三相永磁同步电机的foc有感和无感程序控制（总结：理论1）
理论部分
1.转子磁链定义及作用：
异步电机转子是线圈组成的闭合回路，本身不会产生磁场；但是一旦定子上接上三相交流电压以后，形成空间旋转磁场，这样就在转子线圈回路上产生了电流，然后产生了转子磁链。因此转子磁链是由定子磁链而产生的，所以磁场旋转速度就会和定子磁场不同。
作用：转子磁链是矢量控制的一种，矢量控制实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制，通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。
2.电机转矩概念及公式：
电机转矩就是指电机转动的力量大小；
公式：T=9550P/n
P是电机的额定输出功率；n为额定转速
3.转动惯量概念
反应刚体在转动中的惯性
4.电磁转矩概念及公式
电磁转矩是电动机旋转磁场各极磁通与转子电流相互作用而在转子上形成的旋转力矩。是电动机将电能转换成机械能最重要的物理量之一。
当电枢绕组中有电枢电流流过时，通电的电枢绕组在磁场中将受到电磁力，该力与电机电枢铁心半径之积称为电磁转矩。
公式：T=CTΦIa,其中CT为转矩常数，Φ为每极主磁通，Ia为电枢电流。
5.表贴式和内置式的Ld和Lq的关系:
永磁体表贴式图片（Ld=Lq）:
永磁体内置式图片（Ld
存在永磁体的部分，磁导率和空气内的磁导率是接近的。对于表贴式电机，d轴和q轴之间都为铁芯，磁导率一致，因此对应的交直轴电感也一样；对于内置式的，d轴有部分磁场穿过永磁体，使得磁导率下降，磁场减弱，q轴没有穿过永磁体，磁导率较高，使得q轴的电感大于d轴电感。（查到电感正比于磁导率）
6.耦合和解耦的概念
耦合就是指两个或两个以上的体系或两种运动形式间通过相互作用而彼此影响以至联合起来的现象。 解耦就是用数学方法将两种运动分离开来处理问题。
7.电导率和磁导率概念
电导率是用来描述物质中电荷流动难易程度的参数
磁导率同理，表示在空间或在磁芯空间中的线圈流过电流后，产生磁通的阻力或是其在磁场中导通磁力线的能力
8.气隙
就是定转子的间隔。为什么表贴式气隙大，就是自己结构了。这个没什么原因。
9.弱磁能力是什么意思，和气隙的关系
弱磁就是减小磁场的能力。查到当电压增加到限定值时，为提高转速，就要减小励磁磁通，从而增大转速（原理没搞明白）。且需要增大id，减小iq，以维持电压恒定。
由于逆变器直流侧电压达到最大值后会引起电流调节器的饱和，为了获得较宽的调速范围，在基速以上的高速运行时实现恒功率调速，需要对电动机进行弱磁控制。
在忽略定子电阻压降的情况下，电压方程可以简化为：
在PMSM稳定运行时，电压矢量幅值为：
上述两个式子和合并为：
当Lq不等于Ld时，为一个椭圆方程。当Lq=Ld时，和化简为一个圆方程：
以椭圆方程为例，当电流调节器饱和后，定子端电压为us=ulim，易知在一定转速ω下，定子电流只能运行于该椭圆轨迹内，且随着ω的增大，电压极限源会逐渐缩小。
电流极限方程为：
，因此，电机运动的范围如图阴影所示：
如图1-3所示，在达到电压极限圆ω1时，和电流极限圆的交点A1为ω1时刻的电磁转矩。当转速升高后，达到电压极限圆ω2，此刻的电磁转矩从A1点转到了C点，电磁转矩减小。当转速继续升高后，电磁转矩达到了A2点，电磁转矩继续减小。同时可以看到，随着转速的升高，电磁转矩逐渐减小，而电流中直轴电流id逐渐增大（削弱了永磁体磁通），在逆变器容量不变的情况下，达到了弱磁扩速的目的，并且转速越高，输出的转矩会越小。
Id>0,随着id的减小，直到id=0，所有的电流都用于q轴，即正交轴，则所有电流都用于产生力矩，使得电流的效率最高。
二、矢量控制原理问题汇总（有霍尔）
1.几点说明：
（1）矢量控制启动永磁电机，会使电机启动脉动比无刷直流电机的启动小，更顺滑；
（2）霍尔传感器主要用于转速的估算，并且在拿到电机时，需要先检测霍尔传感器和转子的相对位置，是否为120度的分布，是否有偏差；
（3）（有传感器的矢量控制）矢量控制的过程：电机三相的线电流通过clerk变换转化为α、β坐标系下的电流，接着通过park变换，转化为d、q坐标系下的电流，然后通过反park变换，转化为α、β坐标系下的电压；然后通过SVPWM，驱动MOS管，实现转速控制；
