2-FOC控制

三向電機，分別為UVW三向，角度互差120度。若使用BLDC控制方法，如下圖每次換向增加60度，轉子只能到達六個位置，所以六步換向時會有振動。使用FOC控制方法可以讓轉子到達任意角度，所以運作起來會更加平滑。

如果想到達40度的位置，只需要在0度方向通電一段時間，在60度方向通電一段時間，再在空矢量的狀態下通電一段時間（全橋000或111的位置為空矢量，空矢量的長度用來調整扭力。若想到達其他角度，只需改變0度和60度的通電長度比例。

要讓磁場旋轉起來，就需要輸入正弦電壓，但我們輸入的是直流電，我們馬上想到可以使用PWM波。透過不斷改變PWM脈寬就可以模擬正弦電壓，體現在電流上則為正弦電流。

下圖為一個完整的FOC流程圖：

我們先來看正向通路：輸入和與下文反饋通路採樣得到的電流 和 進行PID控制輸出 和 （輸入的 通常為0， 前通常還需要接入一個速度PID構成速度環），再透過反Park變換轉換成 和 ，透過SVPWM模組控制定時器產生六路互補的PWM訊號，最後使用PWM訊號控制全橋MOS管的通斷，產生三向電壓使馬達轉動。

再來看回授通路：透過採樣電阻來擷取任意兩相電流，根據基爾霍夫電流定律可以算出第三相電流，將三向電流經由Clark變換轉換成 和，再透過Park變換轉換成 和 ，作為回授傳入PID控制器構成電流環。

上圖的Park變換和反Park變換需要目前的角度作為輸入；速度PID需要速度作為回饋。所以需要獲得馬達的速度與角度。角度和速度的獲取方法分為有感和無感。有感方式使用霍爾元件（Hall Sensor），安裝在馬達上就可以偵測馬達磁鐵的位置。無感使用觀測器（observer）獲得角度速度訊息，本文將使用擴展卡爾曼濾波觀測器（EKF），輸入為 、 、 、 。使用無感方式不需要霍爾感測器，可以減少連接線的數量，也可以減少成本。

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