永磁同步电机的弱磁控制（带MTPA）
本例采用磁场定向控制（FOC）技术来控制三相永磁同步电动机（PMSM）的转矩和速度。FOC算法需要转子位置反馈，该反馈由正交编码器传感器获得。有关FOC的详细信息，请参阅磁场定向控制（FOC）.
场强减弱控制
当您使用FOC算法以额定磁通运行电机时，最大速度受到定子电压、额定电流和反电动势的限制。此速度称为基本速度。超过此速度，机器的操作会变得复杂，因为反电动势大于电源电压。但是，如果您设置D-轴定子电流（Id）为负值时，转子磁链减小，从而允许电机以高于基准转速的速度运行。这种操作称为电机的弱磁控制。
根据机器的连接负载和额定电流，参考D-轴电流(
)在弱磁场控制中也限制了参考Q-轴电流(
)，从而限制扭矩输出。因此，电机在恒定扭矩区域内运行，直到达到基本速度。如上图所示，它在恒定功率范围内以高于基本转速的有限扭矩运行。
参考电流的计算取决于电机和逆变器参数。
注:
对于某些表面PMSM（取决于参数），在额定电流下可能无法实现更高的速度。为了获得更高的速度，您需要使用高于额定电流的最大电流使电机过载（如果机器的热条件在允许范围内）。
当您在高于基准速度的情况下运行电机时，我们建议您监控电机的温度。在电机运行期间，如果电机温度升高超过制造商建议的温度，出于安全原因，请关闭电机。
当您在基础速度以上运行电机时，我们建议您以小步骤增加速度参考，以避免磁场减弱的动力学，这可能会使一些系统不稳定。
每安培最大扭矩（MTPA）
对于内部永磁同步电机，转子磁路中的显著性会导致更高的电压
比(大于1)。这在转子中产生磁阻转矩(除了现有的电磁转矩)。有关更多信息，请参见MTPA控制基准.
因此，您可以在以下条件的最佳组合下操作机器：和，在相同的定子电流下获得较大的转矩，
.
这提高了机器的效率，因为定子电流损耗最小化。用于生成参考的算法和在机器中产生最大转矩的电流称为每安培最大转矩（MTPA）。
对于一个内部PMSM (IPMSM)，这个例子计算参考和电流使用MTPA方法，直到基本速度。对于Surface PMSM (SPMSM)，示例通过使用零实现MTPA操作D-轴参考电流，直到基本速度。
为了在高于基准速度的情况下运行电机，本示例计算基准转速和对于MTPA和弱磁控制，取决于电机类型。对于表面PMSM，使用恒压恒功率（CVCP）控制方法。对于内部PMSM，使用电压和电流限制最大转矩（VCLMT）控制方法。
有关MTPA控制参考试块的信息，请参见MTPA控制基准.
目标通信
对于硬件实现，此示例使用主机和目标模型。主机模型在主机上运行，与部署到连接到电机的硬件上的目标模型通信。主机模型使用串行通信命令目标模型并在闭环控制中运行电机。
模型
下面的例子使用了多个模型来实现这些硬件配置:
速度控制具有弱磁和MTPA的永磁同步电机的性能：
mcb_pmsm_fwc_qep_f28069LaunchPad
微型断路器永磁同步电机fwc qep f28379d
转矩控制带MTPA的永磁同步电机的性能：
mcb_pmsm_mtpa_qep_F28069发射台
mcb_pmsm_mtpa_qep_f28379d
您可以将这些模型用于模拟和代码生成。您可以使用open_system命令打开Simulink®模型。例如，将此命令用于基于F28069M的控制器：万博1manbetx
open_system (“mcb_pmsm_fwc_qep_f28069LaunchPad.slx”)；
所需的MathWorks®产品s manbetx 845
模拟模型:
1.对于模型：mcb_pmsm_fwc_qep_f28069LaunchPad和mcb_pmsm_mtpa_qep_F28069发射台
电机控制块集™
定点设计器™
2.对于模型：微型断路器永磁同步电机fwc qep f28379d和mcb_pmsm_mtpa_qep_f28379d
电机控制块集™
要生成代码并部署模型，请执行以下操作：
1.对于模型：mcb_pmsm_fwc_qep_f28069LaunchPad和mcb_pmsm_mtpa_qep_F28069发射台
电机控制块集™
嵌入式编码器®
德州仪器C2000处理器的嵌入式万博1manbetx编码器支持包
定点设计器™
2.对于模型：微型断路器永磁同步电机fwc qep f28379d和mcb_pmsm_mtpa_qep_f28379d
电机控制块集™
嵌入式编码器®
德州仪器C2000处理器的嵌入式万博1manbetx编码器支持包
定点设计器™ （仅用于优化代码生成）
先决条件
1.获取电机参数。我们为Simulink®模型提供默认电机参数，您可以将其替换为电机数据表或其他来源的值。万博1manbetx
但是，如果您有电机控制硬件，则可以使用电机控制块集参数估计工具估计您要使用的电机的参数。有关说明，请参阅使用电机控制模块参数估计工具估计电机参数.
