永磁同步电机（PMSM）具有结构简单、体积小、功率密度大等特点。PMSM的电磁转矩由永磁转矩和磁阻转矩两部分构成,虽然id=0控制方法简单易实现,但是该控制方法没有利用磁阻转矩。最大转矩电流比（MTPA）控制可以充分利用磁阻转矩,与id=0控制方法相比,在相同的电磁转矩下所需定子电流较小,节约了逆变器容量,提高了效率。随着电机转速的升高,反电动势达到了逆变器提供的最大电压值,这时为了使电机转速继续上升,必须削弱永磁体磁场,即弱磁升速。为了对PMSM进行高效率、大转矩、宽转速范围内稳定控制,本文对MTPA和弱磁控制方法进行研究,并在此基础上设计了一种基于MTPA的超前角弱磁控制方法,实现电机在宽转速范围内高效率控制。并通过仿真和硬件实验验证了本文设计的MTPA和弱磁方法的有效性。主要工作如下:研究分析了 PMSM的数学模型、坐标变换原理、PMSM的矢量控制原理和控制步骤。研究了永磁同步电机MTPA控制和弱磁控制的原理,结合PMSM在同步旋转坐标系下的数学模型,利用电压、电流、转矩方程推导出MTPA和弱磁控制的重要公式。研究对比了永磁同步电机MTPA控制的常用方法,分析了这些方法的原理和特点。设计了公式法、曲线拟合法、线性插值查表法的MTPA控制系统。并通过MATLAB仿真证明了在相同转矩下,相比于id=0的控制方式,MTPA控制方式所需定子电流更小,节省了逆变器容量,提高了效率。为了使PMSM在额定转速以上运行,扩宽PMSM的速度范围,在MTPA和弱磁控制方法的基础上,设计了一种基于MTPA的超前角弱磁的控制方法,提高了电机MTPA和弱磁控制结合的动态性能。该方法利用超前角弱磁控制模块对MTPA控制的超前角进行补偿,改变电流矢量的既定轨迹进行弱磁从而使电机继续升速。并通过MATLAB仿真验证了基于MTPA的超前角弱磁控制方法的可行性。最后,通过搭建硬件实验平台,对id=0和MTPA控制方法进行对比,验证了 MTPA控制算法控制效率高。验证本文设计的基于MTPA的超前角弱磁控制方法能使PMSM在MTPA和弱磁控制之间动态切换,有效提升了 PMSM运行的速度范围。