
FOC(field-oriented control)為磁場(chǎng)導向控制,又稱(chēng)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(shù),利用調整變頻器的輸出頻率、輸出電壓的大小及角度,來(lái)控制馬達的輸出。其特性是可以個(gè)別控制馬達的的磁場(chǎng)及轉矩,類(lèi)似他激式直流馬達的特性。由于處理時(shí)會(huì )將三相輸出電流及電壓以矢量來(lái)表示,因此稱(chēng)為矢量控制。
達姆施塔特工業(yè)大學(xué)的K. Hasse及西門(mén)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(xué)的維爾納·萊昂哈德(Leonhard further)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)磁場(chǎng)導向控制的控術(shù),因此交流馬達驅動(dòng)器開(kāi)始有機會(huì )取代直流馬達驅動(dòng)器。
當時(shí)微處理器尚未商品化,但已經(jīng)出現泛用的交流馬達驅動(dòng)器。當時(shí)相較于直流馬達驅動(dòng)器,交流馬達驅動(dòng)器的成本高、架構復雜,而且不易維護。而當時(shí)的矢量控制需要許多傳感器及放大器等元件,因此無(wú)法將矢量控制應用在交流馬達驅動(dòng)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(chǎng)導向控制最需要知道的概念。這個(gè)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(guān)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(guān)的微分方程,由變系數微分方程變成“時(shí)不變”系數的微分方程。
矢量控制可以適用在交流感應馬達及直流無(wú)刷馬達,早期開(kāi)發(fā)的目的為了高性能的馬達應用,可以在整個(gè)頻率范圍內運轉、馬達零速時(shí)可以輸出額定轉矩、且可以快速的加減速。不過(guò)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(kāi)始受到產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。矢量控制除了用在高性能的馬達應用場(chǎng)合外,也已用在一些家電中。