在继续阅读前,请确保已经理解《从零开始实现stm32无刷电机FOC》系列的内容。

引入:

前系列中,暂时简单地认为通过PWM占空比向绕组线圈施加电压就会直接产生对应的电流,将绕组线圈当做纯电阻分析合成的线圈磁矢量。实际上无刷电机(永磁同步电机)是一个比较复杂的情况,举两个明显的例子:

  • 绕组线圈是带电阻的电感,三个线圈还是间隔120°放置的,并不是间隔90°放置的,会产生互感
  • 在电机旋转时,转子永磁体在转,绕组线圈相当于在切割永磁体产生的磁感线,这会在线圈上产生感应电动势,影响绕组电流

总之,电机内部具有复杂的电磁环境,绕组电压矢量与绕组电流矢量的方向是不一致的,受到电感影响施加在绕组线圈的电压并不会简单地产生电流,而真正决定磁场的是电流。
要了解无刷电机的进阶知识,必须先搞明白电机内部的电磁数学模型,要知道施加到线圈上的电压都去哪了,这个模型一般称为永磁同步电机数学模型。

我个人总结来看,电机控制知识点分为三大块:

  • 模型
    指的是永磁同步电机数学模型,专注与电机定子绕组线圈的电磁关系,为后续控制算法提供数学模型基础,包括SVPWM模型,abc轴、 α β \alpha\beta αβ轴、dq轴线圈的电压方程,等等。
  • 算法
    专注于如何实现想要的功能,例如常见的PID控制算法,无感FOC用到的各种观测器:滑模观测器、扩展卡尔曼观测器等等。
  • 参数整定
    实现算法后,算法内的参数如何取值的问题,这个涉及自动控制理论。

以上内容细节目前不需要看明白,但是确定的是其中的基础概念是必须要理解的。

基础知识要求:
  • 知道什么是导数
  • 高中阶段电磁学习经历
该系列的内容:
  • 一些电磁学名词概念
  • 永磁同步电机内部电感情况

随着难度逐渐加大,进阶部分数学推导会越来越多,我尽量不突然抛出一个公式定义,但还请做好心理准备。

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