磁场定向矢量控制技术（磁场定向控制原理）

由于六步换向法存在一些缺点，FOC算法具有控制转矩波动小、动态响应快的特点，可以使电机旋转更加平稳、高效。

FOC算法的原理是什么？

简单来说，FOC控制算法可以实现电压的矢量控制，间接控制电流。该算法实际上可以看作是正弦波控制的升级版，即通过实现电流矢量的控制，电机定子磁场也可以达到矢量控制的效果。然后控制电机定子磁场的方向，使电机定子磁场的方向与转子磁场的方向保持直角，从而使电机能够获得最大的扭矩输出。

那么FOC算法是如何实现的呢？

综上所述，实际上就是为电机定子和转子的磁场建立数学坐标系，经过一系列坐标变换，根据目标位置、速度、扭矩等

为什么需要变换坐标系？因为对于三相直流电机的数学模型来说，三相坐标系计算起来非常复杂，但实际上坐标轴是相对静止的，所以我们可以将三相坐标系转化为两相坐标系坐标系。这简化了计算方法。

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FOC算法控制架构（核心）

我大致画了一张FOC控制架构的架构图。您可以清楚地看到架构中包含哪些模块。

基本上分为Clark变换、Park变换、Park逆变换、SVPWM，还有角度环、速度环、电流环等部分。

首先，我们需要了解如何在电机定子和转子的磁场中建立数学坐标系。理解了建立坐标系的意义之后，Clark/Park变换和逆变换也就理解了。

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电机磁场（铁心）数学模型的建立

整体图：

首先，我们可以看到这是一个电机横截面的俯视图。带NS极的标记为转子，转子以为速度逆时针旋转；棕色圆圈标记为定子，定子周围有A、B、C。互连的电气绕组线圈。

我们在图中可以看到三个坐标系，分别是A-B-C轴坐标系、-轴坐标系、d-q轴坐标系。

ABC轴坐标系建立：

坐标轴A、B、C的含义是A、B、C三相绕组线圈通电后，产生的磁感应强度的N极方向为A、B、C的方向。和C轴分别。坐标轴属性静止坐标系备注任意矢量在三个坐标系上的投影表示该矢量在三个绕组上的分量。建立-轴坐标系：

坐标轴 轴、 轴坐标轴含义 轴与三相定子坐标系的A 轴重合， 轴逆时针超前 轴90 度电角特性静态坐标系备注两相绕组也可旋转磁力磁场，因此可以将三相绕组和两相绕组等效。从数学上讲，使用两相直角坐标系更容易描述，因此A-B-C三相坐标轴可以等效为-两相坐标轴。 d-q轴坐标系建立：

坐标轴d轴和q轴坐标轴的含义是d轴位于转子磁极轴上，且与N极同向。 q轴在空间电角度上逆时针超前d轴90度。该坐标系与转子一起以转子角速度在空间中旋转。坐标轴属性旋转坐标系备注以角速度（与转子的角速度相同）旋转，然后在d-q 轴绕组中通入直流电流，将产生旋转磁动势，与静止的- 相同角频率为 的轴上交流电产生的旋转磁动势相同。下次我们将详细介绍FOC算法模块中Clark变换/逆变换和Park变换/逆变换的数学模型公式的计算。