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1 逆变器 Simulink 模型

双电平三相电压源逆变器由6个开关管和6个与开关管反并联的续流二极管组成，如图1所示。6路PWM开关逻辑信号a+、b+、c+； 实际控制器输出的a-、b-、c-用于定义逆变器a、b、c三相正半桥开关函数：

Sfap=1×a+,SFbp=1×b+,SFcp=1×c+

和负半桥开关功能：

SFan=1×a-，SFbn=1×b-，SFcn=1×c-。

那么全桥开关函数为：

SFa=Sfap-SFan，SFb=SFbp-SFbn，SFc=SFcp-SFcn。

逆变器输出端子a、b、c与直流电流中点o之间的电压为：uao=0.5VDC×Sfab，ubo=0.5VDC×SFb，uco=0.5VDC×SFc，

其中，VDC为直流环路电压。 产生的线路电压为：

uab=uao-ubo,ubc=ubo-uco,uca=uco-uao

相电压为：

uan=uao-uno,ubn=ubo-uno,ucn=uco-uno。

式中uno=(1/3)(uao+ubo+uco)为电机三相绕组中点n与直流电流中点o之间的电压。

正半桥a、b、c相投切装置的电流为：

is1=ia×Sfap,is3=ib×SFbp,is5=ic×SFcp

负半桥a、b、c相开关器件电流为：

is4=ia×SFan,is6=ib×SFbn,is2=ic×SFcn

三相电流为：

ia=is1+is4, ib=is3+is6, ic=is5+is2

此外，开关电流为：

is1=is1_s-is1_D, iS4=is4_D-is4_s

直流电流为：

iDC=is1+is3+is5

其中is1_s、is1_D、is4_s、is4_D分别为a相正负半桥开关管和续流二极管电流。 据此，可以建立逆变器的Simulink框图模型。 图2(a)~(d)分别是逆变器模型顶层和底层的Simulink框图。

2 实时仿真系统的实现

著名的机电控制系统开发平台是基于MATLAB/Simulink/Real-Time Workshop开发的dSPACE实时系统[4-5]。 本文相关课题选用单板dSPACE系统DS1103。

图3 主机/目标计算机结构

DS1103采用32位精简指令集处理器PowerPC 604e进行浮点计算。 精简指令集处理器采用小指令集和多寄存器结构，指令执行简单、快速； 单周期指令的统一使用，克服了复杂指令集的复杂性。 缺点。

DS1103板插入PC机主板的ISA扩展槽，由PC机供电。 所有实时计算均由 DS1103 独立执行，而 dSACE 的测试工具软件在主机 PC 上并行运行。 上位机/目标机结构如图3所示。

Real-Time Interface（RTI）是dSPACE系统的实时实现软件。 扩展了实时代码生成软件Real-Time Workshop，集成了dSPACE系统I/O硬件的实时模型，可以实现从Simulink模型到dSPACE系统的实时C代码自动生成，生成的实时代码包括实时内核和应用代码[6]。 RTI 还根据信号和参数生成可变文件，可以使用 dSPACE 的测试工具软件 ControlDesk [7] 访问该文件。

在强大的实时代码实现软件RTI和界面友好的测试软件ControlDesk的支持下，可以快速实现电驱动系统的快速控制原型和硬件在环仿真测试。 图4是采用上述逆变器模型和dSPACE系统I/O硬件模型搭建的逆变器-交流电机系统的Simulink框图。 图下部为变频-异步电机系统模型。 作为实时任务T1，模型具有实际控制器的硬件接口，可输入6路实际PWM开关信号逆变器仿真，输出电流、电压等模拟信号； 上半部分是PWM控制器模型，作为实时任务T2，该模型通过DSP控制器F240硬件产生实时PWM信号。 T1和T2工作在异步采样模式，构成双定时器任务系统。 为了减小采样控制器输出的可变延迟引起的抖动的影响，T1的采样率设置得远高于T2的采样率。

3 实时仿真结果

系统仿真针对电动汽车动力驱动系统，逆变器参数为：PWM开关频率fPWM=1kHz，开关死区时间=7μs； 直流电源及滤波参数为：电池开路电压Ebo=288V，电源内阻Rb=0.03Ω，滤波电容C=10000μF； 异步电机参数：132V、182A、50Hz、45kW、2900rpm； 负载扭矩=50Nm； 交流电源参数：相电压幅值=100V，频率=50Hz。 实时仿真采用欧拉数值积分法（ODE1）逆变器仿真，T1采样周期=11μs，T2采样周期=PWM周期=1ms。