永磁同步电机控制系统仿真系列文章——控制器模型（4）

本文是关于控制器模型的第4篇文章，主要讨论FOC控制算法的Simulink模型。

关于整个系统文章的内容请参考第一篇文章：

永磁同步电机控制系统仿真系列文章——永磁同步电机模型（1）

—— FOC算法 ——

FOC（Field Oriented Control）磁场定向控制，也称是Vector Control矢量控制。电机的磁场通常包括三种，定子磁场，气隙磁场，转子磁场。对于永磁电机控制最常用的定向方式就是转子磁场定向，将选择坐标系的d轴定在转子永磁体的N极。

此外，对于PMSM的控制都是建立在与转子磁通同步旋转的dq轴坐标系的，得到数学方程

式中

通过控制PMSM的d轴电流和q轴电流来控制电机的转矩。通过控制逆变器的输出电压来控制电机的d轴电流和q轴电流。控制框图如下[1]，给定d轴电流和q轴电流，通过电流控制器控制电机实际的d轴电流和q轴电流跟随给定值变化。电流控制器的设计方法很多，在此不再累述。

 FOC控制框图

对于各个环节的信号的波形可以参考下图[2]，

 FOC控制信号示意图

由于输入是三相静止坐标系下的三相电流，需要通过Clarke和Park变换至dq轴同步坐标系下，此外在dq轴同步坐标系下电流控制器输出的dq轴电压也需要通过Clarke和Park逆变换至三相静止坐标系。

关于Clarke Transform和Inverse Clarke Transform请参考MATLAB帮助文件的链接，一般情况下我们都是使用幅值守恒变换。

https://ww2.mathworks.cn/help/physmod/sps/ref/clarketransform.html

https://ww2.mathworks.cn/help/physmod/sps/ref/inverseclarketransform.html

关于Park Transform请参考MATLAB帮助文件的链接，一般情况下我们都是使用d轴与α轴对齐。

https://ww2.mathworks.cn/help/mcb/ref/parktransform.html

https://ww2.mathworks.cn/help/mcb/ref/inverseparktransform.html

—— FOC算法的Simulink模型 ——

Simulink模型如下：

FOC算法的Simulink模型

Current Controller的Simulink模型

——参考文献——

[1] Joachim Böcker. “Controlled Three-Phase Drives.” Universität Paderborn LEA Lecture Notes Last Update 13.07.2012.

[2] 周末. “原理解析 | Field Oriented Control（磁场定向控制）的 Simulink 实现.” 微信公众号：MATLAB.