内置式永磁同步电机MTPA控制策略的学习

导读：本章文章主要重点介绍一下内置式永磁同步电机的MTPA。通过仿真与id=0的控制策略进行对比，MTPA的动态性能明显优于前者。

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一、前言

图1 MTPA控制策略的内置式永磁同步电机有感矢量控制框图

在恒转矩区对电机进行控制时，同一转矩对应的id、组合很多。在坐标系下的这些组合点连接起来就形成了等转矩曲线。等转矩曲线上距离坐标原点最近的点，对应的就是幅值最小的定子电流矢量，将这些点连接起来就是MTPA控制轨迹。MTPA控制除了利用永磁转矩，还可以充分利用永磁同步电机的磁阻转矩，而且相同力矩下的定子电流最小，使得铜损也最小，因此MTPA控制方式可以提高电机运行效率，改善系统的动态性能。

图2 MTPA运行轨迹

二、MTPA的介绍及常见的几种方法

MTPA控制算法是非常复杂的非线性函数，为了在微控制器中实现MTPA控制算法，需要对公式进行优化或者拟合。一种方法是利用优化算法，直接计算出一定转矩、磁链下的交、直轴给定指令电流值。还有一种方法是曲线拟合法，该方法将电磁转矩和交、直轴的电流的电流关系式进行标幺化处理，再使用MATLAB等计算工具软件对其标幺化关系式进行拟合反解，根据对计算的快速性和准确性等不同的需求，可以使用2阶或者3阶甚至更高阶的多项式函数进行曲线拟合，为了提高拟合公式的准确性，将电磁转矩和交、直轴的电流关系进行分段求解。该方法比较简单，但是依赖准确的电机参数。