【文章分享】FOC技术跟普通马达驱动技术的对比

电机控制

1、FOC技术与普通马达驱动技术的优势
无刷直流电机（BLDC）既继承了直流电机良好的调速性能,能够在重负载的情况下,实现均匀、平滑的无级调速,又避免了传统的有刷直流电机进行电刷摩擦换向所导致的电机接触不良、不发电等一系列问题,因此越来越受到人们的关注。
目前市场主流的无刷直流电机的控制方式有3种：FOC、方波控制(也称为梯形波控制、120°控制、6步换向控制)和正弦波控制，三种控制方式各有优势。
方波控制方式的优点是控制算法简单、硬件成本较低，使用性能普通的控制器便能获得较高的电机转速。而缺点是转矩波动大、存在一定的电流噪声、效率达不到最大值，所以方波控制适用于对电机转动性能要求不高的场合。
　　正弦波控制实现了电压矢量的控制，间接实现了电流大小的控制，但是无法控制电流的方向。FOC控制方式可以认为是正弦波控制的升级版本，实现了电流矢量的控制，也即实现了电机定子磁场的矢量控制。
　　FOC控制按照电机有无传感器(一般为编码器)来区分可以分为有感FOC和无感FOC，前者通过传感器反馈电机转子的位置信息，控制相对简单，但对控制性能要求较高。后者由于电机不带任何传感器，所以在控制中需要通过采集电机相电流，使用位置估算算法来计算转子位置，所以控制难度较大，但是它可以避免传感器故障的风险，并且省去了传感器的成本，同时简化了电机与驱动板间的布线。
　　大量的电机控制应用一直在持续不断地寻求提高效率同时降低系统成本的方法，这是两个推动改进现有电机控制技术的主要因素，所以在中、低成本应用中，效率是使得FOC比标量和梯形控制方法更受欢迎的另一个原因。

2、FOC技术的市场趋势
大量的电机控制应用一直在持续不断地寻求提高效率同时降低系统成本的方法，FOC(Field-OrientedControl，磁场定向控制)因此在运动控制行业备受瞩目，如今已在诸多应用场合逐步替代传统的控制方式。目前，FOC技术已完美匹配BLDC电机，随着MCU国产化进程加快，无感FOC将逐渐普及开。
众所周知，无刷电机替代传统的有刷电机是大势所趋，特别是在微处理器性能提升与成本下降的基础上与国家政策倾向，更多的应用即将转入到无刷领域实现产品升级更新。

FOC也称矢量变频，它可以精确地控制磁场大小与方向，使电机转矩平稳、噪声小、效率高，并且具有高速的动态响应，所以近年来FOC在中低成本、无刷电机应用中广受市场欢迎。目前FOC已在很多应用上逐步替代传统的控制方式，在运动控制行业中备受青睐。

一直以来，电机控制都不是电子工程师的重点领域，许多开发人员因缺乏经验或专业知识而无法轻松设计出必要的控制电路。所以BLDC电机的研发需要额外的时间和技术支持，而这意味着需要更长的开发周期及更高的系统成本，这也是使系统制造商更难以从熟悉的 AC 电机过渡到 BLDC电机的主要原因。

比如在电动车应用领域，虽说传统的控制器生产厂家已经意识到市场发展的方向，但原有的技术班底尚无能力吃透FOC软件核心算法，所以在相对较低端的2轮车、3轮车(包括助力车、老年代步车等)等领域难以见到较为成功的产品推广，而在高端电动4轮车(电动轿车、电动观光车)市场，见到更多的是国外的优秀产品和国内厂家的粗制滥造的控制总成。

不过，尽管电控长久以来都是中国电子工程师的软肋，但中国企业并不因控制技术难点而沉浸在传统AC电机研发中，近年来关于FOC电机研制在不断推进，空调、无人机、机器人、医疗设备、数控机床等多领域都广泛运用到FOC技术，FOC电机市场渗透率逐年增涨。