前言

本章節采用流頻比I/F控制方法驅動永磁同步電機的轉動，首先分析流頻比I/F的控制原理，然后在Matlab/Simulink中進行永磁同步電機流頻比I/F控制系統的仿真分析，為后續PMSM無感啟動做鋪墊。

一、流頻比I/F控制原理

PMSM的恒壓頻比V/F控制是保持電機的電壓和頻率之比固定，即磁通為常數，既不需要轉速閉環控制，也不需要進行電流采樣，是一種完全的開環控制方式。V/F控制有兩個明顯的不足：不具備負載轉矩匹配能力，轉速容易產生振蕩；最佳V/F曲線的整定比較困難，容易引起電機過電流。

相比于恒壓頻比V/F控制，流頻比I/F控制是一種轉速開環，電流閉環的控制方式，其無需保持電流幅值和頻率的比值恒定，可依據負載轉矩選擇合適的電流幅值。I/F控制可以直接控制定子繞組電流幅值，因此這種控制方式不會出現電機過電流現象；通過控制定子繞組電流，使電機具有較好的負載轉矩匹配能力，并且依靠“轉矩-功角自平衡”特性，電機具備較強的抗負載擾動能力。I/F控制框圖如下所示

二、永磁同步電機I/F控制系統Matlab/Simulink仿真分析

上圖為PMSM流頻比I/F整體控制框圖，為了后續算法模型生成代碼加載到底層工程進行工程實現，本示例將I/F控制算法部分單獨建立模型，通過調用I/F控制算法模型進行PMSM的流頻比I/F控制。

2.1.仿真電路分析

2.1.1 I/F控制

IF控制算法如上圖所示，Id_Ref設置為0，Iq_Set設置為電機額定電流1.2A，位置角通過如下生成：

目標速度除以時間得到加速度。此示例加速度設置為1200/3=400，即3s的時間速度由0加速為1200。

對加速度求積分得到速度，再通過下式將速度換算為角頻率。

再通過 we=2pif 將角頻率換算為角速度。

對角速度求積分得到電角度。

將電角度減去pi/2，使給定的虛擬同步dvqv坐標系初始位置滯后實際的基準dq坐標系90°。

通過mod函數將電角度換算到0~2*pi之間。

2.1.2 FOC電流環控制

上圖為PMSM電流閉環控制

2.1.3 輸出處理

對SVPWM控制算法的輸出波形做歸一化處理，使其落在[0,1]的范圍內：

2.1.4 主電路

2.2 仿真結果分析

電機轉速：3s后達到設定的目標轉速1200RPM

電機定子電流：電流幅值為設定的給定值1.2A

電機轉子位置與給定位置：兩坐標系的初始位置差為90°

同步旋轉坐標系下的定子電流Id、Iq：

同步旋轉坐標系下的定子電壓：

電磁轉矩：

總結

本章節采用流頻比I/F控制方法驅動永磁同步電機的轉動，首先分析了流頻比I/F的控制原理，然后在Matlab/Simulink中進行了永磁同步電機流頻比I/F控制系統的仿真分析，為后續PMSM無感啟動奠定基礎。