新能源电动汽车PMSM MTPA/MTPV控制仿真与优化

"该文档详述了基于MTPA/MTPV方法控制永磁同步电机（PMSM）的理论与实践，适用于电动汽车应用。内容涵盖了电机模型仿真、驱动控制方案、PI控制器、SVPWM技术、角度补偿、速度检测以及电感参数自适应的PI参数调整，旨在提供一个完整的新能源电动汽车电机驱动系统的仿真实例。" 在新能源电动汽车领域，PMSM电机因其高效率和高功率密度而被广泛采用。MTPA（Maximum Torque per Ampere，每安培最大扭矩）和MTPV（Maximum Torque per Volt，每伏特最大扭矩）是两种常用的控制策略，它们旨在优化电机性能，尤其是在低电压或低电流条件下提供最大可能的扭矩。这两种方法通过调整电机的定子电流id和iq来实现。 在PMSM的控制中，使用了内置式永磁电机模型，结合PI控制器来调节id和iq，以达到期望的转矩和速度。SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation，空间电压脉宽调制）技术用于将这些电流指令转换为逆变器的开关信号，以高效地驱动电机。在本方案中，电流控制环通过查表法实现MTPA/MTPV算法，以适应不同工作电压下的曲线运行。 为了处理电机参数的变化，特别是电感Ld和Lq的变化，文档提供了非开源的MATLAB脚本，用于生成满足MTPA/MTPV曲线的id/iq映射表。此外，还有一段m源程序，可以根据电感变化自适应地调整PI参数，简化了工程师的标定工作。 仿真模型按照功能划分为四个部分：模拟VCU指令单元、PMSM驱动系统单元、仿真设定单元和输出波形显示单元。模拟VCU单元处理转速和扭矩指令，驱动系统单元包含核心的控制算法，仿真设定单元用于设定电压和负载条件，输出波形显示单元则用于观察和分析控制效果。 对于适应DC母线电压变化的解决方案，文档提出了一个基于电感和电流的模型，以确保在电压变化时电机性能的稳定性。这样的设计考虑了实际应用中的各种工况，为工程师提供了一个实用的学习和参考资源，特别适合新能源电动汽车电机驱动系统的研究和开发。