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3相ベクトル制御（FOC）

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主要製品

ベクトル制御とも呼ばれるフィールド指向制御（FOC）は、2つの直交する電流成分を用いた、3相AC誘導モータ･ドライブにおけるステータの可変周波数制御の手法です。一方の電流成分はステータが生成する磁束を定義し、他方はロータの位置によって決まるモータ速度によって決定されるトルクに対応しています。

また、設計サイクルの削減および簡素化のために、包括的なハードウェア（評価ボードとリファレンス設計）やファームウェア、およびソフトウェア･ライブラリも提供しています。

フィールド指向制御の特徴
- 一般的に、パルス幅変調（PWM）ではなく、電流成分を参照値と比較する比例･積分（PI）コントローラを使用します。これにより、すべての速度範囲におけるスムーズな動作、速度ゼロにおけるフル･トルクの出力が実現します。また、高速な加減速、高性能モータに対するより正確な制御が可能という利点があります。 FOCに使用されている空間ベクトル制御アルゴリズムの実装が効率化され、低価格マイクロコントローラの処理能力が高まることにより、比較的低い性能の誘導モータ駆動に使用できるようになります。また、コントローラの性能向上により、電圧 / 周波数制御アルゴリズムとの代替が期待されています。
直接 / 間接フィールド指向制御
- 従来の直接フィールド指向制御（DFOC）では、電圧 / 周波数制御に比べトルクを正確に制御できますが、ロータの速度制御と磁束データを提供するためのセンサが必要です。また、動的応答や、モータ内のパラメータ測定への依存といった課題もあります。一方、間接フィールド指向制御（IFOC）ではロータの磁束の位相角を間接的に推量するため追加のセンサは不要ですが、制御システムはより複雑なものとなり、演算時間も増加します。
センサレス･フィールド指向制御
- センサを完全になくすことでコストが削減され、AC誘導モータの信頼性が向上する一方で、コントローラの複雑性とコストが増加します。ロータ速度の情報は、センサに代わりモータ端子を介してステータ巻線の電圧および電流から抽出され、モータの電流制御にフィードバックされます。また、寄生効果を使用して、動的パフォーマンスと定常速度を低速で正確に決定できます。プロファイリング･ツールにより特定のシステム設計の性能を定義することで、センサレス･モータ制御に使用できるモデルの構築も可能です。
アプリケーション
- FOCは、AC誘導モータからブラシレス（BLDC）モータまで幅広く活用できます。とりわけ長期間にわたる信頼性が重要となる産業オートメーションでは、ポンプやファン、コンベヤといった様々なアプリケーション向けのモータ制御および精度の向上に貢献します。

ブロック図

Our products and solutions

STは、ディスクリートIGBTやパワーMOSFET、パワー･モジュール、インテリジェント･パワー･モジュール（IPM）、高電圧ゲート･ドライバ、および高効率の可変周波数駆動（VFD）モータ制御の実装に必要な高性能STM32マイクロコントローラなど、さまざまなパワー･デバイスおよびICを提供しています。また、設計サイクルの削減および簡素化のために、包括的なハードウェア（評価ボードとリファレンス設計）やファームウェア、およびソフトウェア･ライブラリも提供しています。

直接 / 間接フィールド指向制御

従来の直接フィールド指向制御（DFOC）では、電圧 / 周波数制御に比べトルクを正確に制御できますが、ロータの速度制御と磁束データを提供するためのセンサが必要です。また、動的応答や、モータ内のパラメータ測定への依存といった課題もあります。

一方、間接フィールド指向制御（IFOC）ではロータの磁束の位相角を間接的に推量するため追加のセンサは不要ですが、制御システムはより複雑なものとなり、演算時間も増加します。

センサレス･フィールド指向制御

センサを完全になくすことでコストが削減され、AC誘導モータの信頼性が向上する一方で、コントローラの複雑性とコストが増加します。ロータ速度の情報は、センサに代わりモータ端子を介してステータ巻線の電圧および電流から抽出され、モータの電流制御にフィードバックされます。

また、寄生効果を使用して、動的パフォーマンスと定常速度を低速で正確に決定できます。プロファイリング･ツールにより特定のシステム設計の性能を定義することで、センサレス･モータ制御に使用できるモデルの構築も可能です。

アプリケーション

FOCは、AC誘導モータからブラシレス（BLDC）モータまで幅広く活用できます。とりわけ長期間にわたる信頼性が重要となる産業オートメーションでは、ポンプやファン、コンベヤといった様々なアプリケーション向けのモータ制御および精度の向上に貢献します。

Picture	Solution
	Compact reference design for battery-operated brushless power tools (36V-72V) SL-PTOOL2V1 量産中

Compact reference design for battery-operated brushless power tools (36V-72V)

SL-PTOOL2V1

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アプリケーションノート (5 of 23)

Design Notes & Tips (2)