（4）（无传感器）矢量控制过程：SVPWM控制过程和有传感器的控制过程一致。唯一的区别在于转子位置确定过程。
（5）转子的N极设为d轴，逆时针旋转90°为q轴；
（6）经过clerk变换后，可以将三相电转化为两相电；经过park变换，可以将两相电转化为两相直流量；
（7）电角度=机械角度*极对数；（，例如：极对数为2的电机，电角度为360°，则对应的机械角度为180°。
2.有霍尔传感器的矢量角度估算（角度矫正问题）
包括瞬时矫正、渐进矫正。前者会带来电流的突变，后者不会带来电流突变。
3.SVPWM
3.1算法的实现方式包括：
（1）参考电压矢量的扇区判断；
（2）各个山区非零矢量和零矢量作用时间的计算
（3）各个扇区矢量切换点的确定；
1.转子磁链定义及作用：
异步电机转子是线圈组成的闭合回路，本身不会产生磁场；但是一旦定子上接上三相交流电压以后，形成空间旋转磁场，这样就在转子线圈回路上产生了电流，然后产生了转子磁链。因此转子磁链是由定子磁链而产生的，所以磁场旋转速度就会和定子磁场不同。
作用：转子磁链是矢量控制的一种，矢量控制实质是将交流电动机等效为直流电动机，分别对速度，磁场两个分量进行独立控制，通过控制转子磁链，然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量，经坐标变换，实现正交或解耦控制。
2.电机转矩概念及公式：
电机转矩就是指电机转动的力量大小；
公式：T=9550P/n
P是电机的额定输出功率；n为额定转速
3.转动惯量概念
反应刚体在转动中的惯性
4.电磁转矩概念及公式
电磁转矩是电动机旋转磁场各极磁通与转子电流相互作用而在转子上形成的旋转力矩。是电动机将电能转换成机械能最重要的物理量之一。
当电枢绕组中有电枢电流流过时，通电的电枢绕组在磁场中将受到电磁力，该力与电机电枢铁心半径之积称为电磁转矩。
公式：T=CTΦIa,其中CT为转矩常数，Φ为每极主磁通，Ia为电枢电流。
5.表贴式和内置式的Ld和Lq的关系:
永磁体表贴式图片（Ld=Lq）:
永磁体内置式图片（Ld
存在永磁体的部分，磁导率和空气内的磁导率是接近的。对于表贴式电机，d轴和q轴之间都为铁芯，磁导率一致，因此对应的交直轴电感也一样；对于内置式的，d轴有部分磁场穿过永磁体，使得磁导率下降，磁场减弱，q轴没有穿过永磁体，磁导率较高，使得q轴的电感大于d轴电感。（查到电感正比于磁导率）
6.耦合和解耦的概念
耦合就是指两个或两个以上的体系或两种运动形式间通过相互作用而彼此影响以至联合起来的现象。 解耦就是用数学方法将两种运动分离开来处理问题。
7.电导率和磁导率概念
电导率是用来描述物质中电荷流动难易程度的参数
磁导率同理，表示在空间或在磁芯空间中的线圈流过电流后，产生磁通的阻力或是其在磁场中导通磁力线的能力
8.气隙
就是定转子的间隔。为什么表贴式气隙大，就是自己结构了。这个没什么原因。
9.弱磁能力是什么意思，和气隙的关系
弱磁就是减小磁场的能力。查到当电压增加到限定值时，为提高转速，就要减小励磁磁通，从而增大转速（原理没搞明白）。且需要增大id，减小iq，以维持电压恒定。
由于逆变器直流侧电压达到最大值后会引起电流调节器的饱和，为了获得较宽的调速范围，在基速以上的高速运行时实现恒功率调速，需要对电动机进行弱磁控制。
在忽略定子电阻压降的情况下，电压方程可以简化为：
在PMSM稳定运行时，电压矢量幅值为：
上述两个式子和合并为：
当Lq不等于Ld时，为一个椭圆方程。当Lq=Ld时，和化简为一个圆方程：
以椭圆方程为例，当电流调节器饱和后，定子端电压为us=ulim，易知在一定转速ω下，定子电流只能运行于该椭圆轨迹内，且随着ω的增大，电压极限源会逐渐缩小。
电流极限方程为：
，因此，电机运动的范围如图阴影所示：
