FOC(磁场定向控制)与PWM(脉宽调制)是电机控制领域的两种核心技术,FOC通过矢量控制实现精准力矩调节,PWM则通过脉冲宽度调制控制功率输出,两者常结合使用实现高效能驱动,霍尔元件获取转子位置,FOC算法通过SVPWM模块输出PWM波形,形成互补技术链,Clark变换:将三相电流(ABC坐标系)转换为两相静止坐标系(α-β轴)Park变换:将α-β轴电流转换为旋转的d-q坐标系(与转子磁场同步),分离出d轴(励磁)和q轴(转矩)电流,优势:高精度、高效率、宽调速范围,适合伺服系统,挑战:依赖电机参数(电感、电阻)高性能MCU/DSP实现实时控制。

FOC控制的具体实现步骤
坐标变换
Clark变换:将三相电流(ABC坐标系)转换为两相静止坐标系(α-β轴)。
Park变换:将α-β轴电流转换为旋转的d-q坐标系(与转子磁场同步),分离出d轴(励磁)和q轴(转矩)电流。
电流闭环控制
通过PI控制器分别调节d轴和q轴电流,使其跟踪目标值。
d轴电流通常设为0以保持磁场恒定(弱磁控制时例外),q轴电流直接决定输出转矩。
反Park变换
将控制后的d-q轴电压转换回α-β静止坐标系。
空间矢量调制(SVPWM)
将α-β坐标系电压转换为三相PWM信号,驱动逆变器开关,生成所需电压矢量。
转子位置检测
有传感器:通过编码器或霍尔元件获取转子位置。
无传感器:利用反电动势或观测器算法(如滑模观测器)估算位置。
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核心优势与挑战
优势:高精度、高效率、宽调速范围,适合伺服系统、电动汽车等高要求场景。
挑战:依赖电机参数(电感、电阻),需高性能MCU/DSP实现实时控制。
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