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  廈門航拓電氣有限公司
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簡化電流控制創造最佳FOC效能
直流馬達控制很簡單，因為其所有受控的量都是穩定狀態的直流電(DC)值，而且電流相位/角度受機械換向器的控制；但在PMSM領域中，要如何才能實現磁場定向控制技術？
二、DC值/角度控制
首先，須知道轉子的位置，其常常與A相有關。我們可使用絕對位置感測器(如解析器)或相對位置感測器(如編碼器)，并處理所謂的「對齊」。對齊過程中，將轉子與A相軸線對齊，如此一來A相軸線與直軸(勵磁分量所在軸)就對齊。在這種狀態中，轉子位置設為0；亦即，構建靜態電壓向量，令所需的電壓在d軸，位置設為0，這導致定子磁場吸引轉子，并將直軸與A相軸線對齊。三相量可通過Clarke變換轉換成等效的二相量。接著，再透過Park變換將兩相靜止參照系中的量轉換成兩相旋轉坐標系中的直流量，這期間要用到轉子位置。
轉子的電氣位置是轉子的機械位置再乘以極對數pp。經過一系列控制之后，設計人員應當在馬達端子上生成三相交流電壓，因此所需/生成電壓的直流值應當通過反Park/Clarke變換進行轉換。
三、幅值控制
所有變數現在都是直流值，可以輕松控制，但是要如何控制它們的幅值呢？對于幅值控制，建議使用級聯結構的PI控制器，且可以像直流馬達那樣控制許多狀態量，如相電流(扭矩環)、轉速和位置。
四、FOC步驟
首先，須測量馬達的相電流，并使用Clarke變換將它們轉換為兩相系統，及計算轉子位置角；接著，再使用Park變換將定子電流轉換為d、q坐標系統上；此時，定子電流扭矩(isq)分量和磁通量(isd)生成分量由控制器單獨控制；最后，透過逆向Park變換，輸出定子電壓空間向量從d、q坐標系轉換回兩相靜止坐標系，并使用空間向量調制，生成三相輸出電壓。
五、無感測器控制
設計人員需要轉子的位置資訊，才能高效地控制永磁同步馬達，然而在一些應用中于傳動軸上安裝轉子位置感測器，會降低整個系統的耐用性和可靠性。因此，設計人員的目標不是使用這個機械感測器直接測量位置，而是利用一些間接的技術估算轉子位置。
低速時，須高頻率注入或開環啟動(效率不高)等特殊技術來啟動馬達并使之達到某一個轉速，在這個轉速下對于反電動勢觀測器來說，反電動勢已足夠。通常，5%的基本速度足以使無感測器模式正常運行。
中/高速時，使用d/q參照系中的反電動勢觀測器。內部脈寬調變(PWM)頻率和控制環路頻率必需夠高，才能獲得合理數量的相電流和直流母線電壓的樣本。反電動勢觀測器的計算要求乘累加、除法、正弦/余弦(sin/cos)、開方等數學計算，適合使用基于安謀國際(ARM)內核的KinetisMCU或PowerArchitecture系列的數位訊號控制器(DSC)。
六、弱磁控制
超過馬達額定轉速的作業要求，PWM逆變器提供的輸出電壓高于直流母線電壓所限制的輸出能力。要克服速度限制，可實施弱磁演算法。負的d軸給定電流將提高速度范圍，但由于定子電流的限制，可得到的最大扭矩會相對地降低。在同樣的直流母線電壓限制下，控制d軸電流可以起到弱化轉子磁場的效果，這降低了反電動勢電壓，允許更高的定子電流流入馬達。
七、PMSM/MCU相輔相成提升工業機器人自由度
機器人已開始在工廠自動化處理中發揮著重要作用，其代替工人進行焊接、涂裝、裝配等可藉由機器人達到更經濟、快速和準確完成標準的常規作業。以下將從馬達控制角度介紹系統描述和需求。

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