永磁同步電機(jī)控制太難？深入理解FOC是第一步

發(fā)布人：西莫電機(jī)論壇時間：2023-06-11 來源：工程師

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永磁同步電動機(jī)是由電勵磁三相同步電動機(jī)發(fā)展而來。它用永磁體代替了電勵磁系統(tǒng)，從而省去了勵磁線圈、集電環(huán)和電刷，而定子與電勵磁三相同步電動機(jī)基本相同，故稱為永磁同步電動機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)。用于矢量控制的PMSM，要求其永磁勵磁磁場波形是正弦的，這也是PMSM的一個基本特征。

FOC——磁場定向控制（Field Oriented Control）通常稱為“矢量控制”，是通過控制變頻器輸出電壓的幅值和頻率控制三相交流電機(jī)的一種變頻驅(qū)動控制方法。通過測量和控制電機(jī)的定子電流矢量，根據(jù)磁場定向控制原理分別對電機(jī)的勵磁電流（Id）和轉(zhuǎn)矩電流（Iq）進(jìn)行控制，從而將三相交流電機(jī)等效為直流電機(jī)控制。通過坐標(biāo)變換，將三相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為兩相旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系，從而使三相交流耦合的定子電流轉(zhuǎn)換為相互正交、獨(dú)立解耦的轉(zhuǎn)矩和勵磁分量，達(dá)到類似于他勵電機(jī)直接控制轉(zhuǎn)矩的目的。實現(xiàn)FOC的原理框圖如下：

FOC最主要就是通過控制電流和角度來實現(xiàn)，電流來自相電流采集之后的解耦，通常情況下，使用FOC控制方式的電流采樣大致有以下幾種：

1 三電阻采樣；2 雙電阻采樣；3 單電阻采樣；4 電流傳感器采樣；5 采集mos內(nèi)阻Rdson電流采樣。實現(xiàn)帶霍爾FOC方案的另一個要素就是角度估算器（無霍爾時為角度觀測器），矢量控制需要連續(xù)的位置信號，需要對角度進(jìn)行細(xì)分，如下圖所示：

每個60°電角度hall扇區(qū)角速度可以通過公式求出，在下一個hall的扇區(qū)，可以通過角速度對時間積分求得角度的變化，進(jìn)而實現(xiàn)對位置和速度的估算。空間矢量調(diào)制（SVPWM）是現(xiàn)在比較常用的一種比較新穎的控制方法，是由三相功率逆變器的六個功率開關(guān)元件組成的特定開關(guān)模式產(chǎn)生的脈寬調(diào)制波，通過伏秒平衡的原理，控制定子磁鏈按照正弦變化，同時也能使輸出電流波形接近于理想的正弦波形。通過對采樣電流的處理和角度一起構(gòu)成發(fā)波，可以基于SVPWM通過控制功率器件的開關(guān)，使輸出的波形接近正弦最終實現(xiàn)FOC方案。整體控制系統(tǒng)方案如下圖所示

基于大家對永磁同步電機(jī)控制在實際工作生活中應(yīng)用實現(xiàn)的迫切需求，西莫特邀晟矽微電機(jī)控制團(tuán)隊全新打造了“永磁電機(jī)控制原理及方案開發(fā)實踐”研修班：培訓(xùn)從FOC到矢量控制原理講起，一步一步教大家深入理解FOC和SVPWM，通過詳細(xì)講解電流采樣和角度估算器等大家關(guān)心的內(nèi)容，手把手教大家寫一套可以控制電動自行車的有霍爾FOC控制方案，真正的一套從0開始到完整實現(xiàn)正弦波控制的FOC方案。

歡迎對永磁電機(jī)控制有迫切學(xué)習(xí)需求的朋友掃碼報名，關(guān)于本次培訓(xùn)的詳細(xì)情況介紹如下：

授課背景

本課程是專門針對電機(jī)控制軟件、硬件、測試、技術(shù)支持等相關(guān)人員量身打造的一款技術(shù)培訓(xùn)課程。對于從事電機(jī)控制專用MCU芯片服務(wù)相關(guān)的人員有很大的幫助。本課程尤其適用于從事電動工具、電動自行車、風(fēng)機(jī)控制、水泵控制、智能家居等行業(yè)的電機(jī)控制技術(shù)人員。

電機(jī)是工業(yè)和生活設(shè)施的主要動力，隨著電氣化和現(xiàn)代社會自動化程度的發(fā)展，電機(jī)的作用越來越大，電機(jī)行業(yè)永遠(yuǎn)是一個朝陽的產(chǎn)業(yè)，社會自動化程度越高，人類會變得越懶惰，越是需要電機(jī)來解放人類的體力勞動，電機(jī)拖動系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。電機(jī)拖動在我們的生活中無處不在，小到我們常用的剃須刀、筋膜槍、智能門鎖；大到冰箱壓縮機(jī)、洗衣機(jī)電機(jī)、電動汽車等。電機(jī)拖動絕不僅僅是轉(zhuǎn)起來而已，我們需要的是更高效率高能量轉(zhuǎn)換率的電機(jī)控制方案。

