三相无刷电机控制|FOC理论01 - 坐标变换的简单梳理

导言



FOC算法的核心是坐标变换,坐标变换包含克拉克变换(Clarke Transformation)与帕克变换(Park Transformation)。

一、克拉克变换,变换了什么?


如上图所示,三相电流ia(蓝色)、ib(绿色)、ic(红色)是相隔120度的正弦波,能产生一个磁力F(天蓝色),这个磁力会带动电机旋转。注意,坐标系是静止的。

如上图所示,向量iα(蓝色)与向量iβ(红色)是相隔90度的正弦波,同样能产生一个磁力F(天蓝色),这张图的磁力F跟上上图的磁力F是同一个F。注意,坐标是静止的。

总的来说,克拉克变换就是将静态坐标系相隔120度的三相正弦波(ia、ib、ic)简化为静态坐标系相隔90度的两相正弦波(iα、iβ)。

二、帕克变换,变换了什么?


如上图所示,向量iα(蓝色)与向量iβ(红色)是相隔90度的正弦波,同样能产生一个磁力F(天蓝色),这张图的磁力F跟上上图的磁力F是同一个F。注意,坐标系是静止的。

如上图所示,向量iq与向量id是相隔90度的定值(不是正弦波了),同样能产生一个磁力F(天蓝色),这张图的磁力F跟上上图的磁力F是同一个F。注意,坐标系是旋转的。

总的来说,帕克变换就是将静态坐标系相隔90度的两相正弦波(iα、iβ)简化为旋转坐标相隔90度的两个定值(iq与id)。

三、坐标变换的输入与输出


如上图所示,坐标变换的输入是三相电流ia、ib、ic(电流传感器),输出是向量id与iq。值得注意的是,还需要电角度(位置编码器)才能进行帕克变换。

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