电机FOC控制与Simulink电机仿真（上）

引言

随着工业自动化与新能源技术的快速发展，电机控制技术已成为现代工业领域的核心支撑。磁场定向控制（FOC）作为矢量控制的关键技术，通过精确解耦电机励磁与转矩电流，显著提升了电机运行效率与动态响应能力。而电机仿真技术的引入，则为控制算法开发、硬件产品验证与系统优化提供了高效工具。本文将聚焦电机控制核心技术与电机实时仿真平台，解析从控制理论到仿真测试系统实现的关键路径。

电机FOC控制

基本原理

图1：FOC原理

磁场定向控制（FOC）是一种通过精确控制电机的磁场方向和大小，将定子电流分解为产生磁场的励磁电流和产生转矩的转矩电流，分别进行调节以实现电机高效、精确控制的矢量控制技术 。其依赖两个关键的坐标系变换：克拉克变换与帕克变换，实现控制系统解耦。

坐标变换

图2：坐标变换示意图

克拉克变换（Clark Transform）：将三相静止坐标系（ABC）下的电流转换为两相静止坐标系（αβ）下的电流，简化计算。

帕克变换（Park Transform）：进一步将两相静止坐标系（αβ）的电流转换为同步旋转坐标系（dq）下的直轴电流（id​）和交轴电流（iq​）。通过控制id​和iq​，可独立调节电机的励磁和转矩。

电机对比