MTPA控制技术措施的分析介绍

MTPA（Maximum Torque Per Ampere）控制即最大电磁转矩/电流控制，是在电机输出转矩不变的情况下，合理分配交、直轴电流以达到单位电枢电流所产生的输出电磁转矩最大的一种控制策略。MTPA控制的意义在于提高单位电流输出转矩的能力，既可以提升系统的动态响应，也可以提高系统整体效率，所以普遍应用于电机控制中。

如图5-8所示，有式（5-24）。

i_d=i_scosβ

i_q=i_ssinβ （5-24）

根据式（5-13），输出转矩可以写为

式中

MTPA电流转矩特性如图5-9所示。

图5-8 d、q轴电流示意图(www.xing528.com)

图5-9 MTPA电流转矩特性图

如图5-9所示，MTPA控制下的i_s就是恒转矩曲线上离原点最近的点，把所有转矩下离原点最近的点连起来就是最大转矩电流轨迹，MTPA曲线关于d轴对称，并且在原点与q轴相切。要想实现MTPA控制，必须满足以下条件：

由式（5-25）可以求出

对于表贴式永磁同步电机来说，不存在磁阻转矩，也就是L_d-L_q=0，所以MTPA控制时β=90°，与i_d=0控制是一个效果。而永磁辅助同步磁阻电机MTPA控制时β>90°，控制原理如图5-10所示。

MTPA控制的核心是转矩角β的计算，从式（5-23）可知，转矩角β与电感L_d、Lq、ψPM有关，电机运行过程中由于磁路饱和作用，电感和磁链会不断变化，参数误差大会使系统性能变差。为了提高整机系统的性能，必须准确计算电机参数，电机参数在线辨识成为研究热点。目前有自适应控制、卡尔曼滤波器、遗传迭代等高等算法，由于算法的复杂性，也有部分学者采用离线计算MTPA角和在线扫描的方法。

图5-10 MTPA控制原理框图