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PDF	DN0005 A three phase induction motor drive using a V/F control 2.1		19 Mar 2021	19 Mar 2021 DN0005 A three phase induction motor drive using a V/F control 2.1
PDF	DT0026 Field oriented control of PMSM motor exploiting SLLIMM™ nano and STM32F302x/303x 2.3		13 Sep 2018	13 Sep 2018 DT0026 Field oriented control of PMSM motor exploiting SLLIMM™ nano and STM32F302x/303x 2.3

プレゼンテーション (2)

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PDF	STEVAL-3DP001V1 - Reference design for FDM 3D printing 1.0		14 Jun 2018	14 Jun 2018 STEVAL-3DP001V1 - Reference design for FDM 3D printing 1.0
PDF	STSPIN L620x, L622x and L623x product presentation 1.0		24 Jan 2020	24 Jan 2020 STSPIN L620x, L622x and L623x product presentation 1.0

フライヤ (4)

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PDF	60, 80 and 100 V STripFET™ F7 MOSFETs 1.0	26 Mar 2021	26 Mar 2021 60, 80 and 100 V STripFET™ F7 MOSFETs 1.0
PDF	STEVAL-3DP001V1 - 3Dプリンタ向けプラグ･アンド･プレイ･ソリューション 08.2017	09 Apr 2018	09 Apr 2018 STEVAL-3DP001V1 - 3Dプリンタ向けプラグ･アンド･プレイ･ソリューション 08.2017
PDF	STGAP1AS - 革新的な堅牢性と優れた柔軟性を実現するガルバニック絶縁素子内蔵ゲート･ドライバ 03.2017	18 Mar 2021	18 Mar 2021 STGAP1AS - 革新的な堅牢性と優れた柔軟性を実現するガルバニック絶縁素子内蔵ゲート･ドライバ 03.2017
PDF	SiC MOSFETs: The real breakthrough in high-voltage switching 3.0	18 Mar 2021	18 Mar 2021 SiC MOSFETs: The real breakthrough in high-voltage switching 3.0

セレクション･ガイド (1)

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PDF	STSPIN モータ･ドライバ 09.2016		24 Jan 2020	24 Jan 2020 STSPIN モータ･ドライバ 09.2016

パンフレット (3)

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PDF	モータ制御リファレンスガイド 15.11	20 Mar 2021	20 Mar 2021 モータ制御リファレンスガイド 15.11
PDF	スマート･インダストリ向け製品 & ソリューションガイド 3.1	08 Apr 2021	08 Apr 2021 スマート･インダストリ向け製品 & ソリューションガイド 3.1
PDF	STM32F3 series - Mainstream 32-bit MCUs 17.09	05 Dec 2018	05 Dec 2018 STM32F3 series - Mainstream 32-bit MCUs 17.09

Magazine Articles (1)

	Resource title		Latest update
PDF	STSPIN Motor Control: Design Considerations for Brushless Direct Current Motor Control 1.0		25 Feb 2020	25 Feb 2020 STSPIN Motor Control: Design Considerations for Brushless Direct Current Motor Control 1.0

All tools & software

評価ツール･ソフトウェア

製品型番	ステータス	概要	タイプ	サプライヤ
STSW-POWERSTUDIO	量産中	ST PowerStudio dynamic electrothermal simulation software for power devices	評価ツール用ソフトウェア	ST	STSW-POWERSTUDIO 概要: ST PowerStudio dynamic electrothermal simulation software for power devices

ソフトウェア開発ツール

製品型番	ステータス	概要	タイプ	サプライヤ
STSW-STM32100	NRND	STM32 PMSM FOC Software Development Kit - MC library (UM1052)	STM32ファームウェア	ST	STSW-STM32100 概要: STM32 PMSM FOC Software Development Kit - MC library (UM1052)
X-CUBE-MCSDK	量産中	STM32向けモータ制御ソフトウェア開発キット（MCSDK）	STM32Cube拡張パッケージ	ST	X-CUBE-MCSDK 概要: STM32向けモータ制御ソフトウェア開発キット（MCSDK）
X-CUBE-SPN11	量産中	Low voltage three-phase brushless DC motor driver software expansion for STM32Cube	STM32Cube拡張パッケージ	ST	X-CUBE-SPN11 概要: Low voltage three-phase brushless DC motor driver software expansion for STM32Cube
X-CUBE-SPN16	量産中	Three-phase motor driver software expansion for STM32Cube	STM32Cube拡張パッケージ	ST	X-CUBE-SPN16 概要: Three-phase motor driver software expansion for STM32Cube
X-CUBE-SPN17	量産中	Low voltage three-phase brushless DC motor driver software expansion for STM32Cube	STM32Cube拡張パッケージ	ST	X-CUBE-SPN17 概要: Low voltage three-phase brushless DC motor driver software expansion for STM32Cube
X-CUBE-SPN7	量産中	Three-phase brushless DC motor driver software expansion for STM32Cube	STM32Cube拡張パッケージ	ST	X-CUBE-SPN7 概要: Three-phase brushless DC motor driver software expansion for STM32Cube
X-CUBE-SPN8	量産中	Low-Voltage BLDC motor driver software expansion for STM32Cube	STM32Cube拡張パッケージ	ST	X-CUBE-SPN8 概要: Low-Voltage BLDC motor driver software expansion for STM32Cube

