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FOC学习笔记-坐标变换以及仿真验证

2022-07-26 14:59:00 【一记绝尘】

FOC坐标变换

为什么需要Clarke变换

FOC控制技术，需要转子连续的变化。

  • 转子周围有三个相差120°的线圈，若要转子转动，需要用三相的线圈模拟一个旋转的磁场，去拖动这个转子进行旋转，而且是连续的旋转磁场。
  • 怎样用三相线圈产生连续的旋转磁场呢？根据电生磁，那么三相线圈里面需要有正弦的交流电流。
  • 怎样在线圈中产生正弦的交流电流？则需要给三相线圈通入三相相差120°的正弦电压。有正弦的电压就会产生三相正弦的电流。

为什么不直接用SVPWM产生三相的交流电压通入到线圈里面？

也就是，假如没有坐标变换会怎么样。

电机控制，一般需要控制速度或转矩，二者差不多，控制速度是控制转矩间接控制速度。
怎么去控制电机的转矩？假设现在要提高转矩，就要增加定子正弦电流的幅值，也就需要增加正弦电压的幅值。 现在需要根据指令去动态的控制正弦电压的幅值，一般采用闭环的PID控制，用PID去控制交流的电压幅值和角度信息，因为要对于非线性的信号进行准确控制就要使用复杂的高阶控制器，这对于建模成本、处理器算力、控制实时性等都是不利的。简单地说就是，咱们控制器的反馈输入变量不是三个电流采样值嘛，你要我稳稳地跟踪三个正弦波太麻烦啦！能不能简单点跟踪一条直线（常量）啊？，也就是把三相交流电变换成直流电

所以，必须有坐标变换

坐标变换将交流信号，分解成角度信息 θ \theta θ，和幅值信息(Q轴是控制转矩，D轴控制磁场)，

Clarke变换和park变换是对电流信号的变换，反变换是对电压信号的变换。

Clarke变换

在这里插入图片描述

clarke变换simulink仿真

电压和电流可以直接接起来的原因是因为，现在只是为了验证这个模块，实际的也就是FOC算法里面，电压（Va,Vb,Vc）通入到电机里面，然后电流（Ia,Ib,Ic）是采集回来的电流。

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Park变换

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park变换simulink仿真

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变换回来的曲线，和最初输入的Vd,Vq一致，说明坐标变换验证成功

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反Park变换

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反park变换simulink仿真

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幅值为1，周期为0.1s，相差90°

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反Clarke变换

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反clarke变换simulink仿真

反clarke变换的输入，是反park变换的输出
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相位差120°

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simulink仿真整体图

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