无刷电机FOC控制算法与程序结构解析

"该文档详细介绍了无刷电机的FOC（Field-Oriented Control，磁场定向控制）原理和控制算法，以及程序结构设计。主要内容包括FOC的控制流程、坐标变换、电流采样，以及程序的大循环、串口数据处理、定时器中断处理等模块，涉及电机状态控制、数据采集、故障检测与保护等多个方面。" 本文档深入探讨了无刷电机的FOC控制技术，这是现代电机控制中的关键方法，旨在提高效率和动态响应。FOC的核心在于将三相交流电机的控制转化为直流电机等效控制，通过坐标变换（如Clark和Park变换）来实现。Clark变换将三相电流转换为两相直轴（d）和交轴（q）电流，而Park变换进一步将这两相电流转换到与电机转子磁极轴线对齐的旋转坐标系中。 FOC控制流程主要包括以下几个步骤： 1. 测量电机三相定子电流Ia、Ib、Ic。 2. 应用Clark变换，得到两相时变电流Iα和Iβ。 3. 使用Park变换，将Iα和Iβ转换为旋转坐标系下的Id和Iq。 4. Id对应电机的磁链，Iq与电机转矩相关。通过PI控制器，根据Id和Iq的参考值与实际值的误差计算出电压矢量Vd和Vq。 5. 最后，将Vd和Vq逆变换回三相交流电压，并施加到电机绕组上。 在程序结构部分，文档详细列出了各个子程序，如大循环中的电机状态控制、串口数据处理，以及多个定时器中断服务函数。定时器1中断处理速度捕获和位置检测，定时器0可能用于PWM调制，定时器4则负责数据采集、开关机控制、故障检测与保护。故障检测涵盖通信故障、过欠压保护、Hall传感器故障、过零丢失、堵转保护和过温保护，确保电机安全运行。 串口中断处理模块可能是用于接收和发送控制指令或状态反馈，而比较器中断可能用于检测电机的电气角度，例如通过比较器输出检测电机的反电动势过零点，以实现无传感器FOC中的转子位置估计。 总结起来，该文档提供的信息全面，不仅阐述了FOC控制的基本原理，还详细展示了实现FOC的软件框架，为理解和实施无刷电机的高级控制提供了宝贵的参考资料。