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




