参数估计工具将更新摩托帕姆变量（在MATLAB®工作空间中），带有估计的电机参数。
2.如果您从数据表或其他来源获得电机参数，请更新与Simulink®模型相关的模型初始化脚本中的电机、逆变器和位置传感器校准参数。万博1manbetx说明,请参阅从电机参数估计控制增益.
如果使用参数估计工具，可以更新逆变器和位置传感器校准参数，但不更新模型初始化脚本中的电机参数。脚本将自动从更新的脚本中提取电机参数摩托帕姆工作空间变量。
仿真(速度控制和转矩控制)模型
这个例子支持模拟。万博1manbetx按照以下步骤模拟模型。
1.打开此示例中包含的模型。
2.点击跑在模拟TAB来模拟模型。
3.点击数据检查在模拟选项卡以查看和分析模拟结果。
分析速度控制模型的仿真结果
该模型使用单位制表示速度、电流、电压、转矩和功率。在工作区键入PU-system可查看将这些量的单位值转换为国际单位制的过程。
观察系统的动态速度和电流控制器。此外，请注意，当电机运行在基础速度以上时，负Id电流。
注:
对于某些表面PMSM（取决于参数），在额定电流下可能无法实现更高的速度。为了获得更高的速度，您需要使用高于额定电流的最大电流使电机过载（如果机器的热条件在允许范围内）。
当您在基速以上运行电机时，我们建议您监控电机温度。在电机运行过程中，如果电机温度超过厂家推荐温度，出于安全考虑，应关闭电机。
当您在基础速度以上运行电机时，我们建议您以小步骤增加速度参考，以避免磁场减弱的动力学，这可能会使一些系统不稳定。
分析转矩控制模型的仿真结果
使用以下三种方法产生的Id和Iq参考电流运行模拟：
1.使用MTPA控制参考块产生参考电流。
2.使用矢量控制参考块手动生成MTPA参考电流。
3.生成不带MTPA的控制参考。
第一种方法在假设线性电感后，使用数学计算确定参考电流Id和Iq。
使用第二种方法手动生成非线性电感电机的MTPA查表。你可以用Id和Iq来说明这一点，通过扫转矩角度在+(π/2)到-(π/2)之间产生。
使用最后一种方法来获得参考电流而不需要MTPA算法。
您可以在数据检查器中比较这三种方法产生的扭矩和功率。
在前面的示例中，您可以注意到，使用MTPA生成的电扭矩为0.34PU，而不使用MTPA生成的电扭矩为0.27PU。您还可以注意到，随着扭矩角的变化，产生的最大扭矩与MTPA产生的扭矩相匹配。否定的D-轴电流表明MTPA将磁阻转矩用于内部永磁同步电机。
注:如果您使用的是表面式永磁同步电机，请在“转矩控制\MTPA_参考\MTPA控制参考”位置的MTPA控制参考框中将电机参数的类型从内部PMSM更改为表面PMSM
生成代码并将模型部署到目标硬件
本节指导您生成代码并在目标硬件上运行FOC算法。
本例使用主机和目标模型。主机模型是控制器硬件板的用户界面。您可以在主机计算机上运行主机模型。使用主机模型的先决条件是将目标模型部署到控制器硬件板。主机模型使用串行通信命令目标Simulink®模型并在闭环控制中运行电机。万博1manbetx
所需硬件
此示例支持这些硬件配置。使万博1manbetx用目标模型名称（以粗体突出显示）从MATLAB®命令提示符打开相应硬件配置的模型。
LAUNCHXL-F28069M控制器+BOOSTXL-DRV8305逆变器：mcb_pmsm_fwc_qep_f28069LaunchPad和mcb_pmsm_mtpa_qep_F28069发射台
LAUNCHXL-F28379D控制器+ BOOSTXL-DRV8305变频器:微型断路器永磁同步电机fwc qep f28379d和mcb_pmsm_mtpa_qep_f28379d
有关与上述硬件配置相关的连接，请参阅LAUNCHXL-F28069M和LAUNCHXL-F28379D配置.
