场导向控制（FOC）的解释

什么是场导向控制？

场定向控制（FOC），也称为矢量控制，是无刷伺服驱动器的基本转矩控制算法。 FOC 将三相电机电流转换为与转子磁场对齐的旋转参考系。这样就可以独立调节形成扭矩和形成磁场的电流分量。

为什么这很重要？

如果没有 FOC，就很难在所有转速和负载条件下高效运行 PMSM 或 BLDC 电机。FOC 可以实现：

• 每安培的最大扭矩——电机在最低电流下产生最大动力，从而减少热损耗。
• 低转速下运行平稳——这对机器人技术、协作机器人和精密定位至关重要
• 动态扭矩响应——在快速变化的负载条件下至关重要
• 在整个转速范围内保持稳定性能

它是如何运作的？

PMSM 电机有三个相绕组（U、V、W），它们传输正弦波电流。直接控制这三个随时间变化的信号非常复杂。FOC 通过两个数学转换简化了这一过程：

1. 克拉克变换——将三相电流（U、V、W）转换为双轴固定坐标系（α、β）
2. 公园改造 — 将静态坐标系转换为与转子同步旋转的参考系，并提供两个准直流值：
   • Id（直流）——控制磁场强度（正常运行时保持为零）
   • Iq（横流）——与扭矩成正比

由于 Id 和 Iq 在稳定运行时实际上是直流值，因此可以使用简单、快速的调节器进行控制。输出电压随后通过逆变转换重新转换为三相 PWM 信号。

这种方法需要实时了解转子位置——因此，编码器或传感器反馈对于 FOC 至关重要。

SOMANET 如何实现这一点？

SOMANET 伺服驱动器采用 FOC 作为其电流调节架构的核心，并扩展了用于内部调节回路的模型预测死区控制 (MPD+I)。扭矩调节回路以16 kHz的频率运行，从而确保即使对于最苛刻的应用也能提供必要的带宽。

OBLAC Drives 会自动执行 FOC 调试：换向偏移检测、编码器配置和电流调节器设置都在引导式设置向导中完成。

更多相关链接：

• 电流和扭矩控制回路——SOMANET 文档
• OBLAC 驱动器调试