FOC(field-oriented control)為磁場導(dǎo)向控制,又稱為矢量控制(vector control),是一種利用變頻器(VFD)控制三相交流馬達(dá)的技術(shù),利用調(diào)整變頻器的輸出頻率、輸出電壓的大小及角度,來控制馬達(dá)的輸出。其特性是可以個(gè)別控制馬達(dá)的的磁場及轉(zhuǎn)矩,類似他激式直流馬達(dá)的特性。由于處理時(shí)會(huì)將三相輸出電流及電壓以矢量來表示,因此稱為矢量控制。
達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)的K. Hasse及西門子公司的F. Blaschke分別在1968年及1970年代初期提出矢量控制的概念。Hasse提出的是間接矢量控制,Blaschke提出的是直接矢量控制。布倫瑞克工業(yè)大學(xué)的維爾納·萊昂哈德(Leonhard further)進(jìn)一步開發(fā)磁場導(dǎo)向控制的控術(shù),因此交流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器開始有機(jī)會(huì)取代直流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器。
當(dāng)時(shí)微處理器尚未商品化,但已經(jīng)出現(xiàn)泛用的交流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)時(shí)相較于直流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器,交流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器的成本高、架構(gòu)復(fù)雜,而且不易維護(hù)。而當(dāng)時(shí)的矢量控制需要許多傳感器及放大器等元件,因此無法將矢量控制應(yīng)用在交流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器中。
派克變換一直被用在同步馬達(dá)及感應(yīng)馬達(dá)的分析及研究,是了解磁場導(dǎo)向控制最需要知道的概念。這個(gè)概念是羅伯特·派克(Robert Park)在1929年的論文中提出的。派克變換被列為二十世紀(jì)發(fā)表電力電子相關(guān)論文中,第二重要的論文。派克變換的重要性是可以將馬達(dá)有關(guān)的微分方程,由變系數(shù)微分方程變成“時(shí)不變”系數(shù)的微分方程。
矢量控制可以適用在交流感應(yīng)馬達(dá)及直流無刷馬達(dá),早期開發(fā)的目的為了高性能的馬達(dá)應(yīng)用,可以在整個(gè)頻率范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)、馬達(dá)零速時(shí)可以輸出額定轉(zhuǎn)矩、且可以快速的加減速。不過相較于直流馬達(dá),矢量控制可配合交流馬達(dá)使用,馬達(dá)體積小,成本及能耗都較低,因此開始受到產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。矢量控制除了用在高性能的馬達(dá)應(yīng)用場合外,也已用在一些家電中。