做永磁同步电机控制绕不开FOC，本章节主要介绍FOC控制的基础原理、坐标变换以及永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型，并通过Matlab/Simulink进行永磁同步电机FOC控制算法的仿真分析。
磁场定向控制（Field-Oriented Control，FOC）系统的基本思想是：通过坐标变换，在按转子磁场定向同步旋转坐标系中，得到等效的直流电动机模型，仿照直流电动机的操控方法控制电磁转矩与磁链，然后将转子磁链定向坐标系中的控制量反变换得到三相坐标系的对应量，以实施控制，具体流程如下图所示：
FOC最重要的原则是：按转子磁场定向，即保持转子磁链旋转矢量始终与dq坐标系下的d轴重合，q轴正交。 通过按转子磁场定向，将定子电流解耦为了励磁分量 id和转矩分量 iq。 通过电流 id实现对转子磁链的控制，电流 iq实现对电磁转矩的控制，类比于直流电机的控制。 对于表贴式永磁同步电机SPM，一般设置励磁分量id =0，定子电流全部用于产生电磁转矩。
FOC最主要的任务就是：通过不停的观测转子角度，实现转子磁链定向，即保持转子磁链旋转矢量始终与dq坐标系下的d轴重合，q轴正交，dq坐标轴同转子磁链同步旋转。
采用等幅值变换，通过下式将三相静止坐标系ABC下的电流转换为两相静止坐标系αβ下的电流：
由于ia+ib+ic=0 ，因此实际中只需要三相静止坐标系下的两相电流即可，通过下式进行变换：
将两相静止坐标系αβ下的电流转换为同步旋转坐标系dq下的电流，由下式所示：
将三相自然坐标系下的PMSM数学模型，通过坐标变换，转换为同步旋转坐标系下的数学模型。 同步旋转坐标系的d轴与转子磁链对齐，并保持同步旋转，如下所示：
由上式，通过坐标变换将三相自然坐标系下的PMSM数学模型变换为同步旋转坐标系下的数学模型，使PMSM的数学模型实现了解耦，可仿照直流电机的操控方法对PMSM进行控制。
四、永磁同步电机磁场定向控制Matlab/Simulink仿线.电压开环控制
如上图所示，直接给定同步旋转坐标系下的Vd，Vq电压实现永磁同步电机磁场定向的电压开环控制。 Matlab/Simulink整体仿线.仿真电路分析
直接给定同步旋转坐标系下Vd，Vq的电压值实现永磁同步电机磁场定向的电压开环控制。
此处作了一个归一化处理，将FOC电压开环控制的输出电压（调制波形 马鞍波）范围设置在[0,1]之间。
主电路包括逆变电路与永磁同步电机，逆变电路如下图所示，采用Average-Value Inverter模块直接生成三相正弦电压。 永磁同步电机采用BR2804-1700电机（电机的参数用ST Motor Proflier测得），参数如下：
设置开环输入电压Vd、Vq为0和1，该电压经过反Park变换及SVPWM算法输出的马鞍波形如下：
在电压开环控制中，加入负载后dq坐标系下的定子电流Id不等于0约为0.036，说明定子电流未完全用于产生电磁转矩。 引入电流闭环控制，精确的控制电机Id、Iq电流值。 电流环的最大的作用是在电机启动过程中能够以最大的电流启动，同时对电网电压的波动起及时抗扰的作用，加快动态系统的响应速度，提高系统的稳定性，其控制框图如上图所示。
永磁同步电机电流闭环控制的Matlab/Simulink整体仿线.仿真电路分析
与电压开环控制的不同点就是将定子电流进行了反馈，设定同步旋转坐标下定子电流为Id_Ref、Iq_Ref，设定值与定子电流的反馈值Id、Iq进行PI控制，PI控制器的输出作为永磁同步电机的电压给定，驱动PMSM。
设置电流参考值Id_Ref、Iq_Ref为0和1，电流参考值与Id和Iq电流反馈值的误差经PI调节器输出电压Vd、Vq用于电机控制。
dq坐标系下的定子电流值：电机启动时以设定的最大电流1A进行启动，当转速达到稳态值时电流立即降了下来，实现了理想最优的启动过渡过程。
在实际控制中我们一般关心转速的变化，期望电机以设定的转速进行变化，这时仅靠电流闭环不太能实现，加入转速闭环，实现对转速的控制。 转速控制器的输出为电流控制器的给定，转速控制器的输出要进行限幅，因为转速控制器的输出限幅值决定了所用电机的最大允许电流。
永磁同步电机转速外环电流内环双闭环控制的Matlab/Simulink整体仿线.仿真电路分析
在电流闭环控制的基础上引入了转速闭环控制，转速控制器的输出作Iq电流的输入，构成转速外环电流内环双闭环控制系统。
