永磁同步电机mtpv（永磁同步电机控制原理及matlab仿真）

1 永磁同步电机MTPA控制原理

1.1 MTPA控制模式与id=0控制模式的区别

当电机采用id=0的控制策略时，该控制方法忽略了磁阻转矩的影响。

从扭矩方程中最容易看出这一点。扭矩分为永磁扭矩Tr和磁阻扭矩Tm，id=0时仅留下Tr。这将导致电流利用率低并降低系统效率。因此，id=0的控制更适合隐极电机（Ld=Lq），但对于凸极电机来说并不是最优的，因此需要重新考虑控制策略。

1.2 推导过程

为了找到电流和扭矩的最佳匹配，使电机能够以最小的电流产生最大的扭矩，这是一个数学问题。

列出以下公式，扭矩与电流的关系

为了找到极值关系，利用数学中的拉格朗日定理引入辅助函数。

其实我们这里还是蒙蔽了，因为这个公式不能用。我们的矢量控制速度环输出给定的扭矩Te，在该公式中使用iq 来查找id。我一开始就不知道智商。为什么要问身份证？我在模拟中无法匹配它。有很多论文就到此为止了。最后我在一篇关于磁场弱化的论文中找到了最后一个可用的计算公式。

上式是利用速度环的输出来计算给定扭矩对应的最低id和iq，反映在电机上作为定子电流。

1.3 控制框图及仿真构建

2 仿真结果分析

2.1 电机参数

2.2 id=0 时的扭矩和定子电流结果

id=0，负载为140N，扭矩和定子电流波形。

放大结果

从图中可以看出，id=0控制模式下，负载140N时定子电流为26.8A。

2.3 MTPA的扭矩和定子电流结果

MTPA 具有140N 负载、扭矩和定子电流波形。

从图中可以看出，在最大转矩电流比控制模式下，负载为140N时，定子电流为24.5A。交轴电流为iq=22.94 A，直轴电流为id=-8.75 A。

3 总结

从控制方法来看，最大转矩电流比是对凸极电机矢量控制的一种优化，提高了逆变电压的利用率，降低了损耗，提高了电机的效率。

从数学上讲，最大扭矩电流比是根据电流和扭矩方程进行优化的。

体现在图中最大扭矩曲线上，我们的id和iq就是在这条曲线上得到的。

从应用角度来看，最大转矩电流比充分利用了凸极电机的磁阻转矩，降低了损耗，提高了效率，降低了成本，为永磁同步电机弱磁控制提供了更好的基础。

存在的一些问题，

1、电机运行时，电机的参数会随着电机的温度和转速而波动，从而影响MTPA的精度。

2、当电机纵横轴电感（Ld-Lq）差值较小时，磁阻转矩较小，MTPA的改善效果不明显。

3、由于计算公式复杂，会给控制模块带来很大的负担。因此，在实际工程应用中，一般采用查表法，即先计算出对应扭矩的iq和id。另外，拟合的方法也是一个很好的方法。

编辑：hfy