轉載來源：[ JACK]《永磁同步電機力矩控制（一）：什麼是力矩控制？》
永磁同步電機在汽車上的應用越來越廣泛，從動力驅動到轉向剎車的執行機構，都可以見到其蹤影。今天想談談永磁同步電機的控制。
做控制的人都知道，任何電機的控制，無非三種不同的控制目標：
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位置控制：想讓電機轉多少度它就轉多少度
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速度控制：想讓電機轉多快它就轉多快
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力矩控制：想讓電機出多少力它就出多少力
但無論是哪種控制目標，無非是一個閉環還是兩個閉環還是三個閉環的區別，力矩控制作爲最內層的環，是必不可少的。今天就來講講什麼是力矩控制？
要控制一個電機，首先對被控對象的瞭解是必須的。讓我們用下面這張動圖來幫助理解永磁同步電機是怎樣運動起來的。定子三相上通過互差120度的交變電壓以後，在定子鐵芯上可以看到產生了旋轉的磁場（動圖中代表磁場方向的紅綠顏色逆時針旋轉），在這個旋轉的磁場作用下，與轉子磁場產生力的作用，帶動轉子旋轉。
電機力矩是如何產生的呢？在前文《電機的力矩、轉速和功率》，我們分析過力矩與電樞（定子）電流成正比；
那麼電流是如何產生的呢？我們可以把電機的每一個繞組想象成一個在磁場中旋轉的電阻+電感，如下面的等效電路：
假設電機開環運行，當給定電機定子三相一個互差120度的電壓建立起旋轉磁場以後，如果這個時候沒有負載，電機會飛速的轉動起來（空載），直到反電勢和給定電壓完全相等；此時定子繞組中的電流爲仍然爲0，可以將定子的旋轉磁場假想（虛擬/等效）成一個繞着電機軸心旋轉的磁鐵，假想出來的這塊磁鐵的南極與轉子磁鐵的北極軸線相重合；
當轉子上有了負載以後，根據牛頓運動定理，電機的轉速必然會有一個減速的過程，這就意味着上述等效電路中的反電勢降低，而在給定電壓不變的情況下，剩下的那些電壓就會在電阻中產生電流了。在那這一段減速的過程當中還發生了什麼事情呢？因爲被負載拖拽了一下，轉子磁鐵的軸心比虛擬出來的定子磁鐵軸心要之後一個角度了，這個角度就是我們所謂的“功角”。
關於電機的矢量模型，互聯網上可以找到各種各樣的圖，但這些圖要麼太抽象，看了半天不知所云，沒法和實物對照起來；要麼不夠全面，一張圖裏的內容有限，對實際工作指導意義不大。
因此筆者在實際工作過程中，喜歡把大量相關的矢量都揉在一起，見下圖：
最中間的小圓是轉子（N極和S極），轉子外圍有排列互差120度的AX，BY，CZ三相定子。
靜止兩相座標軸：α與定子A相重合，β比α超前90度（圖中綠色座標軸）
旋轉兩相座標找：d軸與轉子的N極重合，q軸比d軸超前90度（圖中紫色座標軸）
X軸：定子旋轉磁動勢ψs，可分解爲轉子磁動勢ψf，id*Lq和Iq*Ld（圖中紅色向量）
電壓矢量：三相全橋的開關組合可以表示的電壓在空間的表現形式（黃色箭頭）
說一千，道一萬，所謂的電機的力矩控制，就是通過一定的控制算法，去尋找一些開關管的組合（圖中黃色部分）來合成一個給電機定子的給定電壓（圖中的大紅色箭頭），這個電壓抵消掉反電勢後產生的電流所對應的力矩剛好與外部負載平衡。
永磁同步電機的力矩控制發展至今，從大的方面來說可以分爲兩個流派：
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磁場定向控制FOC
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直接轉矩控制DTC
在下一篇將我將講講這兩種算法的基本思路及異同。