各类电机的矢量控制方案有哪些？

1、矢量控制的基本原理，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，将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量，和产生转矩的电流分量分别加以控制。

2、并同时控制两分量间的幅值和相位，即控制定子电流矢量，所以称这种控制方式称为矢量控制方式。

3、简单的说，矢量控制就是将磁链与转矩解耦，有利于分别设计两者的调节器，以实现对交流电机的高性能调速，矢量控制方式有基于转差频率控制的矢量控制方式、无位置传感器矢量控制方式和有位置传感器的矢量控制方式等，这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制。

4、因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。

矢量控制是一种交流电机控制理论，由德国西门子公司的F.Blaschke于1971年提出。

它的基本思想是模仿直流电机的磁场定向方式，将交流电机的定子电流分解为与转子磁链同方向的励磁分量和与磁链方向正交的转矩分量，将励磁分量和力矩分量进行解耦，便于控制器实现，从而实现对交流电机的精确速度和转矩控制。

永磁同步电机矢量控制框图

从图1可以看出，要实现永磁同步电机的矢量控制需要以下几步：

(1)测量流过电机相绕组电流Ia、Ib、Ic;

(2)将Ia、Ib、Ic进行Clark变换到α-β坐标系;

(3)将Ialpha-Ibeta进行Park变换得到Id、Iq

(4)将目标电流和反馈电流进行PI控制得到Vd、Vq

(5)将Vd、Vq进行Anti-Park变换得到Valpha-Vbeta

(6)将得到的Valpha-Vbeta进行SVPWM调制控制，从而得到三相电压输出

从上述的控制描述可以看出，永磁同步电机矢量控制对硬件的要求如下：

图2 永磁同步电机矢量控制硬件要求

其中ADC中需要采集最少两相电流，母线电压Vdc是否采集看应用情况;PWM发波高级定时器需要有三相互补带死区的PWM发波功能;位置检测需要正交编码器检测功能，或者霍尔检测功能，假如使用无传感器控制，则不需要。

永磁同步电机的双闭环控制实现起来并不难，但要把电机控制做的好，需要时间去沉淀。

具有结构简单、体积小、功率密度高、效率高和高等优点，在各种高性能驱动

系统中得到广泛的应用。在PMSM高性能控制中，一般需要在转子轴上安装机械，以测量的转子速度和位置。而对于那些对成本控制较严，不适合使用机械传感器的应用领域中，无传感器控制策略成为研究的热点。Fortior针对PMSM的无传感器推出了高性能的控制器FT3066，以满足不同应用领域的需求。

2. 基于FT3066的SPMSM(Surface PMSM)矢量控制结构及特点

FT3066是高性能PMSM矢量控制专用芯片。图1展示了基于FT3066平台实现的表贴式永磁同步电机

最大转矩/电流控制比控制策略。

图1 表贴式PMSM最大转矩/电流比控制

控制器特点描述如下：

l 无传感器估算算法获得精确的转子位置和速度信息。

l 可靠的启动及角度的软切换处理。

l 转速的无级调速，优良的闭环速度控制性能。

l 优异的转矩控制性能。

l 电流环和速度环路参数易于整定。

l 支持单电阻，双电阻，三电阻电流采样算法，采样电路如图2所示。

l 支持风机应用领域的逆风和顺风启动。

l 支持PWM，模拟调速控制。

l 支持FG输出功能。

l 具有堵转保护，缺相保护，过、欠压保护，过流保护功能。

3. FT3066及周边硬件电路实现

3.1 FT3066控制芯片描述

l 最大108MHZ CPU执行速度。

l 零等待FLASH读写操作。

l 2.6~3.6V电压供电。

l 芯片提供6对带死区控制的专用PWM。

l 2路高速12位的多通道，可灵活配置采样的ADC模块(1MSPS转换率)。

l 丰富的通讯外设接口。

3.2电阻采样电路

FOC矢量控制需要电机电流反馈信息。FT3066可配置两电阻或三电阻桥臂电流采样或单电阻的直流

母线电流采样。电流采样电路的好坏直接影响无传感器算法对转子位置及速度信息估算的结果，进而影响控制性能。FT3066采用如下的电流采样调制电路，根据控制的电机及负载情况，优化调制电路的参数。

图2 电流采样调制电路

3.3 FT3066实现SVPWM调制

SVPWM载波频率可选：12K，16K，18K，20K。在使用过程中，可根据实际应用选择不同载波频率，通

常情况下载波频率越高，电机电磁噪音越小，MOS开关损耗会增加;反之，载波频率越低，电机噪音越大，MOS开关损耗减小。

3.4 FG输出信号

FG是一个反映电动机旋转速度的。如果不使用该功能，可以将其引脚悬空。下图为一个电频

率对应的FG信号输出波形

4. 典型应用

FT3066以其优异的控制性能，可广泛应用于风机、泵类等市场应用。其成功案例有空调风机、油烟机风机、高压风扇、洗涤泵、屏蔽泵等。

5. 总结

FT3066是Fortior推出的高性能电机控制芯片。它采用无传感器磁场定向控制技术和最大转矩/电流比

控制策略，支持两电阻、三电阻桥臂电流采样和单电阻的母线电流采样。具有优良的转速闭环控制和优异的转矩闭环调节效果。具有堵转保护，缺相保护，过、欠压保护，过流保护功能。