技术干货 自制FOC驱动板

发布时间：2024-01-20 21:11:40   来源：博亿堂娱乐官方网站

  伸出右手，使大拇指跟其余四个手指垂直并且都跟手掌在一个平面内，把右手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动方向，则其余四指指向感生电动势的方向。也就是切割磁感线的导体会产生反电动势，实际上通过反电动势定位转子位置也是普通无感电调工作的基础原理之一。

  用于判断通电线圈磁场极性：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流方向，大拇指所指的那端就是螺线管的N极。对于直线电流磁场，大拇指指向电流方向，另外四指弯曲指的方向为磁感线 电机驱动原理

  考察图4中的直流电机基本模型，电能—磁能—动能的转化，根据磁极异性相吸同性相斥的原理，中间永磁体在两侧电磁铁

  无刷电机，即没有电刷辅助换向，转子磁场不变，而是通过改变定子线圈的电压，由此产生变换的定子磁场，带动转子转动，产生动能。对于简化的无刷电机来说，以三相二极内转子电机为例，定子的三相绕组有星形联结方式和三角联结方式，而三相星形联结的二二导通方式最为常用，这里就用该模型来做个简单分析。无刷电机三相的连接方式是每一相引出导线的一头，而另一头和其他相两两相连。这个情况下假如我们对A、B极分别施加正电压和负电压，那么由右手螺旋定则能判断出定子线圈磁极的方向。

  相比有刷电机，无刷电机取消了电刷换向机构。这一特性使得无刷电机的运行损耗更小，寿命更加长，适用于精密制造的无尘车间。借助FOC控制算法

  前面提到，当定子磁场与转子磁场相互垂直时，电机产生的扭矩最大；当定子磁场与转子磁场相互平行时，电机产生的扭矩最小。因此，要实现电机最高的运行效率与输出扭矩，应保证定子与转子磁场从始至终保持垂直。有刷电机通过增加转子换向器的节点数量提高运行效率，而无刷电机通过FOC算法拟合出垂直的定子磁场。下面将介绍无刷电机的FOC算法。

  耦合的三相磁链通过Clarke变换和Park变换解耦为容易控制的交轴和直轴，通过PI控制器后，通过Inv-Park变换和SVPWM算法生成三相交流电驱动电机。下面，笔者将围绕FOC算法的各个流程进行讲解。2.1 Clarke变换

  在对电流进行采样后，能得到两两相位差为120°的三相正弦波电流，根据三角变换和基尔霍夫电流定律，我们大家可以将三相正弦波电流变化为两相正弦波。

  可以看到，通过Clarke变换，将三相正弦电流简化到二相静止坐标系，减少了一个变量。

  虽然通过Clarke变换，我们将三相正弦电流简化到二相静止坐标系，但是电流关系还未完全解耦，电流依然由时间和速度决定，因此还要进一步变换，将α、β决定的两相静止坐标系变换为随磁场旋转的d、q坐标系。

  Inv-Park变换后，得到了两相静止坐标系下的 、 值，那么如何利用该值产生和之前一样的三相对称电流，由此产生等效旋转磁场

  图19 闭环仿线仿真结果能看出，电机实际转速能快速跟踪参考转速，d-q轴定子电流也有较快的动态响应速度，虽然d轴与目标值仍存在一定的静态误差，控制精度较低，但仍能验证该仿真模型的正确性。

  控制的核心思想是使用磁场定向控制电机，将电机的输出控制转换为磁通量和电流的控制，从而使电机保持高效稳定

  控制的核心思想是使用磁场定向控制电机，将电机的输出控制转换为磁通量和电流的控制，从而使电机保持高效稳定的运行状态。

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