隨著社會智能化的加速，隨著智能家居萬物互聯(lián)的逐漸興起，電機(jī)拖動已經(jīng)越來越多地覆蓋在我們生活的周圍。社會對電機(jī)控制的專業(yè)人才需求也越來越旺盛。目前社會上電機(jī)控制專業(yè)人才整體還是體現(xiàn)出理論知識薄弱、實操能力弱、不會分析具體問題等特點。究其原因，主要是以下幾點：一是電機(jī)學(xué)課程比較枯燥乏味，需要比較深的數(shù)學(xué)理論功底，課程缺乏趣味性，導(dǎo)致高校學(xué)生不喜歡選擇這門課程；二是在學(xué)校里雖然有理論課程支撐，但是實際的電機(jī)控制方案需要更多的是理論聯(lián)系實際，需要很強(qiáng)的實操能力，僅憑學(xué)校里面學(xué)的仿真不足以真實地反映出實際的電機(jī)使用工況；三是電機(jī)控制需要比較強(qiáng)的綜合知識能力，對于電力電子器件需要有一定的知識積累，電機(jī)控制，并不是軟件會編程就可以，一個好的電機(jī)控制工程師是需要軟硬件結(jié)合，整體考慮去解決實際問題，對于很多由于電力電子器件及電機(jī)本身的感性負(fù)載特性帶來的一些問題，可以精準(zhǔn)的定位到問題所在并且解決它。

因此，許多電氣電子專業(yè)的畢業(yè)生和一些剛加入到電機(jī)控制行業(yè)的專業(yè)技術(shù)人員急需找到一個可以讓他們?nèi)腴T并且看到未來的課程，一個既有理論知識，又有實際軟件編程教學(xué)，又有實際硬件設(shè)計教學(xué)，還有軟件修改項會帶來哪些變化并且可以用示波器觀察講解這樣的一門課程。這門課程既可以讓他們快速提升專業(yè)理論知識又能短期掌握實操技能，本課程正是基于這些需求精心策劃開發(fā)出的一款培訓(xùn)課程。

課程簡介

課程內(nèi)容由兩大板塊組成，每個板塊都有理論知識、硬件設(shè)計要點、軟件實現(xiàn)詳解、參數(shù)修改要點及實際操作波形觀察講解幾個小部分：

永磁直流無刷電機(jī)方波控制部分，從永磁直流無刷電機(jī)原理出發(fā)，詳細(xì)講解永磁直流無刷電機(jī)運(yùn)行原理和換相分析，針對有霍爾和無霍爾兩種控制方案，從硬件設(shè)計及霍爾原件開始講起，重點講解如何深入實現(xiàn)有霍爾方波和無霍爾方波兩種方案，從寄存器配置到算法實現(xiàn)的過程，以實際的槍鉆方案為例，讓大家更能從實際量產(chǎn)的方案中感受永磁直流無刷電機(jī)控制的魅力。
永磁同步電機(jī)正弦波控制部分，從FOC到矢量控制原理講起，一步一步教大家理解FOC和SVPWM，電流采樣和角度估算部分會是大家十分感興趣的點，手把手教大家寫一套可以控制電動自行車的帶霍爾傳感器的FOC控制方案，真正的一套從0開始到完整實現(xiàn)正弦波控制的FOC方案。

課程集電機(jī)學(xué)原理及電力電子技術(shù)相關(guān)課程于一身，力求由淺入深，降低基礎(chǔ)門檻；****，講解通俗易懂；既注重基礎(chǔ)理論又兼顧實戰(zhàn)操作，既有理論推演又有實戰(zhàn)案例，既顧及新手上路又關(guān)注能力提高。

授課老師

叢鳳龍，碩士研究生，目前就職于上海晟矽微電子股份有限公司，電機(jī)產(chǎn)品線總監(jiān)職位。從事電機(jī)控制十余年，在行業(yè)內(nèi)有較高的專業(yè)威望和學(xué)術(shù)造詣，理論基礎(chǔ)扎實，參與主導(dǎo)完成過電動自行車控制器、電動工具控制器、風(fēng)機(jī)類控制器等方案的開發(fā)，量產(chǎn)經(jīng)驗豐富。擁有多項電機(jī)控制算法的發(fā)明專利及多項控制器的實用新型專利。