至此永磁同步电机FOC的基础原理及Matlab/Simulink的仿真部分就说完了。 永磁同步电机的电压开环控制、电流闭环控制、转速外环电流内环双闭环控制与直流电机的控制思想一致，永磁同步电机通过坐标变换，转换到按转子磁场定向的同步旋转坐标系中，就为了实现PMSM数学模型的解耦，将PMSM等效为一个他励“直流电机”，按直流电机的控制思想进行PMSM的控制。 有关PID控制器的参数整定、SVPWM控制算法以及永磁同步电机磁场定向矢量控制的工程实现会在后续进行补充。
本章节介绍了FOC控制的基础原理，坐标变换以及永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型，并通过Matlab/Simulink进行了永磁同步电机FOC控制算法的仿真分析，包括电压开环控制、电流闭环控制、转速外环电流内环双闭环控制，为后续章节的分析奠定基础。
编辑：什么鱼 引用地址：永磁同步电机FOC控制的基础原理及Matlab/Simulink仿真分析上一篇：永磁同步电机磁场定向控制转速环PI调节器的参数整定下一篇：永磁同步电机恒压频比开环控制管理系统Matlab/Simulink仿真分析(二)
摘要：根据永磁同步电机的数学模型和矢量控制原理，通过仿真和实验研究，开发出一套基于DSP控制的伺服系统，并给出了相应的实验结果验证该系统的可行性。 关键词：永磁同步电机；矢量控制；数字信号处理器 0 引言 目前，交流伺服系统大范围的应用于数字控制机床，机器人等领域，在这些要求高精度，高动态性能以及小体积的场合，应用交流永磁同步电机（PMSM）的伺服系统有着非常明显优势。PMSM本身不需要励磁电流，在逆变器供电的情况下，不需要阻尼绕组，效率和功率因数都比较高，而且体积较同容量的异步电机小。近几年来，随微电子和电力电子技术的快速的提升，慢慢的变多的交流伺服系统采用了数字信号处理器（DSP）和智能
的全数字伺服控制管理系统 /
1 引言 由于传统机械传感器自身存在缺点及局限性，所以无传感器技术已成为调速控制系统的重要研究方向之一。尤其是在极低速或静止运作情况下的无传感器控制技术，仍是高性能电机控制的研究难点。SMO由于具有鲁棒性强、动态响应快、设计简单等优点，得到了广泛应用。但传统的SMO算法大都是应用于观测静止坐标系下的反电动势，在低速运行过程中难以稳定运行。 在此直接用d，q坐标系下的电压／电流方程，用SMO来观测电机的感应电动势，同时结合PLL的优良特性；实时跟踪、估算实际的转子信息，即使电压相角不平衡、谐波较大等条件下，也具有较好跟踪性能。该方法不仅保留了传统SMO算法的优点，同时也克服其缺点。该算法简单、易于工程实现，实验结果
中国北京，2012 年3月6日–MathWorks近日宣布推出HDL Coder，该产品支持MATLAB 自动生成 HDL 代码，允许工程师利用大范围的应用的 MATLAB 语言实现 FPGA 和 ASIC 设计。MathWorks还宣布推出了HDL Verifier，该产品包含用于测试 FPGA 和 ASIC 设计的 FPGA 硬件在环功能。有了这两个产品，MathWorks现在可提供利用 MATLAB 和 Simulink 进行 HDL 代码生成和验证的能力。 MathWorks 嵌入式应用程序和认证部经理 Tom Erkkinen说：“世界各地的工程师都在使用 MATLAB 和 Simulink 来设计系统和算法。现在，有
生成 HDL 代码的产品 /
摘要： 借助Matlab的FDATOOL滤波器设计分析软件，设计了一种FIR数字带通滤波器，并对一段含噪语音信号进行滤波。利用汇编语言编程，在DSP上实现了该滤波器。实验根据结果得出，该数字带通滤波器精确，稳定性高，易于移植，具有很强的实用性与灵活性。 关键词： FIR数字带通滤波器；语音去噪；DSP；Matlab 引言 随着电子技术的快速的提升，人们正逐步进入数字化时代，数字滤波器慢慢的受到人们的关注，并且在近代电信设备和各类控制管理系统中的应用极为广泛，如语音处理、图像处理、通信、电视、雷达、生物医学信号处理等。数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性，可分为有无限长单位冲激响应（IIR）滤波器和有限长单
的FIR带通滤波器设计与实现 /
随着社会生产和科学技术的发展，整流电路在自动控制系统、测量系统和发电机励磁系统等领域的应用日益广泛。常用的三相整流电路有三相桥式不可控整流电路、三相桥式半控整流电路和三相桥式全控整流电路，由于整流电路涉及到交流信号、直流信号以及触发信号，同时包含晶闸管、电容、电感、电阻等多种元件，采用常规电路分析方法显得相当繁琐，高压情况下实验也难顺顺利利地进行。Matlab提供的可视化仿真工具Simtlink可直接建立电路仿真模型，随意改变仿真参数，并且立即可得到任意的仿真结果，直观性强，进一步省去了编程的步骤。本文利用Simulink对三相桥式全控整流电路进行建模，对不同控制角、桥故障情况下进行了仿真分析，既进一步加深了三相桥式全控整流电路的理