如图1-3所示，在达到电压极限圆ω1时，和电流极限圆的交点A1为ω1时刻的电磁转矩。当转速升高后，达到电压极限圆ω2，此刻的电磁转矩从A1点转到了C点，电磁转矩减小。当转速继续升高后，电磁转矩达到了A2点，电磁转矩继续减小。同时可以看到，随着转速的升高，电磁转矩逐渐减小，而电流中直轴电流id逐渐增大（削弱了永磁体磁通），在逆变器容量不变的情况下，达到了弱磁扩速的目的，并且转速越高，输出的转矩会越小。
Id>0,随着id的减小，直到id=0，所有的电流都用于q轴，即正交轴，则所有电流都用于产生力矩，使得电流的效率最高。
二、矢量控制原理问题汇总（有霍尔）
1.几点说明：
（1）矢量控制启动永磁电机，会使电机启动脉动比无刷直流电机的启动小，更顺滑；
（2）霍尔传感器主要用于转速的估算，并且在拿到电机时，需要先检测霍尔传感器和转子的相对位置，是否为120度的分布，是否有偏差；
（3）（有传感器的矢量控制）矢量控制的过程：电机三相的线电流通过clerk变换转化为α、β坐标系下的电流，接着通过park变换，转化为d、q坐标系下的电流，然后通过反park变换，转化为α、β坐标系下的电压；然后通过SVPWM，驱动MOS管，实现转速控制；
（4）（无传感器）矢量控制过程：SVPWM控制过程和有传感器的控制过程一致。唯一的区别在于转子位置确定过程。
（5）转子的N极设为d轴，逆时针旋转90°为q轴；
（6）经过clerk变换后，可以将三相电转化为两相电；经过park变换，可以将两相电转化为两相直流量；
（7）电角度=机械角度*极对数；（，例如：极对数为2的电机，电角度为360°，则对应的机械角度为180°。
2.有霍尔传感器的矢量角度估算（角度矫正问题）
包括瞬时矫正、渐进矫正。前者会带来电流的突变，后者不会带来电流突变。
3.SVPWM
3.1算法的实现方式包括：
（1）参考电压矢量的扇区判断；
（2）各个山区非零矢量和零矢量作用时间的计算
（3）各个扇区矢量切换点的确定；
切换点时间为Ta, Tb, Tc,因此可以确定上图中Tcm1~3时刻，脉冲的发送时间；
（4）使用一定频率的三角波吸纳后与各个扇区矢量切换点进行比较，从而产生变换器所需的PWM脉冲信号；
3.2空间电压所在位置需要采取的开关切换顺序：
每个扇区，都有自己固定的开关切换顺序，另外可分为硬件模式合成和软件模式合成；
三、三相永磁同步电机的矢量控制
3.1 PWSM的滞环电流控制
(1).对于三相PMSM矢量控制技术，通常包括转速控制环、电流控制环和PWM控制算法三个部分；
(2).滞环控制主要执行的是：使用滞环比较器，让所得到的电流在一定范围内波动，尽可能保持电流输出的稳定。让给定值和反馈值进行比较，通过控制桥臂管子的通断，实现正负电流的控制，继而达到控制电流稳定的作用；
(3).缺点：逆变器的开关频率随着电机运行状况的不同而发生变化，其变化范围非常大，运行不规则，输出电流波形脉动较大，且这些变化都会带来噪声。
3.2 PWSM的PI电流控制
(1)包括三个环节：转速环PI调节器（将转速转换为电流）、电流环PI调节器（将电流转换为电压）、SVPWM算法（将得到的ud和uq，使用SVPWM算法，控制触发的脉冲）
切换点时间为Ta, Tb, Tc,因此可以确定上图中Tcm1~3时刻，脉冲的发送时间；
（4）使用一定频率的三角波吸纳后与各个扇区矢量切换点进行比较，从而产生变换器所需的PWM脉冲信号；
3.2空间电压所在位置需要采取的开关切换顺序：
每个扇区，都有自己固定的开关切换顺序，另外可分为硬件模式合成和软件模式合成；
三、三相永磁同步电机的矢量控制
3.1 PWSM的滞环电流控制
(1).对于三相PMSM矢量控制技术，通常包括转速控制环、电流控制环和PWM控制算法三个部分；
(2).滞环控制主要执行的是：使用滞环比较器，让所得到的电流在一定范围内波动，尽可能保持电流输出的稳定。让给定值和反馈值进行比较，通过控制桥臂管子的通断，实现正负电流的控制，继而达到控制电流稳定的作用；
(3).缺点：逆变器的开关频率随着电机运行状况的不同而发生变化，其变化范围非常大，运行不规则，输出电流波形脉动较大，且这些变化都会带来噪声。
3.2 PWSM的PI电流控制
(1)包括三个环节：转速环PI调节器（将转速转换为电流）、电流环PI调节器（将电流转换为电压）、SVPWM算法（将得到的ud和uq，使用SVPWM算法，控制触发的脉冲）
