foc跟矢量控制有什么区别_解析foc驱动技术

　　什么是FOC

　　FOC。把先进的科技和设计完美结合起来，作为一个设计领域的先驱，专业为快速制造而设计产品。代表产品有FOC Palm-hug 吸顶灯FOC-Field Oriented Control，磁场定向控制。

　　什么是矢量控制

　　由于异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。上世纪60年代末由达姆斯塔特工业大学（TU Darmstadt）的K.Hasse提出。在70年代初由西门子工程师F.Blaschke在不伦瑞克工业大学（TU Braunschweig）发表的博士论文中提出三相电机磁场定向控制方法，通过异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制异步电动机转矩的目的。

　　解析foc驱动技术

　　磁场定向控制系统（FOC）又称为矢量控制系统，他是选择电机某一旋转磁场轴作为特定的同步旋转坐标轴。磁场定向轴的选择有三种：转子磁场定向、气隙磁场定向和定子磁场定向；气隙磁场定向和定子磁场定向在磁链关系中均存在耦合，使得矢量控制结构更加复杂；转子磁场定向是仿照直流电动机的控制方式，利用坐标变换的手段，把交流电动机的定子电流分解成磁场分量电流（相当于励磁电流）和转矩分量电流（相当于负载电流）并分别加以控制，即磁通电流分量和转矩电流分量二者完全解耦，从而获得类似于直流调速系统的动态性能。

　　FOC控制技术在工业领域应用的相对成熟，常见到的产品有伺服控制器、矢量变频器等；在民用领域普及相对滞后，比如近10年发展起来的变频空调、出口欧美的高端变频风扇等；在国内电动车应用领域FOC控制技术的应用尚处于起步阶段，传统的控制器生产厂家已经意识到市场发展的方向，但原有的技术班底尚无能力吃透FOC软件核心算法，所以在相对较低端的2轮车、3轮车（包括助力车、老年代步车等）等领域难以见到较为成功的产品推广，而在高端电动4轮车（电动轿车、电动观光车）市场，见到更多的是国外同行的优秀产品和国内厂家的粗制滥造的控制总成。

　　德州仪器（TI）推出了一种“革命性”的电机驱动技术，它采用TI特有的FAST软件编码器算法来控制FOC电机，无需传感器，可显著缩短开发周期，全面简化系统设计。

　　电机用途广泛。国际能源署称，电机消耗全球近一半的电能;提高电机驱动系统的效率有望使全球电力消耗降低9% 到14%。电机技术正在从有刷电机向无刷电机和三相FOC电机演化。

　　传统的有刷电机结构简单、便于控制（普通8位单片机即可）、性能优异，但其可靠性差、噪声大、振动大、部件磨损大。运转过程中会产生火花，这限制了它在一些场合中的应用。三相简易无刷电机则更可靠，尺寸也更小，性能良好，但同样具有噪音大、振动大、会产生扭矩纹波等缺点。带传感器的三相FOC电机克服了前两种电机的缺点，它噪音小、振动小，性能更好，在动态系统中的效率更高。但这类电机成本过高，传感器的故障率高，限制了它的普及应用。

　　新一代三相位FOC-SMO无传感器电机以算法来替代传感器，克服了有传感器FOC的缺点，而性能几乎可与之媲美，可在众多应用中良好工作，具有广阔的应用前景。

　　FOC是磁场定向控制（Field Orientated Control）的简称。如下图所示，FOC必须知道转子的精确位置（转子磁场），用以产生适当的定子磁场，从而定向地输出最大扭矩。精确位置信息可通过高成本的传感器编码器/旋变（resolver）来实现，也可以通过复杂软件算法（观测器）来实现，后者具有 成本较低、无需维修与更换、可在无法使用传感器的地方使用的优点。其唯一的缺点在于它不适合位置控制FOC。

　　

　　TI 公司MCU 业务拓展经理吴健鸿先生介绍说，TI 的 FAST（Flux Angle Speed Torque）算法比其它算法更优异。它支持所有同步和异步电机三相电机，需要的电机参数较少，观测器无需调试，具有更高精度和更高动态可靠性，在零速及过零速时保持稳定，可进行失速恢复，具备更好的带载启动性能，可进行自动电流环路调整，而且可提供最高保真反馈信号。

　　据称FAST可替代过去的电机传感器或软件观察器技术，显著降低无传感器FOC 系统的开发难度。新手只需调用ROM中的完整系统功能就能够去调整控制增益，而专家仅需从ROM 中调用FAST编码器功能就能够完全地定制控制系统。目前该技术通过TI的支持InstaSPIN-FOC 的Piccolo F2806x提供。它已全面通过投产认证。特性如下：

　　Piccolo F2806x：超集Piccolo 系列

　　•具有FPU 的90 MHz C28x 32 位CPU

　　•256 KB 闪存，96 KB RAM

　　•ROM 中内建电机函数库

　　•-40 至105C （T） 或125C AEC Q100 （Q）

　　•80 和100 引脚QFP 封装

　　器件型号为TMS320F28062FPNT。注意当中的F代表增加InstaSPIN-FOC 功能。

　　

　　TI公司称，采用TI的FOC技术无前期投资，无后续成本或专利费，无额外支持费用，无额外维护费用。InstaSPIN –FOC 的成本会随产量上升而下降，普及会越来越快。F2806x是100% 引脚兼容器件，可根据需要轻松移植至非ROM 解决方案。