FOC 电流环PI控制器出来后为什么是电压

时间: 2023-09-28 12:11:06 浏览: 70
FOC(Field Oriented Control,场向量控制)是一种用于交流电机控制的方法。在FOC中,电机的电流和电压是通过对空间矢量进行变换而得到的。因此,在FOC中,电流环的PI控制器输出的是电压值,而不是电流值。 具体来说,在FOC中,电机的电流控制是通过控制电机的磁场实现的。电流环PI控制器的目的是通过控制电机的电流,来控制电机的磁场。而电机的磁场又会影响电机的电压。因此,电流环PI控制器输出的是需要加到电机的电压上,以控制电机的电流。 简单来说,FOC中的电流环PI控制器输出的是需要加到电机的电压上的修正值,以达到控制电机电流的目的。
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永磁同步电机foc控制转速及电流环C代码

以下是一个简单的永磁同步电机FOC控制的转速和电流环的C代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define PI 3.14159265358979 // 定义结构体存储电机参数 typedef struct { double Rs; // 马达定子电阻 double Ld; // 马达定子d轴电感 double Lq; // 马达定子q轴电感 double J; // 马达转动惯量 double P; // 马达极数 double Ke; // 电动势常数 double Kt; // 转矩常数 double Tm; // 额定负载转矩 double rated_speed; // 额定转速 } MotorParam; // 定义结构体存储FOC控制器参数 typedef struct { double Ts; // 采样时间 double Kp; // 比例系数 double Ki; // 积分系数 double Kc; // 当前环PID控制器比例系数 double Kd; // 当前环PID控制器微分系数 double speed_ref; // 目标转速 double current_ref; // 目标电流 double Id; // 直轴电流 double Iq; // 交轴电流 double Ia; // A相电流 double Ib; // B相电流 double Ic; // C相电流 double Va; // A相电压 double Vb; // B相电压 double Vc; // C相电压 double speed; // 实际转速 double theta_e; // 电角度 double theta_m; // 机械角度 double theta_m_old; // 上一次的机械角度 double error_speed; // 转速误差 double error_current;// 电流误差 double integral_speed;// 转速积分 double integral_current;// 电流积分 double u_d; // 直轴电压 double u_q; // 交轴电压 double u_alpha; // α轴电压 double u_beta; // β轴电压 } FOCParam; // 计算矢量旋转 void SVPWM(double u_alpha, double u_beta, double theta_e, double* t1, double* t2, double* t0) { double ta, tb, tc; double ua, ub, uc; double cos_theta = cos(theta_e); double sin_theta = sin(theta_e); ua = u_alpha * cos_theta + u_beta * sin_theta; ub = -u_alpha * sin_theta + u_beta * cos_theta; uc = -ua - ub; ta = (1.0 / sqrt(3)) * (ua - 0.5 * ub - 0.5 * uc); tb = (1.0 / sqrt(3)) * (ub - 0.5 * ua - 0.5 * uc); tc = (1.0 / sqrt(3)) * (uc - 0.5 * ua - 0.5 * ub); *t1 = 0.5 * (1.0 - ta - tb); *t2 = 0.5 * (1.0 - tb - tc); *t0 = 0.5 * (1.0 - tc - ta); } // FOC控制器 void FOCControl(MotorParam* motor, FOCParam* foc) { double omega_r; // 转子电角速度 double T_r; // 电磁转矩 double T_e; // 机械转矩 double theta_r; // 转子电角度 double theta_m; // 机械角度 double dIq; // 交轴电流变化量 double dId; // 直轴电流变化量 double u_alpha, u_beta; double t1, t2, t0; double u_d_old, u_q_old; double Ta, Tb, Tc; // 计算转矩 omega_r = foc->speed / motor->P; T_r = motor->Ke * (foc->Iq * sin(foc->theta_e) - foc->Id * cos(foc->theta_e)); T_e = T_r - motor->Tm; dIq = foc->Ki * foc->Ts * (foc->current_ref - foc->Iq); dId = foc->Ki * foc->Ts * (0.0 - foc->Id); foc->Iq += dIq; foc->Id += dId; // 计算电角度和机械角度 theta_r = foc->theta_e + motor->P * omega_r * foc->Ts; theta_m = theta_r / motor->P; foc->theta_m = fmod(theta_m, 2.0 * PI); if (foc->theta_m < 0.0) { foc->theta_m += 2.0 * PI; } // 转速控制 foc->error_speed = foc->speed_ref - foc->speed; foc->integral_speed += foc->error_speed * foc->Ts; foc->u_q = foc->Kp * foc->error_speed + foc->Ki * foc->integral_speed; foc->u_q = fmax(fmin(foc->u_q, 10.0), -10.0); // 电流控制 foc->error_current = foc->current_ref - foc->Iq; foc->integral_current += foc->error_current * foc->Ts; foc->u_d = foc->Kp * foc->error_current + foc->Ki * foc->integral_current; foc->u_d = fmax(fmin(foc->u_d, 10.0), -10.0); // 转换到直交坐标系 u_alpha = foc->u_d * cos(foc->theta_e) - foc->u_q * sin(foc->theta_e); u_beta = foc->u_d * sin(foc->theta_e) + foc->u_q * cos(foc->theta_e); // 计算SVPWM波形 SVPWM(u_alpha, u_beta, foc->theta_e, &t1, &t2, &t0); // 更新电压 foc->u_alpha = u_alpha; foc->u_beta = u_beta; // 计算电流 Ta = motor->Kt * (t1 - 0.5 * t2 - 0.5 * t0); Tb = motor->Kt * (t2 - 0.5 * t0 - 0.5 * t1); Tc = motor->Kt * (t0 - 0.5 * t1 - 0.5 * t2); foc->Ia = Ta / motor->Ke; foc->Ib = Tb / motor->Ke; foc->Ic = Tc / motor->Ke; // 计算电角度 foc->theta_e += omega_r * foc->Ts; // 保存直轴电压 u_d_old = foc->u_d; u_q_old = foc->u_q; // 计算直轴电压 foc->u_d = foc->Kp * (foc->Id - (motor->Ld / motor->Rs) * foc->Ia) - foc->Kc * (foc->u_d - u_d_old) / foc->Ts; foc->u_d = fmax(fmin(foc->u_d, 10.0), -10.0); // 计算交轴电压 foc->u_q = foc->Kp * (foc->Iq - (motor->Lq / motor->Rs) * foc->Ib) - foc->Kc * (foc->u_q - u_q_old) / foc->Ts; foc->u_q = fmax(fmin(foc->u_q, 10.0), -10.0); // 更新电流 dIq = foc->Ki * foc->Ts * (foc->current_ref - foc->Iq); dId = foc->Ki * foc->Ts * (foc->u_d - foc->Id); foc->Iq += dIq; foc->Id += dId; } // 主函数 int main() { MotorParam motor; FOCParam foc; // 初始化电机参数 motor.Rs = 1.0; motor.Ld = 0.01; motor.Lq = 0.02; motor.J = 0.1; motor.P = 4; motor.Ke = 0.1; motor.Kt = 0.1; motor.Tm = 0.0; motor.rated_speed = 2000.0; // 初始化FOC控制器参数 foc.Ts = 0.0001; foc.Kp = 0.1; foc.Ki = 50.0; foc.Kc = 0.1; foc.Kd = 0.0; foc.speed_ref = 1000.0; foc.current_ref = 1.0; foc.Id = 0.0; foc.Iq = 0.0; foc.Ia = 0.0; foc.Ib = 0.0; foc.Ic = 0.0; foc.Va = 0.0; foc.Vb = 0.0; foc.Vc = 0.0; foc.speed = 0.0; foc.theta_e = 0.0; foc.theta_m = 0.0; foc.theta_m_old = 0.0; foc.error_speed = 0.0; foc.error_current = 0.0; foc.integral_speed = 0.0; foc.integral_current = 0.0; foc.u_d = 0.0; foc.u_q = 0.0; foc.u_alpha = 0.0; foc.u_beta = 0.0; // 模拟FOC控制 for (int i = 0; i < 10000; i++) { FOCControl(&motor, &foc); foc.speed = motor.rated_speed * motor.P * (foc.theta_m - foc.theta_m_old) / (2.0 * PI * foc.Ts); foc.theta_m_old = foc.theta_m; printf("%lf,%lf,%lf,%lf\n", foc.speed, foc.current_ref, foc.Iq, foc.u_q); } return 0; } ``` 这段代码实现了一个简单的FOC控制器,包括转速和电流环控制。在`FOCControl`函数中,我们首先计算电机转矩和角度,然后进行转速和电流控制,最后计算SVPWM波形,更新电压和电流。在主函数中,我们模拟了10000个采样周期,每个周期的时长为0.0001秒,输出了转速、目标电流、实际电流和交轴电压。 需要注意的是,这段代码仅供参考,实际应用中需要根据具体电机和控制器的参数进行修改和优化。

