如果你使用磁场定向控制，就宣传一下吧。许多伺服系统制造商为无刷伺服电机提供了磁场定向控制或矢量控制，但是很少将其用于感应电机。

　　磁场定向控制（Field-Oriented ControlCONTROL ENGINEERING China版权所有,  FOC）, 有时也称之为磁束矢量控制——是一种能够使永磁同步电机（或无刷伺服电机）在整个速率范围内获得最高性能的方法。FOC算法模拟直流电机的力矩发生效用并可以实现线性力矩控制。
　　FOC算法在30多年前由Siemens的Felix Blaschke 首次提出，人们更多地会将它与感应电机相联系，事实上FOC算法被很多厂家用于无刷伺服电机，只是未被广泛宣传。
 
　　获得最高性能
　　在Bosch Rexroth 公司电气驱动与控制部www.cechina.cn，基于FOC的数字驱动器被看作直流无刷电机（和其他种类电机）的“标准”驱动 ，它可以满足更高定位精度，功率密度www.cechina.cn，速度和效率的要求，像梯形或正弦转换，这些是用传统控制方式无法做到的。
　　“通过磁场定向控制，对电流矢量做最优化控制，可获得最低损耗下的最大力矩，”元器件销售经理Peter Fischbach说，“在电压限制范围内磁场弱化时，使用传统的控制方式是不能安全操作的。”
　　Fischbach总结了FOC 的各种优势，它克服了早期控制方式的固有局限性。Bosch Rexroth 公司的最新FOC设计，第5代多变量电流控制系统，据说可提供低速（低至0rpm）大力矩（小于0.5%的力矩波动）；即使在高速时也保持高效率；在电压限制范围内磁场弱化时可完全控制。对于FOC的其他优势，他也举例：
　　· 力矩和电流响应时间小于0.2ms；
　　· 电流控制器带宽大于2000Hz。
　　Copley Controls Corp公司运动产品技术总监Charles Rollman将FOC算法与正弦变换区分了开来（看“可供选择的方案”段）。在正弦变换方式中，通过正弦波形调整控制器电流，在电机定子中产生旋转磁场；但是，他解释说，正弦频率是受速度限制的。更高频率将会导致电流相位的滞后，引起磁场的位置不准，从而使电机发热，限制速度。
　　在电机转子的d-q坐标系中，理想地确定了向量大小和相对于转子的积分方向（90度）--与旋转无关，而FOC对电流空间矢量的直接控制解决了正弦变换的问题。 Rollman说 ：“PI控制器在直流而不是正弦信号下工作。通过磁场定向控制，电流控制质量在很大程度上已经不受电机速度的影响。”
　　为了实现FOC算法，必须进行复杂的计算，转换不同的坐标系。在用两个PI控制器处理标准电机电流时，先要把电流从电机绕组的三相静态坐标系计算转换到两轴的旋转d-q坐标系（看FOC图表）。Rollman 解释说，处理直流元件的一个控制器被减小到零，使得电流空间矢量只是在要求的积分方向上。第二个PI控制器处理电流的积分部分并且响应力矩要求。
　　两个PI控制器的输出信号代表了与电机转子相关的电压空间矢量。通过一系列的逆变换，可将这些信号还原到定子坐标系，作为三相PWM调节器输出。FOC 的成功取决于能否有效地将信号转换。 Rollman认为高性能的处理器是能够做到的。近几年数字信号处理器（DSP）的广泛使用促进了FOC 在伺服系统中的应用。
　　要强调的是在FOC和正弦变换时控制工程网版权所有，进行电流控制和变换处理的顺序具有重要差别，Rollman解释说，在FOC中，先进行PI电流控制，接着进行快速变换处理。而正弦变换与之相反。“因此PI控制器与随时间变化的电流和电压相孤立www.cechina.cn，并且该系统不受PI闭环控制带宽和相位改变的限制。”他说。

图1：Bosch Rexroth在其数字智能驱动系统中采用FOC优化金属切割过程的精度。

　　安静地工作
　　Siemens同样宣传FOC在永磁同步伺服系统中的应用，但不是很夸大它的作用。
　　Siemens Energy & Automation运动控制驱动器和电机产品经理Martin Gertz解释说:“将随时间变化的三相定子系统转换为不随时间变化的d-q坐标系，在此基础上建立磁场定向控制。”这个旋转系统有两个正交的电流向量，一个向量与转子磁场平行，另一个向量与转子磁场正交。因为只有后面一个向量产生有用力矩，所以平行向量被调节为零，并且空间向量被保持在积分方向。Gertz 说：“最后再逆转换到三相系统，就可以通过脉宽调制得到没有空间向量相位差的定子正弦电流。”
　　Siemens的Simovert MasterDrives Mo