC 的整個(gè)流程和原理。

       FOC 的雙環(huán)控制（電流環(huán)、速度環(huán)）內環(huán)為電流環(huán)，外環(huán)為速度環(huán)，雙環(huán)控制通過(guò)控制電流的大小可以實(shí)現電機轉速的精確控制，整個(gè)雙環(huán)控制的框圖如下圖所示：

       我們可以看到，框圖里的內環(huán)是分成了六個(gè)步驟，整個(gè) FOC 的算法流程是這樣的：

       1.采集三相電流 IA、IB、IC；

        2.將三相電流進(jìn)行 Clark 變換得到兩相靜止坐標系下的電流 Iα、Iβ 這是兩個(gè)正交的電流信號；

        3.再將 Iα、Iβ 進(jìn)行 Park 變換得到旋轉坐標系下的電流 Id、Iq；

        4.Id 估算出轉子的轉速 Speed_est 以及角度 θ；

        5.計算轉子的實(shí)際轉速 Speed_est 與設定的目標轉速 Speed_ref 的誤差

        6.將誤差丟入 PI 控制器，執行器輸出 Iq_ref；(肯定會(huì )有人疑問(wèn)為什么Id_ref=0，這個(gè)后面講)

        7.計算 Id、Iq 與設定值 Id_ref、Iq_ref 的誤差；

        8.將誤差分別丟入 PI控制器，執行器分別輸出 Ud、Uq；

        9.Ud、Uq 進(jìn)行反 Park 變換得到 Uα、Uβ；

        10.最后 Uα、Uβ 經(jīng)過(guò) SVPWM 變成作用在三相上的電壓 UA、UB、UC；

       看到這大家肯定疑惑了，這么多變換，FOC 到底控制的是什么？

       首先我們看一下一個(gè) PMSM 電機勻速轉起來(lái)的時(shí)候，用示波器觀(guān)察它的三相電壓是三個(gè)兩兩相差 120° 的正弦電壓波型，如下圖所示：

       那我們是不是可以理解為，當我在三相上面輸入三個(gè)兩兩相位差為 120° 的正弦電壓的時(shí)候，電機就回勻速轉起來(lái)，那輸入所激勵的電流是不是也是正弦波？也就是如果我們利用算法將輸入電流按正弦波變化，電機就能轉起來(lái)了。

       說(shuō)到這，其實(shí)大家就能明白，無(wú)感 FOC 其實(shí)就是在控制三相的電流按照正弦變化。但是呢我們如果要同時(shí)控制三個(gè)變量按照幅值不變的正弦波一樣在變化是很難做到的，控制器的設計也會(huì )變得相當復雜，所以我們要簡(jiǎn)化控制變量，這時(shí)候就需要用到 Clark 變化和 Park 變換了。

       這一節我就先帶大家了解 了：

• FOC 的概念
• 無(wú)感 FOC 和有感 FOC 的區別
• 無(wú)感 FOC 算法的流程
• 無(wú)感 FOC 到底在控制什么

下一節我將按照流程逐一給大家講解！