foc控制 simulink

FOC(Field Oriented Control,场向控制)是一种用于永磁同步电机(PMSM)的控制策略,目的是使电机的性能和效率达到最优。 在Simulink中实现FOC控制需要以下步骤: 1. 建立电机模型:首先需要使用Simulink中的模块建立电机模型。可以选择使用电机参数和传递函数来表示电机的动态特性。 2. 设计闭环控制器:FOC是一种闭环控制策略,因此需要设计电流环和速度环的控制器。通常使用PI控制器来实现闭环控制,根据电机的特性和性能要求进行参数调整。 3. 电压转换:FOC控制根据电机的转速和转子位置计算合适的电压矢量。通过正弦波PWM方法将计算得到的电压转换为实际输出的电压信号,驱动电机使其按照预期的速度和位置运行。 4. 实时仿真和调整:在Simulink中,可以通过设置仿真参数、调整控制器参数等来进行实时仿真和调整。通过观察电机的响应和性能指标,不断调整控制器参数,直到达到期望的控制效果。 FOC控制是一种高级的控制策略,可以实现高效、高精度的电机控制。通过Simulink平台,可以方便地建立电机模型、设计控制器、进行实时仿真和调整。这样可以加快FOC控制系统的开发过程,并且使系统参数的调整更加简单和灵活。

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