电机技术中的FOC策略及实践应用分析
随着电机技术的不断进步，电机在各种应用中发挥着核心作用。尤其在传统应用翻新和新兴应用层出不穷的今天，电机控制已经成为研究的热点领域。近期，电堂联合ST举办的“STM32 TALK – 电机控制私享会”上，众多业内专家探讨了电机控制的前沿技术，其中，FOC（场向量控制）策略成为关注的焦点。艾思科技作为STM32的深度合作伙伴，为我们梳理了关于电机控制的分析与选择、设计思路、控制策略等方面的知识。以下为你概述核心内容。
一、电机控制方案的分析与选择
在永磁电机的无感控制策略中，主要包括两大类：无感方波控制和无感FOC控制。无感方波控制利用反电动势过零点的方式来获取换相信号，这种方式噪声大、转矩脉动大，适用于对电机无感控制要求不高的场合。无感FOC控制则利用电机数学模型和自动控制原理实现电机的精准控制，通常需要使用观测器来间接获取转子位置。目前滑膜观测器法因其良好的鲁棒性在多数无感FOC控制中被采用。
二、设计思路
设计的核心思路在于永磁同步电机的数学模型以及滑膜变结构中滑膜面的选取。从坐标系下的数学模型出发，通过相应的手段获取电流信息来间接得到转子的位置信息。其中涉及到的滑膜变结构控制是一种变结构控制系统，具有不连续性的控制特点，能在特定条件下迫使系统做特定运动。高频注入法则是利用电机的凸极效应来检测转子位置。对初始位置辨识及无感FOC的启动策略也是设计过程中的关键环节。
三、控制策略分析
在实际控制过程中，重点在于解决初始位置辨识、无感FOC的启动以及如何实现平滑切换等问题。针对这些问题，我们采用了基于电感饱和特性的电流差值检测法进行初始位置辨识，同时采用了I/F启动方式来提高无感FOC的启动性能。在实现平滑切换方面，我们采用了双DQ轴平滑切换的方式，通过一系列的操作转换来实现平滑过渡。
四、程序编程与调试
程序部分主要包括启动程序、SVP程序、相电压重构程序等关键模块的实现以及各程序之间的配合。调试过程中需要解决诸如开关函数和开关增益的选取、e和e的滤波以及PLL参数的调节等问题。对于每个环节都要结合实际程序进行相应调整和优化，以确保系统性能的稳定性与高效性。
FOC策略在电机控制中发挥着重要作用。其涉及到对电机数学模型的理解与运用以及对自动控制原理的掌握和应用能力等多方面的技术要点。通过此次私享会及行业内的深入探讨交流对于推动电机技术的进一步发展具有积极意义同时也为广大电机行业从业者提供了宝贵的经验和参考对于后续的深入研究具有重要意义期待更多的突破与创新在此领域涌现出来从而为电机行业的发展贡献力量。
