永磁同步电机转速电流双闭环 PI+MTPA+弱磁控制 Simulink 仿真模型
摘要：
永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，简称 PMSM）在现代工业中得到了广
泛的应用，其高效率、高功率密度以及优越的动态特性使其成为电动汽车、工业机械等领域的首选驱
动装置。本文基于 Simulink 仿真工具，针对永磁同步电机的转速和电流控制问题，提出了一种采用
FOC（Field Oriented Control）矢量控制算法的转速电流双闭环控制策略，并通过 PI 控制、
MTPA（Maximum Torque Per Ampere）和弱磁控制模式的切换实现了对电机的精确控制。
1. 引言
永磁同步电机凭借其高效、高密度和高性能的特点，成为工业领域中不可或缺的驱动装置。而在电机
控制中，转速和电流控制是最基本的要素。因此，研究永磁同步电机的转速电流双闭环控制策略具有
重要的意义。
2. 永磁同步电机 SVPWM 控制算法
针对永磁同步电机的控制问题，本文采用了 FOC 矢量控制算法。该算法通过将三相交流电机分解成直
轴和交轴两个相互独立的控制通路，使得电机的控制更加简单高效。
3. 转速电流双闭环控制
为了实现对永磁同步电机的精确控制，本文设计了转速和电流双闭环控制系统。其中，电流环采用 PI
控制器，通过对电机的电流进行调节，确保电机的电流能够达到期望值。而转速环则采用转矩 PI 控
制器，通过对电机的转矩进行调节，实现对电机转速的精确控制。
4. MTPA 和弱磁控制模式切换
在永磁同步电机的控制过程中，根据负载和转速的变化，电机需要在 MTPA 和弱磁控制模式之间进行
切换。MTPA 模式可以在电机输出最大转矩的同时保持电机的效率；而弱磁控制模式则可以在电机工
作在高速区域时降低电机的铁耗，提高电机的效率。
5. Simulink 仿真模型
为了验证所提出的转速电流双闭环 PI+MTPA+弱磁控制策略的有效性，本文基于 Simulink 工具搭建
了相应的仿真模型。通过对模型的仿真分析，验证了所提出的控制策略在不同工况下都能够实现对电
机的精确控制。
6. 结论
本文基于 Simulink 仿真工具，针对永磁同步电机的转速和电流控制问题，提出了一种采用 FOC 矢
量控制算法的转速电流双闭环控制策略。通过 PI 控制、MTPA 和弱磁控制模式的切换，实现对电机的
精确控制。通过 Simulink 仿真模型的分析，验证了所提出的控制策略的有效性。这种控制策略不仅
可以提高永磁同步电机的效率和性能，还可以满足电机在不同工况下的要求。
