FOC（field-oriented control）為磁場導(dǎo)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(dá)的技術(shù)，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(dá)的輸出。其特性是可以個(gè)別控制馬達(dá)的的磁場及轉(zhuǎn)矩，類似他激式直流馬達(dá)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表示，因此稱為矢量控制。

　　達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)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(xué)的維爾納·萊昂哈德（Leonhard further）進(jìn)一步開發(fā)磁場導(dǎo)向控制的控術(shù)，因此交流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器開始有機(jī)會(huì)取代直流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器。

　　當(dāng)時(shí)微處理器尚未商品化，但已經(jīng)出現(xiàn)泛用的交流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)時(shí)相較于直流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器，交流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器的成本高、架構(gòu)復(fù)雜，而且不易維護(hù)。而當(dāng)時(shí)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(yīng)用在交流馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器中。

　　派克變換一直被用在同步馬達(dá)及感應(yīng)馬達(dá)的分析及研究，是了解磁場導(dǎo)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(jì)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(dá)有關(guān)的微分方程，由變系數(shù)微分方程變成“時(shí)不變”系數(shù)的微分方程。

　　矢量控制可以適用在交流感應(yīng)馬達(dá)及直流無刷馬達(dá)，早期開發(fā)的目的為了高性能的馬達(dá)應(yīng)用，可以在整個(gè)頻率范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)、馬達(dá)零速時(shí)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(dá)，矢量控制可配合交流馬達(dá)使用，馬達(dá)體積小，成本及能耗都較低，因此開始受到產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。矢量控制除了用在高性能的馬達(dá)應(yīng)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(shù)是FOC（（Field Oriented Control），也就是業(yè)界通稱的磁場導(dǎo)向控制或磁束向量控制。愈來愈多的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器採用磁場導(dǎo)向控制，因?yàn)樗勺岏R達(dá)在任何時(shí)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(dòng)態(tài)反應(yīng)，能夠達(dá)到非常精準(zhǔn)的可變速度之控制，還有更低的扭力漣波（ripple），在馬達(dá)啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、和停止時(shí)可提供一致和穩(wěn)定的馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　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(dǎo)線在磁場中滿足左手定則，會(huì)受到一個(gè)力的作用。PSMS電機(jī)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(dòng)的電流可以合成一個(gè)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(biāo)轉(zhuǎn)換技巧，可以將此電流向量映射到兩軸旋轉(zhuǎn)座標(biāo)中。如果此兩軸座標(biāo)也同樣以角速度ω旋轉(zhuǎn)，則在此座標(biāo)中電流向量可視為是靜止的；換言之，電流向量在此座標(biāo)中是直流量，既然是直流量，這樣就可讓馬達(dá)轉(zhuǎn)矩與電流成正比例關(guān)係，但還需要滿足一些條件，包括馬達(dá)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(dá)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(dá)般的簡易且精準(zhǔn)。

　　工作原理圖

　　1、采集到兩相電流

　　２、經(jīng)過clarke變換后得到兩軸正交電流量，

　　３、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(guān)，Id與磁通有關(guān)。在實(shí)際控制中，常將Id置為０。得到的這兩個(gè)量不是時(shí)變的，因此可以單獨(dú)的對(duì)這兩個(gè)量進(jìn)行控制，類似直流量控制一樣。而不需要知道具體要給電機(jī)三相具體的電壓為多少。

　?。?、將第３步中得到的Iq與Id量分別送進(jìn)PI調(diào)節(jié)器，得到對(duì)應(yīng)的輸出Vq和Ｖd;

　　5、通過傳感器得到電機(jī)轉(zhuǎn)過的角度。

　?。?、進(jìn)行逆park變換，得到二軸電流量。

　?。?、對(duì)第６步中的Va，Vb進(jìn)行逆clarke變換，得到實(shí)際需要的三相電壓輸入給逆變電橋，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。