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随着环境污染和能源紧缺日益严重,农业装备的电气化趋势正在加快。当电机驱动系统应用于电动拖拉机时,需要其具有大转矩输出,高功率密度,高可靠性,高效率以及快速的动态响应等特点。由于直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)具有快速的动态响应,而最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere,MTPA)控制可以提高驱动系统的效率和输出转矩,因此采用MTPA-DTC策略的多相永磁电机驱动系统可以满足这些要求。本文以内嵌式五相永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)为控制对象,针对传统的MTPA-DTC策略计算复杂、依赖电机参数的缺点,通过深入分析恒转矩下定子磁链与定子电流的关系,提出了一种基于虚拟信号注入的MTPA-DTC策略,可以在电机参数未知的情况下实现MTPA,同时对DTC的动态与静态性能不产生影响,保留了传统DTC结构简洁、鲁棒性强的优点,仿真和实验结果验证了本文所提出策略的正确性及可行性。论文的主要研究内容可以概括如下:(1)概述了五相永磁同步电机的结构,在五相自然坐标系和两相静止坐标系下建立了其数学模型。在此基础上,介绍了永磁电机的直接转矩控制策略。(2)概述了传统MTPA-DTC策略的原理、实现方法以及优缺点。针对传统MTPA-DTC策略对电机参数鲁棒性差的缺点,提出基于虚拟信号注入的MTPA-DTC策略。分别提出正弦信号注入以及随机信号注入的MTPA实现方法,并对两种方法进行了对比分析。(3)在Matlab/Simulink中搭建基于虚拟信号注入的MTPA-DTC仿真模型,并进行仿真分析,验证了所提MTPA-DTC策略的正确性。(4)设计了基于d SPACE的五相永磁同步电机驱动系统的实验平台,并在此平台上完成基于虚拟信号注入的MTPA-DTC的实验,验证本文所提出控制策略的可行性。