一、原理介紹

id=0控制方法在電機輸出相同的電磁轉矩下電機的定子電流并不是最小的,因此,采用最大轉矩電流比控制方法,使得電機在輸出相同的電磁轉矩下電機定子電流最少,實現該系統的原理框圖如圖所示。

最大轉矩電流比控制也稱單位電流輸出最大轉矩的控制,即控制id以追求最大轉矩。它是凸極永磁同步電機中用得較多的一種電流控制策略。在產生要求的轉矩控制情況下，只需要最小的定子電流，從而使損耗下降，有利于變流器開關器件工作，提高了效率。因此該方法是一種較適合永磁同步電機的電流控制方法，其缺點是功率因數隨著輸出轉矩的增大下降較快。最大轉矩電流比控制原理是將永磁同步電機的電樞電流經過 Clarke-park變換后，電機的電磁轉矩表達式為:?

電機可以采用id=0的控制策略，但這種控制方法忽略了磁阻轉矩的作用，只適用于正弦波表面式永磁電動機(SPMSM)，因為這種電動機是隱極式的(Ld=Lq)，磁阻轉矩不明顯。但對凸極永磁同步電機并非最優控制，對凸極永磁同步電機常用的控制策略是最大轉矩電流比的控制策略。

本次搭建的仿真盡可能全面的總結了常見的利用MTPA公式的算法，包括直接公式法、曲線擬合法、查表法。根據轉速環輸出，可以分為轉速環輸出為給定電磁轉矩信號、給定q軸電流信號和給定定子電流信號三種類型，最終共十個MTPA模塊。仿真中也對網絡上很多人使用的錯誤公式進行了驗證，從對比中可以看出該公式的問題，并且給出正確的分配公式。也在仿真中對算法進行了標注，便于理解和消化。

二、仿真模型

在MATLAB/simulink里面驗證所提算法，搭建仿真。采用和實驗中一致的控制周期1e-4，電機部分計算周期為1e-6。仿真模型如下所示：

2.1MTPA與id=0對比

2.1.1 轉速波形（左側為MTPA，右側為id=0）

?

?2.1.2 dq軸電流波形（左側為MTPA，右側為id=0）

2.1.3 三相電流波形（左側為MTPA，右側為id=0）?

對比三相電流幅值，MTPA法的電流幅值有所減小。

2.1.4電磁轉矩（左側為MTPA，右側為id=0）

?

由于采用轉速環輸出q軸電流給定，兩個方案采用了同樣的轉速環輸出限幅，意味著輸出最大q軸電流相同，而MTPA充分利用了磁阻轉矩部分，啟動轉矩更大，電機更快到達給定轉速，響應速度更快，動態性能更好

2.2本文不再重復對比不同MTPA算法之間的區別，總的來說，公式計算的衍生方法都具有計算略復雜，準確性好，穩定好的特點，但對電機參數依賴性較強；查表法同樣快、穩，但是需要提前制作轉矩電流對應表；曲線擬合法，計算快，占用資源少，但是由于擬合的局限性，必然導致某些位置存在誤差。有需要的朋友可以在咸魚搜索Neilmotor。