FOC控制算法原理

深入理解矢量控制(Field Oriented Control)的核心算法和数学原理

FOC算法概述

核心思想

FOC(磁场定向控制)的核心思想是通过坐标变换将交流电机等效为直流电机来控制， 实现磁链和转矩的解耦控制，从而获得类似直流电机的优异控制性能。

主要优势

  • 转矩响应快速精确
  • 效率高，能耗低
  • 调速范围宽
  • 噪音和振动小

FOC算法步骤

显示动画演示

Clarke变换 (3→2) - 可视化演示

1.0x
动画说明：展示三相电流(Ia,Ib,Ic)如何通过Clarke变换转换为两相静止坐标系(α,β)

Clarke变换 (3→2)

将三相坐标系转换为两相静止坐标系αβ

数学公式

详细解释

Clarke变换将三相对称的电流(Ia, Ib, Ic)转换为两相正交的静止坐标系(α, β)。这种变换简化了计算，同时保持功率不变性。

关键要点

  • 将三相系统降维到二维
  • 保持功率不变性
  • 简化后续计算
  • 消除了三相之间的耦合

FOC完整控制流程

三相电流检测
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Clarke变换
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Park变换
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PI控制
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反Park
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SVPWM
↑ 位置反馈 (编码器/霍尔传感器)