1.引言 变频空调以其节能、室内温度更稳定、噪音低、舒适度更高的特点得到快速的发展，成为今后空调发展的新趋势已成业界共识。 变频空调一般是指空调压缩机及其风扇的变频控制，多采用永磁同步电机矢量控制的方案。目前空调风机大多还是采用单相交流电机的定频风机，这种单相交流风机接入单相交流 电源 就可工作，具有结构相对比较简单、可靠的优点，但是也有不能进行无极调速和风机效率比较低等缺点。为了进一步提升变频空调性能，当前已有空调厂家开始对空调风机也进行变频控制，真正的完成空调的全变频控制。 永磁同步电机（PMSM）， 功率 密度高体积小，结构相对比较简单，采用矢量控制（FOC），具有动态响应快，效率高、噪音低及安全可靠的特点，
矢量控制方案 /
自20世纪60年代末以来，面向磁场的矢量控制一直是交流电机控制的主流。这样的操控方法的主要特征是对电机气隙磁场和转矩进行分开控制。对于永磁同步电机，典型的控制设计就是考虑恒定的磁通会产生一个转矩常数kt，该常数在大多数电机的技术手册中都能找到。获得需要的转矩m所对应的电流iq也由此计算得到。但是，输出转矩和相应的电流iq之间的这种恒定关系的可信度很容易受到各种各样的实际因素的负面影响，这样的影响很容易产生转矩控制中所不能接受的精度偏差。一些易影响的实际因素如下： ●产品出厂过程与材料的老化； ●铁心材料在过载时饱和； ●磁阻转矩变化； ●电枢（磁性材料）的温度。 磁材料（磁介质）的分散性导致的实际转矩常数与数据手册上的数值偏差可
人工智能在过去两年被谷歌引爆，于是该领域的勇于探索商业模式的公司如雨后春笋般生长起来，有的做专用芯片，有的做算法，有的做机器人……人工智能到底是什么？是让机器代替人类完成重复的生产线劳动吗？这样理解为免太简单。人工智能绝对不只是让机器完成模仿，从而替代重复性工作，真正的人工智能需要机器经过训练和学习，接近或者超越人类的智能行为。 人工智能训练模型的时候，数据是最重要的因素，只有通过大数据训练，才能让训练的模型更接近于实际的需求。比如，无人驾驶的模型训练，现在基本是靠无人驾驶汽车上路测试收集数据训练模型，路上的汽车只有采集到更多可能的场景，才能确保训练出的模型更接近实际路况。在人工智能训练中一般会遇到两个问题：第一，数据量不够如何训练模型？第二，数
报名赢【挂灯、浴巾】等好礼｜TI MSPM0家用电器和电机控制应用详解
参赛冲击【万元大奖】啦｜2023 DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛
2023 DigiKey KOL 系列——将TinyML融入IoT物联网应用中
Microchip 喊你快来打造你的理想型单片机，智能门铃、百元京东卡等【80份】好礼等你赢！
电机选型需要的基本内容有：所驱动的负载类型、额定功率、标称电压、额定转速、其他条件。一、所驱动的负载类型这个得反过来从电机特点说。 ...
PLC自动程序的功能是控制设备按照设计的流程进行工作。PLC自动程序的流程编写也有好几种方法，常见的有以下几种：一、SET RESET方法使用M变 ...
一、自锁、互锁电路1）自锁电路自锁电路常用于电动机的起保停控制。按下启动按钮X0电动机开始运行，松开启动按钮后电动机保持运行，按下停 ...
机器视觉是一种利用机器模拟人类视觉系统来理解和识别图像的综合技术，在日常生活中的应用十分广泛。本文将系统介绍机器视觉的关键技术和在 ...
PLC外围设备指什么呢？指按钮、各种传感器等、继电器、接触器、电磁阀等输入输出模块，主要是为了扩充PLC的功能。那么如何正确的连接这些外 ...
永磁同步电机恒压频比开环控制管理系统Matlab/Simulink仿真分析(一)
永磁同步电机恒压频比开环控制管理系统Matlab/Simulink仿真分析(二)
永磁同步电机FOC控制的基础原理及Matlab/Simulink仿真分析
产才融合破解集成电路产业高质量发展难题，中国（苏州）集成电路产才融合发展大会发出召集令
有奖活动｜Mentor PCB 手册：《利用自动验证消除原理图设计错误》
Molex紧凑型Type-C连接器 为您的设计节约宝贵空间！下载好礼送！
共抗疫情 少出门多学习： 多部TI实用课程奉上， 身体不能在路上就让灵魂在路上
FPGA/DSP总线与接口数据处理消费电子工业电子汽车电子其他技术存储技术综合资讯论坛电子百科词云：