金福彪，上海晟矽微電子股份有限公司高級電機(jī)控制工程師。有十多年的電機(jī)控制算法及電機(jī)應(yīng)用工作經(jīng)驗，長期從事直流無刷電機(jī)無感算法研究開發(fā)工作，尤其對于重載啟動、低速大負(fù)載運(yùn)行、超高速電機(jī)運(yùn)行有深入研究，控制器方案在電動、園林、風(fēng)機(jī)等市場廣泛應(yīng)用。

付元民，上海晟矽微電子股份有限公司高級電機(jī)控制工程師。有十多年的電機(jī)控制算法及電機(jī)應(yīng)用工作經(jīng)驗，一直深耕于電動自行車控制方案開發(fā)領(lǐng)域，對于有霍爾傳感器的FOC控制方式有深入研究，對于角度估算、電流精準(zhǔn)采樣、死區(qū)補(bǔ)償?shù)扔猩羁痰睦斫猓刂破鞣桨冈陔妱幼孕熊?、園林工具領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

本課程凝聚了各位老師多年豐富的工作經(jīng)驗和科研成果，相信通過本課程短期的培訓(xùn)，必將使您收獲滿滿，飛躍長進(jìn)。

授課對象

◆ 電機(jī)控制行業(yè)軟件工程師、硬件工程師、測試工程師、技術(shù)支持工程師、服務(wù)工程師、銷售工程師、項目經(jīng)理等；◆ 新入職或即將入職的大學(xué)生、研究生；◆ 非電機(jī)專業(yè)有專業(yè)拓展意向或轉(zhuǎn)行電機(jī)控制的專業(yè)技術(shù)人員。

課程收獲

通過本課程的學(xué)習(xí)，可迅速使自己電機(jī)控制專業(yè)理論和實際操作技能得到跨越式提高；對行業(yè)新手，可快速入門進(jìn)入工程技術(shù)人員角色，勝任簡單的電機(jī)控制技術(shù)工作，熟悉相關(guān)軟硬件的設(shè)計流程。

課程大綱

可能視報名學(xué)員所在領(lǐng)域和工作崗位不同授課內(nèi)容有少許增減，以現(xiàn)場授課內(nèi)容為準(zhǔn)；也歡迎大家在預(yù)報名填表的時候提出您的需求和建議。每天課程結(jié)束之前安排互動交流環(huán)節(jié)，現(xiàn)場答疑和交流。

增值服務(wù)

◆ 西莫會員報名享8折優(yōu)惠，全日制在校學(xué)生憑學(xué)生證享5折優(yōu)惠，培訓(xùn)后皆可領(lǐng)500積分用于論壇學(xué)習(xí)資料的下載。

◆ 往期西莫任何研修班學(xué)員參加本次培訓(xùn)享72折的優(yōu)惠。

以上優(yōu)惠均需提前付款方可參加，如要求開具增值稅專用****（****類別可為培訓(xùn)費(fèi)、會議費(fèi)或技術(shù)服務(wù)費(fèi)）則不享受任何優(yōu)惠，優(yōu)惠付款提供開具的增值稅普通紙質(zhì)****類別可為會議費(fèi)或技術(shù)服務(wù)費(fèi)。

◆ 參訓(xùn)學(xué)員可以針對課程相關(guān)問題在課程結(jié)束后也能得到老師的解答與指導(dǎo)（微信、郵件、電話）；并建立培訓(xùn)后學(xué)習(xí)的專用微信群作為培訓(xùn)講授的補(bǔ)充，供學(xué)員間開展后續(xù)交流討論；對課堂上講授過的內(nèi)容可長期答疑，以幫助大家鞏固課后學(xué)習(xí)效果。

◆ 凡參加我單位組織電機(jī)電控培訓(xùn)的企業(yè)，均可免費(fèi)幫助在西莫電機(jī)論壇及公眾號上發(fā)布推送招聘信息，助力企業(yè)引進(jìn)優(yōu)秀技術(shù)人才。

◆ 凡參加我單位組織電機(jī)電控培訓(xùn)的企業(yè)，均可免費(fèi)幫助在西莫電機(jī)論壇及公眾號上發(fā)布產(chǎn)品信息推廣，助力企業(yè)宣傳產(chǎn)品品牌建設(shè)。

培訓(xùn)課程費(fèi)用及報名

◆ 標(biāo)準(zhǔn)費(fèi)用：3980元/人，含專業(yè)培訓(xùn)教材、證書費(fèi)。食宿可統(tǒng)一安排，費(fèi)用自理。

◆ 培訓(xùn)時間：2023年7月1日-2日（授課兩天，可提前一天報到）

◆ 培訓(xùn)城市：中國上海

◆ 報名方式：掃描下方二維碼進(jìn)行預(yù)報名，提交報名信息后可通過提示添加微信索取培訓(xùn)的正式邀請函以及報名回執(zhí)