一、【项目名称】

永磁同步电机 FOC 矢量控制驱动系统

二、【开发团队简介】

主要从事嵌入式控制、电机驱动、电力电子及自动化系统开发，具备较完整的软硬件联合开发经验。

主要开发方向包括：

• 永磁同步电机 FOC 控制；

• BLDC/PMSM 电机驱动；

• SVPWM 调制；

• 三相逆变器控制；

• 电流、速度双闭环控制；

• MATLAB/Simulink 仿真；

• 嵌入式控制程序开发；

• CAN、串口等通信功能；

• 电机控制系统软硬件联调。

能够完成从控制方案设计、仿真验证、控制程序开发到整机调试的完整开发流程。

三、【项目亮点】

本项目完成了一套较完整的永磁同步电机 FOC 驱动控制系统。

主要特点包括：

1. 采用 FOC 矢量控制

相比传统简单换相控制，FOC 能够实现更平滑的电机运行效果，提高转矩控制和速度控制性能。

2. 采用速度环和电流环双闭环控制

系统能够根据目标转速实时调节电机运行状态，并通过电流闭环提高系统动态响应能力和负载变化下的稳定性。

3. 采用 SVPWM 调制

根据控制器输出的目标电压自动计算三相 PWM，占用直流母线电压更加充分，同时能够改善电机电流波形。

4. 支持仿真与实际控制联合验证

首先在 MATLAB/Simulink 中搭建完整电机控制模型，对速度、电流、转矩和 PWM 波形进行分析，再进行嵌入式控制程序开发和实际硬件调试。

5. 具备较好的扩展能力

系统可以继续扩展弱磁控制、MTPA、无位置传感器控制、转矩控制以及模型预测控制等高级算法。

四、【作品简介】

本项目主要用于永磁同步电机的高性能调速与驱动控制。

整个系统包括：

• 电机控制器；

• 三相逆变驱动部分；

• 电流采样模块；

• 转子位置及转速检测；

• FOC 控制算法；

• SVPWM 调制；

• 电流闭环；

• 速度闭环；

• 故障保护及状态监测。

系统运行过程中实时采集电机电流、位置和转速信息，通过 FOC 算法计算电机所需的控制量，再通过 SVPWM 产生三相逆变器驱动信号，实现电机转速和转矩的闭环控制。

项目可应用于：

• 机器人关节驱动；

• 自动化设备；

• 工业伺服系统；

• 风机、水泵；

• 无人设备；

• 电动执行机构；

• 新能源电驱系统；

• 电机控制实验及科研平台。

五、【系统构架图】

 目标转速
                  │
                  ▼
            ┌───────────┐
            │ 速度闭环控制 │
            └─────┬─────┘
                  │
                  ▼
            ┌───────────┐
            │ 电流闭环控制 │
            └─────┬─────┘
                  │
                  ▼
            ┌───────────┐
            │ FOC矢量控制 │
            └─────┬─────┘
                  │
                  ▼
            ┌───────────┐
            │   SVPWM   │
            └─────┬─────┘
                  │
               PWM信号
                  │
                  ▼
           ┌─────────────┐
           │ 三相逆变驱动 │
           └──────┬──────┘
                  │
                  ▼
            永磁同步电机
                  │
           ┌──────┴──────┐
           │             │
        电流采样       转速/位置
           │             │
           └──────┬──────┘
                  │
                  └────→ 控制器反馈 

六、【硬件部分的描述】

硬件系统主要由控制器、功率驱动、电流采样、电压采样、位置检测和通信接口等部分组成。

控制器负责运行 FOC 和 SVPWM 控制算法，根据电流、转速和位置反馈实时调整三相逆变器的 PWM 输出。

功率部分采用三相全桥逆变结构，将直流电转换为可控三相交流电，为永磁同步电机提供驱动。

系统同时设置电流采样、电压采样及转速位置反馈，用于形成完整闭环控制。

在硬件设计过程中重点考虑：

• PWM 驱动时序；

• 上下桥臂死区；

• 电流采样精度；

• 功率器件驱动；

• 电源隔离；

• 过流保护；

• 母线电压监测；

• 控制与功率部分抗干扰。

原理图、PCB 及实物图片可根据实际项目资料上传展示。

七、【主要器件】

主要器件及功能包括：

八、【软件部分的描述】

软件主要由以下几个功能模块组成：

系统初始化
   │
   ▼
PWM及采样初始化
   │
   ▼
获取电流、位置、转速
   │
   ▼
FOC控制算法
   │
   ▼
速度环 / 电流环计算
   │
   ▼
SVPWM调制
   │
   ▼
更新三相PWM
   │
   ▼
故障检测及通信
   │
   └────────循环运行 

软件主要功能包括：

• 电流实时采样；

• 电机位置读取；

• 转速计算；

• FOC 控制；

• SVPWM 输出；

• 电流 PI 控制；

• 速度 PI 控制；

• PWM 死区控制；

• 参数配置；

• CAN/串口通信；

• 过流、过压及异常状态保护。

九、【作品演示】

作品演示可以重点展示以下内容：

1. 电机启动及停止过程；

2. 不同目标转速下的运行效果；

3. 转速动态调整过程；

4. 三相电流波形；

5. PWM 输出波形；

6. 电机正反转控制；

7. 带负载运行效果；

8. Simulink 仿真结果；

9. 实际控制器及功率板运行状态；

10. 上位机实时显示转速、电流及运行状态。

通过演示视频可以直观展示系统从控制算法到实际电机运行的完整效果。