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    FOC(Field-Oriented Control),即磁場定向控制,也稱矢量變頻,是以數學、物理理論為基礎,對電機磁場矢量進行精確控制的電機高級控制算法。FOC電機控制中涉及數學、物理、自動控制、數字信號處理等學科的內容,包含了如轉子定位、轉子位置估算、PID控制、電壓補償等算法,而且對硬件的要求也較高。

    那么既然FOC實現起來這么麻煩,為什么還要選擇FOC作為電機控制方案呢?這就要說到FOC得天獨厚的優勢了。

    節能

    FOC可以對電機的定子磁場矢量進行精確的控制,使得定子與轉子的磁場始終保持90°,即電機時刻輸出最大轉矩。由于電機線圈電流大部分用于產生有效轉矩,電機運行效率得到最大提升,高于異步電機的2倍以上。另外,極大的調速范圍,也使得電機可以在各個功率范圍內運行,節約了電機頻繁啟動關閉的能耗?!癤X變頻空調,每晚只要一度電”就是歸功于FOC的節能優勢。

    安靜

    3相電流正弦變化,電流諧波引起的電流噪聲極小,而且電機轉矩波動小,機械受力不突變,噪聲小。在一些應用中,噪聲很大程度上決定了產品的檔次,FOC控制方式安靜的優勢便可大顯身手。

    無級調速

    FOC能夠對電機電流的大小進行精確的控制,因此電機轉速一般可實現5%~100%無級可調。例如,相信很多人在使用傳統電風扇的時候都會遇到這樣的問題:1檔風太小,2檔風太大,最后只能把風扇開到2檔,再把風扇移遠一點,既費電也麻煩。如果是FOC變頻控制的話,1檔太小,可調到1.5檔,1.5檔太小,可以調到1.3檔,無極調速可以完美解決這個問題。

    動態響應快

    FOC直接控制轉矩,實現最大轉矩輸出,且能輸出正負轉矩,使得整個系統具有很快的動態響應。一定范圍內的負載變化,電機能迅速響應。極快的動態響應,不但可以保持平穩的轉速,還可以使得電機的加減速性能發揮極致。

    壽命長

    FOC電機控制采用電子換向技術,無電刷老化問題,而且電機轉矩波動小,軸承壽命更長。對于無傳感器的電機應用來說,避免了傳感器損壞或失效的風險,使得產品的整體壽命增長。

    保護機制健全

    FOC電機方案中,過壓、欠壓、過流、過溫、缺相、堵轉各種保護一應俱全,使得電機發生故障的時候,產品能進行相應的保護,大大降低了安全事故的發生概率。

    控制多樣化

    FOC可控制電機轉矩、速度、功率,適合不同的應用場合。

    由于FOC的優勢明顯,目前已在很多應用上逐步替代傳統的控制方式,在運動控制行業中備受矚目。

    2015-12-08

    FOC的優勢

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