一、原理介绍

id=0控制方法在电机输出相同的电磁转矩下电机的定子电流并不是最小的,因此,采用最大转矩电流比控制方法,使得电机在输出相同的电磁转矩下电机定子电流最少,实现该系统的原理框图如图所示。

最大转矩电流比控制也称单位电流输出最大转矩的控制,即控制id以追求最大转矩。它是凸极永磁同步电机中用得较多的一种电流控制策略。在产生要求的转矩控制情况下，只需要最小的定子电流，从而使损耗下降，有利于变流器开关器件工作，提高了效率。因此该方法是一种较适合永磁同步电机的电流控制方法，其缺点是功率因数随着输出转矩的增大下降较快。最大转矩电流比控制原理是将永磁同步电机的电枢电流经过 Clarke-park变换后，电机的电磁转矩表达式为: 

电机可以采用id=0的控制策略，但这种控制方法忽略了磁阻转矩的作用，只适用于正弦波表面式永磁电动机(SPMSM)，因为这种电动机是隐极式的(Ld=Lq)，磁阻转矩不明显。但对凸极永磁同步电机并非最优控制，对凸极永磁同步电机常用的控制策略是最大转矩电流比的控制策略。

本次搭建的仿真尽可能全面的总结了常见的利用MTPA公式的算法，包括直接公式法、曲线拟合法、查表法。根据转速环输出，可以分为转速环输出为给定电磁转矩信号、给定q轴电流信号和给定定子电流信号三种类型，最终共十个MTPA模块。仿真中也对网络上很多人使用的错误公式进行了验证，从对比中可以看出该公式的问题，并且给出正确的分配公式。也在仿真中对算法进行了标注，便于理解和消化。

二、仿真模型

在MATLAB/simulink里面验证所提算法，搭建仿真。采用和实验中一致的控制周期1e-4，电机部分计算周期为1e-6。仿真模型如下所示：

2.1MTPA与id=0对比

2.1.1 转速波形（左侧为MTPA，右侧为id=0）

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 2.1.2 dq轴电流波形（左侧为MTPA，右侧为id=0）

2.1.3 三相电流波形（左侧为MTPA，右侧为id=0） 

对比三相电流幅值，MTPA法的电流幅值有所减小。

2.1.4电磁转矩（左侧为MTPA，右侧为id=0）

 

由于采用转速环输出q轴电流给定，两个方案采用了同样的转速环输出限幅，意味着输出最大q轴电流相同，而MTPA充分利用了磁阻转矩部分，启动转矩更大，电机更快到达给定转速，响应速度更快，动态性能更好

2.2本文不再重复对比不同MTPA算法之间的区别，总的来说，公式计算的衍生方法都具有计算略复杂，准确性好，稳定好的特点，但对电机参数依赖性较强；查表法同样快、稳，但是需要提前制作转矩电流对应表；曲线拟合法，计算快，占用资源少，但是由于拟合的局限性，必然导致某些位置存在误差。有需要的朋友可以在咸鱼搜索Neilmotor。