目錄
前言
一、I/F控制是什么？
二、永磁同步電機的功角自平衡原理
三、實作思路
總結
前言
近年來無速度傳感器控制策略得到了深入的研究，按照適用的轉速范圍可以被分為兩類：低速無速度和高速無速度傳感器控制策略，低速的方法利用電機的凸極性，注入激勵來獲得電機的轉子位置資訊，高頻注入的效果當然是較好的，但是也存在噪聲，開發難度也相對較大，因此一種較為簡單的低速無速度的方法得到了廣泛的使用——I/F控制方式，（流頻比控制）
一、I/F控制是什么？
I/F控制是根據永磁同步電機的負載特性，給變頻器設定合適的電流-頻率比，使得電機輸出轉矩與不同轉速下的負載相匹配，以達到較高的運行效率，I/F控制策略運行在速度開環、電流倍訓的狀態，有PI調節器構成DQ軸坐標系下的電流倍訓，電流的反饋至收到期望值的約束，避免產生過流，其系統控制框圖如下圖所示，與有速度傳感器控制系統框圖存在較大區別：dq軸電流環給定電流idref 與 iqref 均來源于I/f控制器；不存在轉速；并且關鍵的一點是Park 變換與 反Park 變換的輸入位置信號 theta 同樣來源于I/F控制器，
如果從數學模型的角度對I/F進行剖析，將更好理解這種控制方式，永磁同步電機在dq軸坐標系下的電磁轉矩公式如下所示：
式中Is為定子電流矢量，phim為轉子磁鏈矢量，theta為定子電流矢量和轉子磁鏈矢量之間的夾角
二、永磁同步電機的功角自平衡原理
通過分析數學模型可知，永磁同步電機的輸出轉矩與定子電流iq分量成正比，控制定子電流的大小就可以控制輸出轉矩，在電磁轉矩和負載相平衡的時候，定子電流Is和轉子磁鏈pihm之間夾角保持固定，并且轉子在電流矢量的牽引下同步旋轉；如果電磁轉矩大于負載轉矩，轉子加速旋轉，夾角theta逐漸減小，電磁轉矩也逐漸減小，并在一個新的位置建立轉矩平衡；如果電磁轉矩小于負載轉矩，轉子減速旋轉，夾角theta逐漸增大，電磁轉矩也逐漸增大，同樣在一個新的位置建立轉矩平衡，如果這個theta角增大超過了90°還是沒辦法建立平衡，電機將失去穩定平衡，造成失步，
這里就需要詳細探究一下了？為什么電磁轉矩加速旋轉，夾角逐漸減小，能夠到一個新的位置建立轉矩平衡？為什么theta超過了90°電機將失去穩定平衡，造成失步呢？
這個就回到了上面那個公式上面去了，如果is矢量長度不變，磁鏈大小不變，電磁轉矩Te的輸出大小由sin(theta)的大小決定，可以空間想象一下，永磁同步電機的運轉本質是定子產生磁動勢拖動永磁體旋轉，就相當于是我有兩個磁鐵放地上，我可以控制其中一個旋轉，另一個會被這個拖著旋轉，在不同的相對位置轉動可旋轉的磁鐵，另一個磁鐵跟隨旋轉的快速性不一樣，這就是theta影響的，
那首先研究一下加速程序，假如控制可旋轉磁鐵開始旋轉，并且電流矢量和磁鏈的初始角度theta = 0°，sin(theta)= 0 ，因此初始的時候沒有任何的轉矩，可旋轉磁鐵對被拖動磁鐵沒有任何作用力，但是隨著旋轉磁鐵的轉動，他們之間相對的角度出現了變化，theta就會開始增大，sin（theta）開始變大，因此開始出現轉矩，誒，這個時候被拖動磁鐵也不一定旋轉，他和地面還有摩擦力在阻撓，那么這個theta還會繼續增大，直到產生的轉矩能夠使得克服摩擦力和可旋轉磁鐵一起轉起來，如果到達了 sin(theta)的最大值，拉力還是小于摩擦力，那這個時候就轉不起了，也就是無法到達穩定平衡狀態了，考慮到加減速兩個程序，因此可以得到永磁同步電機I/F啟動的可達平衡條件，這個條件就是功角自平衡的范圍，超出了這個范圍電機的運行將無法到達穩定，這個條件無論是有速度傳感器控制，還是I/F開環控制都是符合的，矢量控制由于時時刻刻有位置從傳感器傳過來，為了保持時刻為最大轉矩輸出，但是I/F的角度是自己給的，所以就需要考慮這個范圍，
三、實作思路
根據上述的分析，在實作的程序中必須滿足功角自平衡條件，在仿真程序中，先把電流內環建立好，然后1、給定一個電流Is；2、給定一個轉速，并且將轉速積分得到角度，給到park變換和反park變換，考慮到以下幾點：
1、實際電機運轉程序中，需要經歷恒加速階段，不同的電流對應不同的轉矩，因此也對應不同的加速度，例如我現在用的電機引數里面，轉動慣量 J = 0.003，永磁磁鏈強度為0.1827，額定電流為10A，極對數為4，額定轉矩為10.96N，因此忽略摩擦阻力與空載的情況下，恒加速階段加速度為10.96*4/0.003 = 14613rad/s^2（這個是電角加速度），電機額定轉速為1000rpm，等于104.7rad/s(機械角速度)，418.8rad/s（電角速度），因此到達額定轉速的時間是0.0287s，
2、設定輸入速度為
3、對電角速度積分，得到位置信號，并將其匯入到坐標變換中，看看效果，圖中藍色線條為給定轉速，紅色為實際轉速，可以看到仿真結果實作了I/F的啟動，在實作I/F啟動的基礎上，就可以做高速的無速度傳感器控制了，
總結
I/F啟動方式是一種轉速開環，電流倍訓的無速度傳感器控制啟動方式，這種方式能夠提供一種較為容易實作的啟動策略，
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