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引⾔
到此为⽌，永磁同步电机控制相关⽂章已经写了7篇，其中simulink仿真系列⽂章5篇，控制笔记系列⽂章2篇，恍惚间感觉少了⼀篇概论，在此插⼊⼀篇，也算是对⼊坑电机控制⼀年半来的知识梳理。
⽂章⽬录
⼀、同步电机是怎么转起来的
永磁同步电机结构如下：
外围是定⼦绕组，中间为永磁体，设永磁体极对数为np，则定⼦绕组共3*np个，其中每相邻的3个为⼀组对应uvw三相，绕组在空间上均匀分布。为了便于分析电机运⾏原理，对电机结构进⾏简化，假设电机极对数为1，那么电机内部只有三个定⼦绕组，并且它们在空间上间隔120度，可以表⽰如下图：
当uvw三相通电之后，因为电磁感应的原理，空间中将产⽣磁场，三相定⼦产⽣的磁场⽅向与其坐标轴⽅向⼀致，⼤⼩与其电流⼤⼩成正⽐。 当向三相定⼦绕组通⼊相位差为120度的交流电时，三相绕组产⽣的磁场叠加为圆形磁场。具体原理以及动画演⽰见：
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所以同步电机运⾏的本质是静⽌的定⼦产⽣磁场，这个磁场拽着转⼦旋转。
⼆、什么样的旋转磁场效率最⾼
既然永磁同步电机⼯作的本质是定⼦磁场带着作为转⼦的永磁体旋转，那么是不是只要产⽣了旋转磁场就能够让永磁同步电机旋转呢？显然不是，若定⼦磁场旋转频率过⾼，转⼦转了10度，定⼦磁场就已经旋转了180度，那么结果就是转⼦来回震荡，如果定⼦磁场旋转频率更⾼，定⼦就会在更⼩的范围内更快的震荡。
可以想象，只有当旋转磁场旋转频率和转⼦旋转频率保持同步，才能保证电机旋转平稳，电机静⽌的时候不能直接通⼊旋转频率极⾼的磁场，如果电机静⽌时给转⼦极低频率的旋转磁场，让电机慢慢启动，随着电机转⼦的转动慢慢提⾼磁场的频率到⽬标频率，是不是电机就能稳定运⾏呢？答案是肯定
的，恒压频⽐控制(VF控制)就是这种思路，不过考虑到电机⾼速旋转时需要消耗更多能量，这种控制⽅法在提升频率的同时也提升了输⼊电压。
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但是很显然，当负载变动的时候这种⽅法就会出现问题，⽐如轻载运⾏，稳态时磁场和转⼦N极夹⾓1弧度，随着负载加重，磁场和转⼦夹⾓越来越⼤，直到夹⾓为pi/2弧度，磁场做功最⼤，产⽣最⼤转矩，即电机效率最⾼。如果此时继续加⼤负载，磁场和转⼦夹⾓继续变⼤，⽽转矩变⼩，电机将发⽣失步。上图表述了磁场和转⼦夹⾓与磁场利⽤率的⼤致关系。
那么有没有办法让磁场利⽤率始终保持最⾼呢？
想要让定⼦磁场利⽤率最⾼，就要保证定⼦磁场产⽣的⼒全部⽤来拉动转⼦旋转，就是说，合成磁场的⽅向要超前转⼦的⽅向90度，并⼀直保持超前90度。
三、怎么精准控制旋转磁场的⽅向
前⽂提到，想要实现最⾼效率的利⽤旋转磁场就是要保证旋转磁场和转⼦之间的夹⾓始终保持90度，这就要求必须准确的知道转⼦的位置，⼀般来说，电机转⼦的位置可以通过编码器获取，电机编码器有便宜但是分辨率低的霍尔编码器，有分辨率达数千甚⾄上万线的增量式编码器，还有分辨率⾼达2甚⾄2的通信式编码器。通过编码器可以准确的知道转⼦的位置，对于对成本敏感但对精度要求低的场合，可以使⽤位置估计的⽅法获取电机转⼦的位置。
对磁场的控制本质上是对电流的控制，因为磁场是由电流产⽣的。
获取到电机转⼦的位置之后，就可以通过坐标变换的⽅法将电流从以定⼦为基准的uvw坐标系转化到和转⼦⽅向始终⼀致的dq坐标系。在dq坐标系中，电机转矩可以表达为：
T = 3/2pn(Φi + (L - L )i i )
所以通过坐标变换将三相电流转化成了控制电机转矩的q轴电流，与控制励磁磁场的d轴电流，图中θ为电机定⼦u相与转⼦的电⾓度。坐标变换的具体原理以及图⽰参见.
生物教具制作既然说如果让定⼦磁场，也就是输⼊电流，全部⽤来拉着电机转⼦转就能够实现效率最⼤化，那么实现坐标变换后，让电流全部在q轴⽅向就好了，让d轴电流保持为0，对于L =L 的隐极电机，i =0的控制即为最⼩电流转矩⽐控制。
四、怎样调节dq 轴电流
多分力传感器1723e f q d q d q d q d
那么怎么让电流全部在q轴⽅向呢？我们没有办法直接控制电流啊。
⼀般⽽⾔我们驱动电机采⽤的电路拓扑如上图(图⽚来⾃TI应⽤报告ZHCA555)
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我们能够直接控制的只有三个逆变电桥的输出电压，但是拖动电机旋转的磁场是由电流产⽣的，必须 精准的控制电流才能精准的控制定⼦磁场。这时需要，对实际输出电流采样，将反馈电流分解到dq轴后很指令电流不断的⽐较，进⽽调节三相输出电压，使最终的输出电流等于指令电流。
电流调节器可以使⽤PI调节器实现，PI调节器对电机参数不敏感，该调节器假设输出电流随输出电压增加⽽增加，随着输出电压减⼩⽽减⼩。实际⼯作中，输出电流⽐指令电流⼤了就减⼩输出电压，实际电流⽐指令电流⼩了就增⼤输出电压。
五、FOC控制系统框图
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