作者簡介：

從事三相異步電機和永磁同步電機的控制開發(fā)工作十余年，精通無感FOC控制。涉及產品包括變頻器，伺服，電動工具，吸塵器，螺旋槳，無人機，空壓機等。功率范圍包括100W~100kW，電壓范圍包括14VDC~660VAC。

從2020年開始在知乎和公眾號做技術分享，一貫的理念是尊重知識，尊重勞動，尊重版權，持續(xù)性輸出價值。期待所有同行獲得足夠的報酬，越來越多人愿意從事電機控制行業(yè)。

在和讀者朋友們的交流中，有很多朋友學習FOC往往有一些誤區(qū)。

有些朋友是從方波過渡到FOC，有些是學習了FOC好幾年，進步很慢。各種誤區(qū)讓大家陷入了瓶頸，久久走不出來。

通過這篇文章，把相關的一些經驗整理出來，供大家參考，希望能幫助到各位少走彎路。

1、把SVPWM當成算法

很多初學者，或者從方波轉FOC的工程師，老是咨詢FOC是如何換向的？FOC的6個管子是怎么開關的？用到了什么算法？

SVPWM對于FOC是很重要的，具有較高的電壓利用率，諧波小。但是SVPWM并不是一類算法，而是一種DC-AC逆變的手段，更歸屬于電力電子的范疇。

看FOC的整體框圖：

FOC框圖

SVPWM輸入是alpha和beta軸電壓，輸出是三相PWM占空比。通俗的說，SVPWM可以當作一個理想電壓源，控制逆變器實現對參考電壓的輸出。我的習慣，SVPWM就當作一個黑盒子，按照電流環(huán)的輸出作為輸入指令，輸出PWM比較值。

基本上市面上的產品以七段式SVPWM為主，除了過調制那部分，其他部分基本是一致的。所以SVPWM并不是FOC最核心的東西，主要精力或者重點應該放在觀測器和環(huán)路上。

至于換向，因為SVPWM的上下橋是加入死區(qū)后互補式的開關邏輯，并不像方波控制，可能出現長時間上下橋都不開的情況，所以FOC并沒有換向這個說法，就是逆變器開關管導通或者續(xù)流二極管續(xù)流，這樣子電流是連續(xù)的。

2、把PI當成算法

很多新手習慣把PI當成算法。

嚴格的來說，PI調節(jié)器是個濾波器或者按照《自動控制原理》的理論，是一個校正環(huán)節(jié)。比如，以電流環(huán)為例：

從上圖可以看出，PI調節(jié)器串聯在電流環(huán)的回路里，通過合理的配置參數，實現對傳遞函數的降階，最后電流環(huán)等效成了一個低通濾波器。

總體來說,PI更多是帶寬的整定，算不上多么高深的算法，主要精力還是放在位置估算之類的觀測器上。

3、不重視MATLAB

很多工作很多年的工程師很反感使用MATLAB，覺得自己電機轉的挺好的，寫寫代碼調調參數電機就轉起來了。當然搞了十幾年還是只會個SMO+PLL。

在開發(fā)新的方法，或者環(huán)路分析對比，參數敏感性分析，MTPA分析，Simulink是非常好用的方法。

結合我個人的經歷來看，如果不堅持使用MATLAB，那么絕對會陷入到調參數的瓶頸中，很難進步。

4、糾結于代碼和資料

很多人一上來就問，有沒有代碼賣？有沒有資料賣？

其實電機控制的核心真的不是代碼，代碼只能輔助你入門。要提高，關鍵是得掌握FOC開發(fā)的一套流程或者方法，補充理論基礎，做仿真，做實驗。買來的代碼如果基本功不夠，根本領會不到代碼的核心思想，關鍵問題還是要打好基本功。

現在浮躁的風氣很嚴重，要么想著轉互聯網拿高薪，要么想拿到代碼快速把電機轉起來。

假設能買到不錯的代碼，把項目做成了。現在技術都是不斷革新的，下一代產品如何開發(fā)呢？存在的問題如何優(yōu)化升級呢？就靠無腦調參數嗎？

這個東西就跟郭靖練降龍十八掌一樣，如果他沒跟江南七怪傻乎乎練了十幾年的基本功，只怕早就走火入魔了。學技術跟學功夫一樣，要走正路，堅持科學的方法打好基礎。走邪路求快只會走火入魔。

資料也一樣，其實我學習用的資料不多，就是四本基礎教材。《電機學》，《電力拖動自動控制系統(tǒng)》，《自動控制原理》，《電力電子技術》。在看書的基礎上，再看一些IEEE文獻和知網文章。這些東西都是開源的，但是很多人想著買點資料一步登天。

很多網上的資料，編寫者都是站在自己的角度總結的，你沒有經歷當時項目的具體問題，是很難體會到資料總結的精髓。這個就跟練功一樣，洪七公說過，貪多嚼不爛。楊過練了一大把神功，但是每樣都不精。直到自己苦練18年原創(chuàng)出了黯然銷魂掌才真正步入頂尖高手的行列。

