记得很久以前，我曾经说过，现有的FOC电机驱动都是电压模式控制而遭到嘲讽。
我其实明白这些半桶水为何会嘲讽。因为他们只学了半桶水，知道了 foc 就是控制电流进而控制磁场矢量。
foc 满脑子都是电流，怎么会是电压模式控制呢？
foc 确实核心是电流，但是在计算出电流之后，还是要使用 电流PID控制器，生成最终的每相占空比，进而控制开关管输出电压。
也就是说，从硬件拓扑上看， foc 是一个电压型pwm控制器。通过控制电压来间接控制电流。
电流型控制
电流型控制器，则不控制电压，而是直接控制“电感电流”。不管是平均电流还是峰值电流，都是直接控制的电流。电流到达给定目标后， MOS管关闭。
电流型控制普遍被应用在 DC/DC 和 AC/DC 控制器里。电压是输出电流扣去负载后，在输出电容上的积分。具有控制简单，容易补偿，可以并联输出，逐周期限流等多重好处。
但是，好像，从未有人尝试过，在 电机驱动里，使用电流型PWM控制。
硬件电流模式foc控制的优势
优势就是在不提高开关频率的情况下，拥有十倍于电压型逆变器的电流环带宽。 然后就是天然的免疫 功率管引入的非线性失真，如死区时间，导通压降，续流压降，等等。
电机驱动上使用电流型的难点
电机有三相线，意味着需要3个电流pwm控制。
但是，众所周知，三相电其实只有2个自由度。因为 $Ia + Ib + Ic = 0$。这导致，3个电流环在硬件上会相互耦合干扰，导致环路崩溃。
- 致命的冲突：如果你硬要给 A, B, C 三相各自接一个独立的硬件比较器（比如滞环控制器）。当 A 相硬件认为电流太小、下令打开上桥让 (I_{a}) 上升时，根据电荷守恒，这一瞬间势必会导致 B 相或 C 相的电流同步发生下降。
- 连锁反应： 此时，B 相或 C 相的硬件比较器一看自己的电流无故跌落，会立刻做出激烈的反向抗议动作，强行改变自己开关管的状态去顶回电流。
- 崩溃结果： 三个完全独立的硬件电路为了抢夺这仅有的 2 个自由度，会陷入互不相让、无序抢占的“死锁”和高频恶性振荡状态。在功率电路上，这表现为无规律的剧烈毛刺噪声，管子成对烧毁或驱动芯片直接保护退饱和，即环路彻底崩溃。
如果只引入 2个 pwm 控制，则第三个相线没办法接！即不可能直接接母线负极，也不能直接接母线正极。
因此，3个相线，还就是必须使用3个半桥。也就意味着，得使用3路PWM ———— 所以还是需要3个pwm控制器。
怎么办呢？
不连续PWM调制救场。
注意看 dpwm 调制波，任意时刻，只有2个桥臂工作在 pwm 模式。剩下一个桥臂，要么钳位在 0v 要么钳位在 Vdc 。
这意味着，可以使用3个电流型pwm控制器控制3个半桥。同时，在每个扇区里，只激活2个PWM。
这样就可以使用硬件电流环了。而基于电流模式的pwm控制器，其电流环的带宽，可以认为等同于开关频率。
软件要做的事情，就是输出 三相电流的参考 Ia_ref, Ib_ref Ic_ref , 同时，根据电流运行情况，选定一相为钳位相，剩余两相为 pwm 模式。
当然，这意味着需要使用 双向电流模式控制器。也就是，硬件上，必须使用平均电流模式控制器，而不是峰值电流控制器。
具体如何控制呢？
控制方式
首先，需要3个 平均电流模式同步BUCK控制器分别控制3个桥臂。这个电流模式pwm控制器必须满足的特点有
- 同步 BUCK 降压控制。必须是同步 buck 模式。
- 平均电流模式控制。芯片内置高精度差分电流放大器，天然支持真正的固定频率平均电流控制。其内部调制结构允许输入双向相电流信号。
- 强制导通模式。在此模式下，下管绝不关闭，电感/线圈电流允许双向跨零无缝流动，完美支持电动和发电续流工况。
- 外部时钟硬同步。单片机可以输出 20-100kHz 的主时钟方波硬灌入该芯片，芯片内部锁相环（PLL）会锁死相位，保证多相之间开关载波绝对共面同步。
- 支持闭锁。不论是通过单独的引脚，还是超过某个范围的 参考电流输入，还是可以使用外部电路修正，必须要能把半桥切换为彻底的，上管全开，或者下管全开状态。
好了，有了基础的3个电流模式半桥，软件上要怎么做呢？
- 首先，根据速度环或者其他控制信号生成参考电流 Iq Id.
- 进行反 dq 变换，生成电机的三个参考电流 Ia_ref, Ib_ref, Ic_ref，通过 DAC 直接输出。
- 根据采样回来的相电流，结合电机参数，计算虚拟的输出电压角。这个电压并不输出，所以是虚拟的。
- 虚拟的输出电压角，判断所处扇区。根据这6个扇区，决定哪一相钳位。
- 单片机控制钳位相停止发波。这个动作需要在硬件上，和 主时钟方波 严格对齐。
没了，就这么简单。 不需要 电压PI控制器。也不需要复杂的死区补偿计算。
这套电路的优势是，可以使用 220V/380V 常规供电电压的同时，使用 20khz 的常规开关频率，同时提供 相当于 300khz 开关频率的电流带宽！
而一般 3000khz 开关频率的伺服电机，绝对不可能使用 220V/380V 供电，必须使用低压供电，限制了功率上限。 而这套硬件电流环的foc驱动架构，可以使用常规的 IGBT 实现高压大电流的同时，提供极高的电流环带宽！
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