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    三相磁場定向控制FOC

    發布時間:2020-11-29信息來源:本站瀏覽次數:244

    磁場定向控制


           磁場定向控制(FOC)即矢量控制,是一種利用兩個正交分量對三相交流感應電動機驅動定子進行變頻控制的技術。一種定義定子產生的磁通量,另一種對應由電機轉速決定的轉矩,而電機轉速由轉子位置決定。它使用電流控制來高精度和高帶寬地控制三相電動機和步進電動機的轉矩。



    為什么要使用FOC?

           磁場定向控制也稱為矢量控制,是使用正交施加的電流驅動電動機的最有效方法。簡而言之,您不能簡單地控制產生特定扭矩所需的電流量。那是因為您還具有與轉子中的磁鐵磁場的相位。將同相電流施加到磁場不會產生轉矩,但是正交施加電流會產生轉矩。FOC只是解決此問題的一種方式,因此需要實際電流和轉子位置信息。



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    現場控制如何工作?

           簡而言之,如果您希望驢子向某個方向移動,則可以用皮帶牽引它,并希望它會跟隨您向您的方向移動。由于驢不會直線行走,因此它可能無效,但是它將或多或少地移動至所需的位置。但是,您可以在驢子前面舉一個胡蘿卜,以確保它按照您希望的方式精確移動。只要能看見胡蘿卜,它就會跟隨它,因此您需要知道驢子的位置。在此示例中,胡蘿卜是正交電流I Q,它通過知道轉子的準確位置來控制電動機,轉子在本例中為驢。

    磁體放置在轉子的背面,并在靠近該磁體的位置安裝磁傳感器IC,即可創建一個顯示絕對位置的反饋系統,而不會占用太多空間。雖然不適合更高速度或要求高分辨率的應用,但它是一種經濟高效的閉環解決方案,具有許多系統可接受的反饋。為避免任何對準錯誤,準確安裝傳感器IC和磁體非常重要。


    獲取向量

           要知道轉子的位置,重要的是要知道由電動勢(EMF)決定的磁場方向。畢竟,電動機是通過感應電流和電壓來控制的,感應電流和電壓會改變定子磁場的總和。這也被稱為電動機的電流磁通,或I d。由于正交分量I Q和I D都可以可視化為矢量,因此面向磁場的控制也稱為矢量控制。通過將實際的相位電流從定子固定坐標系轉換為場同步坐標系,可以使用兩個簡單的數學變換(分別稱為Clarke和Park)來找到這些矢量。 


    使用矢量進行伺服電機控制

           使用FOC,可以使用兩個PI電流控制器分別控制電動機電流矢量的兩個分量。這些轉換基于實際的轉子角度,該角度必須由位置傳感器(例如霍爾傳感器或編碼器)獲取。一個電流控制器用于控制電動機的轉矩,因此被稱為轉矩控制器,另一個電流控制器用于控制電動機內部的磁通量。該磁通量主要由轉子產生,因此其目標值通常為零。

            伺服控制在此控制結構中增加了速度和位置控制器,以使其完全適合定位應用。所有控制器都需要適當的反饋,以在高動態條件下工作并補償未知的負載力。對于電流控制器,這意味著需要測量線圈電流??梢允褂镁幋a器或霍爾傳感器大致測量位置。由于速度傳感器并不常見,因此通常通過位置信號的微分來計算電動機的速度。


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