永磁同步电机控制系统仿真—FOC控制算法的Simulink模型

01

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。

02

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