无传感器磁场定向控制（foc）

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1、无传感器磁场定向控制（FOC）风机控制原理主要内容风机用直流无刷电机FOC的控制原理无感FOC的控制原理主要内容风机用直流无刷电机FOC的控制原理无感FOC的控制原理风机用电机以及控制方式FANMotorACIMBLDC/PMSM效率梯形波控制简易正弦波控制无感FOC控制噪声setdateCopyright©InfineonTechnologiesAG2013.Allrightsreserved.Page4风机用直流无刷电机基本组成：定子绕组、转子、机体AC定子电流转子为永磁体两种类型BLDC：直流无刷电机PMSM：永磁同步电机差异性PM

2、SM的反电动势为正弦波BLDC的反电动势为梯形波主要内容风机用直流无刷电机FOC的控制原理无感FOC的控制原理FOC的基本概念定义FOC——FieldOrientalControl，磁场定向控制又称“矢量控制”，是通过控制变频器输出电压的幅值和频率控制三相交流电机的一种变频驱动控制方法。基本思想通过测量和控制电机的定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对电机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而将三相交流电机等效为直流电机控制。实现步骤通过坐标变换，将三相静止坐标系转化为两相旋转的坐标系，从而使三相交流耦合的定子电流转换为相互正交，独立解耦的转矩与励磁

3、分量，从而到达类似于他励直流电动机通过控制转矩电流直接控制转矩的目的。FOC的结构框图FOC结构框图2013-07Copyright©InfineonTechnologiesAG2013.Allrightsreserved.Page8FOC的控制核心——坐标变换2013-07Copyright©InfineonTechnologiesAG2013.Allrightsreserved.Page9FOC的控制核心——坐标变换坐标系－定子坐标系（静止）―A－B－C坐标系（三相定子绕组、相差120度）―α－β坐标系（直角坐标系：α轴与A轴重合、β轴超前α轴90度）－

4、转子坐标系（旋转）―d－q坐标系（d轴－转子磁极的轴线、q轴超前d轴90度）－定向坐标系（旋转）―M－T坐标系（M轴固定在定向的磁链矢量上，T轴超前M轴90度）转子磁场定向控制－－M-T坐标系与d-q坐标系重合坐标变换过程Park逆变换FOC的控制核心——SVPWMFOC的控制核心——SVPWM空间矢量根据功率管的开关状态（上管导通是“1”，关闭是“0”）定义了8个空间矢量。其中000和111是零矢量。ABCDEFIUIVIWFOC的控制核心——SVPWM扇区空间矢量构成6个扇区[100][110][010][011][001][101][100]确定V

5、ref位于哪个扇区，才能知道用哪对相邻的基本电压空间矢量去合成Vref。[0]1001]1[NSSNABCDEFBIUIVIWNSCA[011][100]SDFNE[100][110][010][011][001][101][100]NS[0]10SN01]1[NSSN][11001[0]NBSCA[011M]otor.emf[100]SDFNENSSN][110010][Motor.emFOC的控制核心——SVPWM参考电压矢量合成利用基本电压空间矢量的线性时间组合得到定子参考电压Vref。eg.位于A区FOC的控制核心——SVPWM七段式SVPWM，由3段

6、零矢量和4段相邻的两个非零矢量组成。3段零矢量分别位于PWM的开始、中间和结尾。非零电压空间矢量能使电机磁通空间矢量产生运动，而零电压空间矢量使磁通空间矢量静止FOC的控制核心——SVPWM五段式SVPWM，有两种方式。为方便电流采样通常采用V0矢量方式。使用V0矢量使用V7矢量7段SVPWM、5段SVPWM端电压对比7段SVPWM、5段SVPWM选择SVPWM模式比较内容7段SVPWM5段SVPWM1THD较低，性能好较高，性能差2开关损耗较高减少1/33功率开关多少4调制波形连续不连续5母线电压利用率一致FOC的控制要素—电流采样输入VUtFOCVV的

7、控制要素—母线电流t母线电阻电流采样VWSVPWM开关VS直流母线电流abcdefgtIDClinkT0/2TUT-WT0T-WTUT0/2tTPWMSVPWM.emfVUtVVtVWabcdefgtIDClink2013-07Copyright©InfineonTechnologiesAG2013.Allrightsreserved.Page21T0/2TUT-WT0T-WTUT0/2tSVPWM.emfFOC的控制要素—母线电流还原相电流母线电阻电流采样通过直流母线侧一个电阻，实现一个周期内两相电流的测量，第三相电流由得到。SVPWM开关VS直流母