不用貪圖網上的資料，打好基本功，自己用心去做幾個項目用心總結，付出時間和汗水獲得的東西才是別人拿不走，復制不了的。

5、把電機當成RL

有的工程師分析電機低速性能，比如低速用高頻注入，有人說高頻注入會影響電流上升速度。我說不會影響。因為在電壓足夠用情況下，低速下電流上升的速度取決于電流環(huán)的帶寬，帶寬高，電流上升快。

但是這名工程師振振有詞，說低速下，高頻注入占用了一部分電壓，然后定子電阻的壓降在同樣電流下相同，這樣子用了高頻注入導致電感上的電壓小了，電壓除以電感變小了，導致電流上升率就小了。。。。

當時我看了這個回答真的是內流滿面。。。。完全是按照方波的思路在分析？完完全全把電機當成RL負載啊。

就以這個問題為例，我來解讀如下：

5.1，電機除了RL最重要的就是反電勢，在高速或者動態(tài)下，反電勢的占比是很大的。在分析動態(tài)情況下，千萬不能忽略反電勢的影響。電機絕對不是RL啊，沒有反電勢那磁場干什么用？磁場不起作用哪來的轉矩啊？這是基本的電機模型都沒弄明白。。。要加強基礎啊！

5.2，即使電壓除以電感導致電流上升率低了，就一定導致電流上升慢？電流除了幅值就沒有相位嗎？轉矩是q軸電流產生，你能保證就恰好導致q軸電流上升慢，而不是d軸？電壓和電流就沒有相位，上來除了就是能產生結論？

5.3，電機是個非線性的模型，尤其在FOC控制里，電流，速度，轉矩，這些控制量都是用環(huán)路來實現的。那么分析這些對象要有環(huán)路的概念，環(huán)路決定了上升速度，過沖，穩(wěn)態(tài)誤差等等各種關鍵指標。這些東西不都是《自動控制原理》上的白紙黑字嗎？加強基礎啊。

5.4，這個問題用simulink仿真對比一下不就知道了嗎？就是不愿意用。。。

6、以為滑模或者龍伯格就是萬能的

很多初學者做低壓電機控制出身，看一些芯片公司的文檔入門。這個行業(yè)用的最多的就是滑模或者龍伯格，然后就覺得這個方法是萬能的，是無敵的。。。

SMO框圖

PMSM/BLDC的無感FOC方法，總體有三大類：

分別是基于凸極性的高頻注入，基于磁鏈的模型，基于反電勢的模型。其中滑模或者龍伯格僅僅只是基于反電勢模型里的兩種方法，而且這兩種方法缺陷也很明顯。低速沒有帶載能力，這是基于反電勢模型的通病。

就算是基于反電勢模型的方法，還有基于不同坐標系的拓展反電勢或者其他衍生的方法。

思路要開闊一些，除了滑模還有很多種方法，尤其是不同于工況或者需求要進行調整。

而且龍伯格不適合無感FOC，其最優(yōu)應用場景是電動汽車或者伺服，在知道角度的前提下進行速度估算，這樣子其速度是沒有相位滯后的，很適合高性能場合，魯棒性好。

7、不重視理論基礎

除了以上問題，還有一點就是不愿意看書，不愿意夯實理論基礎。

比如，很多人對帶寬不了解，對Z變換不愿意學習，這是《自動控制原理》上的基礎。

調速范圍不了解，很多工作十幾年的工程師都不知道什么是調速范圍。調速比是最能反應高低速帶載極限的，比如24V/50Hz的電機1Hz帶滿載，和24V/500Hz的電機實現1Hz帶滿載，這難度能一樣嗎

很多人就問，最低幾Hz帶滿載？上述兩個電機都是1Hz帶滿載的話，他們的低速帶載極限是一樣的嗎？

我的建議就是踏踏實實，花個一年時間好好打牢基礎，再去考慮其他的事情。建摩天大樓的前幾年都是在地下默默努力，打好了地基幾天就是一樓層啊。

8、不重視采樣觸發(fā)點和PWM生效機制

這一點是很多工程師容易忽視的，PWM計數器一般是up-down模式。

PWM采樣點配置

在三角波的頂點還是底點采樣？采樣值在什么時候更新？

中斷在什么時候計算結束？PWM比較值在什么時候更新？

雙電阻和單電阻，在采樣配置，PWM比較值生效有什么區(qū)別？

在高開關頻率下，不同的PWM比較值生效機制，對角度估算有什么影響？

以上問題，因為離散采樣和計算造成對實際的估算結果有些影響，并不是算法層面造成的，屬于硬件級的問題。如果不考慮清楚，在高速電機或者單電阻采樣上會有問題，或者增大估算誤差。

最后的話

以上就是我總結的一些FOC學習的誤區(qū)，歡迎大家留言補充。

審核編輯黃宇