FOC（field-oriented control）為磁場導向控制，又稱為矢量控制（vector control），是一種利用變頻器（VFD）控制三相交流馬達的技術，利用調(diào)整變頻器的輸出頻率、輸出電壓的大小及角度，來控制馬達的輸出。其特性是可以個別控制馬達的的磁場及轉(zhuǎn)矩，類似他激式直流馬達的特性。由于處理時會將三相輸出電流及電壓以矢量來表示，因此稱為矢量控制。

　　達姆施塔特工業(yè)大學的K. Hasse及西門子公司的F. Blaschke分別在1968年及1970年代初期提出矢量控制的概念。Hasse提出的是間接矢量控制，Blaschke提出的是直接矢量控制。布倫瑞克工業(yè)大學的維爾納·萊昂哈德（Leonhard further）進一步開發(fā)磁場導向控制的控術，因此交流馬達驅(qū)動器開始有機會取代直流馬達驅(qū)動器。

　　當時微處理器尚未商品化，但已經(jīng)出現(xiàn)泛用的交流馬達驅(qū)動器。當時相較于直流馬達驅(qū)動器，交流馬達驅(qū)動器的成本高、架構(gòu)復雜，而且不易維護。而當時的矢量控制需要許多傳感器及放大器等元件，因此無法將矢量控制應用在交流馬達驅(qū)動器中。

　　派克變換一直被用在同步馬達及感應馬達的分析及研究，是了解磁場導向控制最需要知道的概念。這個概念是羅伯特·派克（Robert Park）在1929年的論文中提出的。派克變換被列為二十世紀發(fā)表電力電子相關論文中，第二重要的論文。派克變換的重要性是可以將馬達有關的微分方程，由變系數(shù)微分方程變成“時不變”系數(shù)的微分方程。

　　矢量控制可以適用在交流感應馬達及直流無刷馬達，早期開發(fā)的目的為了高性能的馬達應用，可以在整個頻率范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)、馬達零速時可以輸出額定轉(zhuǎn)矩、且可以快速的加減速。不過相較于直流馬達，矢量控制可配合交流馬達使用，馬達體積小，成本及能耗都較低，因此開始受到產(chǎn)業(yè)界的關注。矢量控制除了用在高性能的馬達應用場合外，也已用在一些家電中

　　VFD-VE系列的向量控制核心技術是FOC（（Field Oriented Control），也就是業(yè)界通稱的磁場導向控制或磁束向量控制。愈來愈多的馬達驅(qū)動器採用磁場導向控制，因為它可讓馬達在任何時刻都在最佳的扭力之下工作，所以可獲得更高的效率，它具有更好的動態(tài)反應，能夠達到非常精準的可變速度之控制，還有更低的扭力漣波（ripple），在馬達啟動、運轉(zhuǎn)、和停止時可提供一致和穩(wěn)定的馬達轉(zhuǎn)動。

　　矢量控制的由來

　　先簡單說明一下什么是矢量控制。原理是通電導線在磁場中滿足左手定則，會受到一個力的作用。PSMS電機的轉(zhuǎn)子為永磁鋼，定子為幾

　　FOC的基本控制塬理是在叁相定子側(cè)流動的電流可以合成一個等效的合成電流向量，它的旋轉(zhuǎn)角速度就是輸入電源的角頻率ω。透過座標轉(zhuǎn)換技巧，可以將此電流向量映射到兩軸旋轉(zhuǎn)座標中。如果此兩軸座標也同樣以角速度ω旋轉(zhuǎn)，則在此座標中電流向量可視為是靜止的；換言之，電流向量在此座標中是直流量，既然是直流量，這樣就可讓馬達轉(zhuǎn)矩與電流成正比例關係，但還需要滿足一些條件，包括馬達的轉(zhuǎn)子磁通必須與圖中的d軸重合，而且電流向量的d軸分量必須維持為定值。滿足以上的條件后，交流馬達的轉(zhuǎn)矩將與定子電流成正比，所以控制定子電流的向量值就可以像控制直流馬達般的簡易且精準。

　　工作原理圖

　　1、采集到兩相電流

　?。?、經(jīng)過clarke變換后得到兩軸正交電流量，

　?。?、經(jīng)過旋轉(zhuǎn)變換后得到正交的電流量 Id、Iq，其中Iq與轉(zhuǎn)矩有關，Id與磁通有關。在實際控制中，常將Id置為０。得到的這兩個量不是時變的，因此可以單獨的對這兩個量進行控制，類似直流量控制一樣。而不需要知道具體要給電機三相具體的電壓為多少。

　　４、將第３步中得到的Iq與Id量分別送進PI調(diào)節(jié)器，得到對應的輸出Vq和Ｖd;

　　5、通過傳感器得到電機轉(zhuǎn)過的角度。

　　６、進行逆park變換，得到二軸電流量。

　　７、對第６步中的Va，Vb進行逆clarke變換，得到實際需要的三相電壓輸入給逆變電橋，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動。