前言
克拉克逆变换请参考如下链接 等幅值变换与克拉克逆变换
一、FOC算法流程图
二、帕克变换概念
1、我们需要知道二维坐标系中的I
α
\alpha
α 和 I
β
\beta
β ,这两个变量的变化规律 ,通俗来讲就是要知道这两个变量是谁输入的、谁控制的,只要明确了这两个变量的变化规律,就能通过克拉克逆变换计算三相电流值对电机进行控制了
2、那帕克变换 就是来做这件事的,它能把电机旋转的物理状态信息转换为I
α
\alpha
α 和I
β
\beta
β 这两个变量的值
3、首先,在电机的定子线圈上固定
α
\alpha
α 、
β
\beta
β 坐标系
4、然后再在坐标系上叠加一个转子,可想而知,转子不动时
α
\alpha
α 、
β
\beta
β 肯定是一个定值,当转子转动起来
α
\alpha
α 、
β
\beta
β 肯定会随之变化,那这个值到底是多少呢?帕克变换 会来告诉你
5、新建一个坐标系,叫做Q-D坐标系 ,这个坐标系是跟随着转子进行旋转的,与转子固连
三、帕克变换推导
1、将
α
\alpha
α 、
β
\beta
β 坐标系和Q-D坐标系画在一起,如下图所示,设定D轴指向转子的N极 ,Q-D坐标系和
α
\alpha
α 、
β
\beta
β 坐标系之间的夹角称为电角度
θ
\theta
θ
2、利用三角函数,把
α
\alpha
α 、
β
\beta
β 坐标系映射到Q-D坐标系,最终得到映射的矩阵形式
3、这个有着sin、cos的矩阵其实就是个旋转矩阵
4、对矩阵求逆,就得到I
α
\alpha
α 、I
β
\beta
β 的的表达式 ,那其实如果刚刚映射的坐标系对换一下,就不需要这步逆变换,但也许这样比较规范…反正理解了就行
5、那最终,核心的就是这个式子 ,我们只要把Id、Iq、
θ
\theta
θ 填进去,就能对电机控制了
6、这个电角度
θ
\theta
θ 可以由电机的编码器 得到,那最终Id、Iq就是由我们设定的
7、在简单的FOC应用中,我们只需要控制Iq的大小,Id通常为0,故Iq的大小就间接决定了定子三相电流的大小
四、FOC算法过程
1、首先需要设定一个Iq(一般来说Id是0),就是这个Q轴的电流强度,它决定着电机的力矩
2、然后通过帕克逆变换 得到I
α
\alpha
α 、I
β
\beta
β
3、然后通过克拉克逆变换 得到Ia、Ib、Ic的电流大小
4、最终驱动电机
5、电机旋转后就会产生新的
θ
\theta
θ ,进而算法流程又会走一遍,就这样实现了闭环,电机就能一直转动,这其实就是力矩环控制,我们控制Iq 就是在控制电机力矩