运行模型，通过弱磁和MTPA实现速度和扭矩控制
1.对模型进行仿真，并对仿真结果进行分析。
2.完成硬件连接。
3.扭矩控制模型需要一个带有QEP传感器的内部PMSM，由一个带有速度控制(使用速度控制模型)的外部测力计驱动。
4.该模型自动计算ADC(或电流)偏移值。若要禁用此功能(默认启用)，请将值0更新到可变逆变器。模型初始化脚本中的ADCOffsetCalibEnable。
或者，您可以计算ADC偏移值并在模型初始化脚本中手动更新它。说明,请参阅运行三相交流电机在开环控制和校准ADC偏移.
5.计算正交编码器索引偏移值，并在与目标模型关联的模型初始化脚本中更新它。有关说明，请参阅PMSM电机的正交编码器偏移校准.
6.打开要使用的硬件配置的目标模型。如果要更改目标型号的默认硬件配置设置，请参见模型配置参数.
7.在LAUNCHXL-F28379D的CPU2上加载一个示例程序，例如使用GPIO31 (c28379D_cpu2_blink.slx)操作CPU2蓝色LED的程序，以确保CPU2没有被错误地配置为使用为CPU1准备的单板外设。
8.点击构建、部署和启动在硬件选项卡将目标模型部署到硬件。
9单击宿主模型在目标模型中进行超链接以打开关联的主机模型。您也可以使用open_system命令打开主机模型。例如，使用这个命令来实现速度控制:
open_system (“mcb_pmsm_fwc_host_model.slx”)；
主机与目标型号的串口通信请参见Host-Target沟通.
10.在主机型号的主机串行设置块掩码中，选择一个端口名.
11在速度控制模型中，更新参考速度(RPM)块值。在Torque控制模型中，使用Imag Reference块更新当前请求。
12点击跑在模拟选项卡以运行主机模型。
13将启动/停止电机开关的位置更改为On，以启动和停止运行电机。
14在主机模型的时间范围内，输入不同的参考速度(或电流)并观察RX子系统的调试信号。
笔记
如果位置偏移不正确，这个例子会导致电机中电流过大。为了避免这种情况，请确保正确地计算并更新了工作空间变量pmsm.PositionOffset。
当您在基速以上运行电机时，我们建议您监控电机温度。在电机运行过程中，如果电机温度超过厂家推荐温度，出于安全考虑，应关闭电机。
当您在基础速度以上运行电机时，我们建议您以小步骤增加速度参考，以避免磁场减弱的动力学，这可能会使一些系统不稳定。
参考文献
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Briz, Fernando, Michael W. Degner和Robert D. Lorenz。“利用复杂矢量分析和设计当前监管机构。”IEEE工业应用学报，第36卷，第3期，2000年5月/ 6月，第817-825页。
Briz, Fernando，等。(感应电动机)弱磁场运行中的电流和磁通调节。IEEE工业应用学报，Vol. 37, Issue 1, Jan/Feb, 2001, pp. 42-50。
[7] TI应用说明，“用于IPMSM电机驱动的带弱磁和MTPA的无传感器FOC。”
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