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PDF	AN4339 BLDC motor based ceiling fan solution proposal 1.2	19 Mar 2021	19 Mar 2021 AN4339 BLDC motor based ceiling fan solution proposal 1.2
PDF	AN2030 Back EMF detection during PWM on time by ST7MC 2.4	19 Mar 2021	19 Mar 2021 AN2030 Back EMF detection during PWM on time by ST7MC 2.4
PDF	AN1944 Developing IGBT applications using an TD350 advanced IGBT driver 4.6	19 Mar 2021	19 Mar 2021 AN1944 Developing IGBT applications using an TD350 advanced IGBT driver 4.6
PDF	AN3165 Digital PFC and dual FOC MC integration 1.4	19 Mar 2021	19 Mar 2021 AN3165 Digital PFC and dual FOC MC integration 1.4
PDF	AN3134 EVAL6229QR demonstration board using the L6229Q DMOS driver for a three-phase BLDC motor control application 1.4	19 Mar 2021	19 Mar 2021 AN3134 EVAL6229QR demonstration board using the L6229Q DMOS driver for a three-phase BLDC motor control application 1.4
PDF	AN4487 Getting started with SPC560P-DISP 1.2	24 Mar 2021	24 Mar 2021 AN4487 Getting started with SPC560P-DISP 1.2
PDF	AN2267 Implementation of current regulator for BLDC motor control with ST7FMC 1.7	19 Mar 2021	19 Mar 2021 AN2267 Implementation of current regulator for BLDC motor control with ST7FMC 1.7
PDF	AN4243 L6230 DMOS driver for three-phase brushless DC motor 2.0	19 Mar 2021	19 Mar 2021 AN4243 L6230 DMOS driver for three-phase brushless DC motor 2.0
PDF	AN1088 L6234 three phase motor driver 2.8	19 Mar 2021	19 Mar 2021 AN1088 L6234 three phase motor driver 2.8
PDF	AN4370 L99ASC03G PMBLDC sensorless 3-phase motor driver 4.0	13 Sep 2018	13 Sep 2018 AN4370 L99ASC03G PMBLDC sensorless 3-phase motor driver 4.0
PDF	AN4439 L99ASC03G current sense amplifier offset adjust 2.0	13 Sep 2018	13 Sep 2018 AN4439 L99ASC03G current sense amplifier offset adjust 2.0
PDF	AN2372 Low cost sinusoidal control of BLDC motors with Hall sensors using ST7FMC 1.7	19 Mar 2021	19 Mar 2021 AN2372 Low cost sinusoidal control of BLDC motors with Hall sensors using ST7FMC 1.7
PDF	AN5252 Low-voltage Power MOSFET switching behavior and performance evaluation in motor control application topologies 1.1	07 Feb 2019	07 Feb 2019 AN5252 Low-voltage Power MOSFET switching behavior and performance evaluation in motor control application topologies 1.1
PDF	AN2009 PWM management for 3-phase BLDC motor drives using the ST7MC 2.3	19 Mar 2021	19 Mar 2021 AN2009 PWM management for 3-phase BLDC motor drives using the ST7MC 2.3
PDF	AN1794 PractiSPIN evaluation system configuration and set up guide 2.4	13 Sep 2018	13 Sep 2018 AN1794 PractiSPIN evaluation system configuration and set up guide 2.4
PDF	AN4043 SLLIMM™-nano small low-loss intelligent molded module 2.0	19 Mar 2021	19 Mar 2021 AN4043 SLLIMM™-nano small low-loss intelligent molded module 2.0
PDF	AN1947 ST7MC PMAC sine wave motor control software library 2.5	19 Mar 2021	19 Mar 2021 AN1947 ST7MC PMAC sine wave motor control software library 2.5
PDF	AN1905 ST7MC three-phase BLDC motor control software library 2.6	19 Mar 2021	19 Mar 2021 AN1905 ST7MC three-phase BLDC motor control software library 2.6
PDF	AN4999 STSPIN32F0 overcurrent protection 1.0	28 Feb 2020	28 Feb 2020 AN4999 STSPIN32F0 overcurrent protection 1.0
PDF	AN5386 STSPIN830: measuring negative voltages on sense resistors 1.3	14 Oct 2019	14 Oct 2019 AN5386 STSPIN830: measuring negative voltages on sense resistors 1.3
PDF	AN1946 Sensorless BLDC motor control and BEMF sampling methods with ST7MC 2.4	19 Mar 2021	19 Mar 2021 AN1946 Sensorless BLDC motor control and BEMF sampling methods with ST7MC 2.4
PDF	AN4076 Two or three shunt resistor based current sensing circuit design in 3-phase inverters 1.6	19 Mar 2021	19 Mar 2021 AN4076 Two or three shunt resistor based current sensing circuit design in 3-phase inverters 1.6
PDF	AN4277 Using STM32 device PWM shut-down features for motor control and digital power conversion 4.0	19 Mar 2021	19 Mar 2021 AN4277 Using STM32 device PWM shut-down features for motor control and digital power conversion 4.0

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