内嵌式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)因其高功率密度、高转矩密度、宽调速范围而得到越来越多的关注。与此同时,直接转矩控制(Driect Torque Control,DTC)因其具有良好的动态性能而被广泛应用于IPMSM的驱动系统中。为最大化利用IPMSM的转矩,最大转矩电流比控制策略(Maximum Torque Per Ampere,MTPA)通过利用IPMSM的磁阻转矩,可以实现相同转矩下的电流最小化,提高了控制系统的效率。本文针对现有MTPA控制策略存在的问题,提出了两种改进的五相IPMSM-DTC控制系统的MTPA控制策略,分别解决了磁链信号注入法抗扰动能力差和信号注入法引入额外扰动的问题。本文主要研究内容如下:(1)介绍了五相IPMSM的数学模型,推导了五相IPMSM在不同坐标系下的数学模型和各个坐标系之间的变换矩阵。在此基础上,介绍了五相IPMSM的直接转矩控制及其改进算法。(2)基于CPWM调制的五相IPMSM直接转矩控制系统中,提出了基于旋转电压信号注入实现的MTPA控制策略,通过在电机电压矢量参考值中直接注入一个高频正弦信号,根据定子电流幅值与定子磁链之间的关系,实现对电机运行工况的追踪。该方法在电压给定处直接注入高频信号,可以更精确地将信号注入到电机中,抗扰动能力更好。同时,对算法进行了仿真分析,验证了算法原理的正确性。(3)在基于改进开关表的五相IPMSM直接矩控制系统中,提出了基于虚拟信号注入实现的MTPA控制策略,通过构建定子电流幅值和定子磁链之间的关系,以一个虚拟信号实现对电机运行过程中MTPA点的跟踪控制(VSI-MTPA)。该算法无需注入任何实际信号,因此不会造成额外的脉动和谐波。同时,通过仿真分析对比了两种算法的性能。VSI-MTPA不引入额外扰动,同时具有更好地动态响应性能。(4)以dSPACE平台为基础,搭建了五相IPMSM的驱动控制平台。概述了驱动控制平台的组成,详细介绍了驱动系统的硬件电路。最后,针对VSI-MTPA算法,为验证该算法在实际运用中的追踪精度和动态性能,在此平台上完成了相关实验。