永磁同步电机控制太难？

永磁同步电动机是由电励磁三相同步电动机发展而来。它用永磁体代替了电励磁系统，从而省去了励磁线圈、集电环和电刷，而定子与电励磁三相同步电动机基本相同，故称为永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)。用于矢量控制的PMSM，要求其永磁励磁磁场波形是正弦的，这也是PMSM的一个基本特征。  

FOC——磁场定向控制（FieldOriented Control）通常称为“矢量控制”，是通过控制变频器输出电压的幅值和频率控制三相交流电机的一种变频驱动控制方法。通过测量和控制电机的定子电流矢量，根据磁场定向控制原理分别对电机的励磁电流（Id）和转矩电流（Iq）进行控制，从而将三相交流电机等效为直流电机控制。

通过坐标变换，将三相静止坐标系转化为两相旋转的坐标系，从而使三相交流耦合的定子电流转换为相互正交、独立解耦的转矩和励磁分量，达到类似于他励电机直接控制转矩的目的。实现FOC的原理框图如下：

FOC最主要就是通过控制电流和角度来实现，电流来自相电流采集之后的解耦，通常情况下，使用FOC控制方式的电流采样大致有以下几种：

1 三电阻采样； 2 双电阻采样； 3 单电阻采样； 4 电流传感器采样； 5 采集mos内阻Rdson电流采样。

实现带霍尔FOC方案的另一个要素就是角度估算器（无霍尔时为角度观测器），矢量控制需要连续的位置信号，需要对角度进行细分，如下图所示：

 

每个60°电角度hall扇区角速度可以通过公式求出，在下一个hall的扇区，可以通过角速度对时间积分求得角度的变化，进而实现对位置和速度的估算。

空间矢量调制（SVPWM）是现在比较常用的一种比较新颖的控制方法，是由三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波，通过伏秒平衡的原理，控制定子磁链按照正弦变化，同时也能使输出电流波形接近于理想的正弦波形。

通过对采样电流的处理和角度一起构成发波，可以基于SVPWM通过控制功率器件的开关，使输出的波形接近正弦最终实现FOC方案。整体控制系统方案如下图所示

审核编辑：刘清