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基于矢量控制永磁同步电机模型的建立 29
逻辑运算即可确定所在扇区，实现容易。如果综合以上条件进一步分析，可以看出Vs所在的扇区完全由Vs?、3Vs??Vs?、?3Vs??Vs?三式与0的关系所决定，由此，可以定义以下变量：
?Va?Vs????Vb?3Vs??Vs? （4-13） ???Vc??3Vs??Vs?如果设定当（Va,Vb,Vc）>0时，相应的变量（A,B,C）=1;否则（A,B,C）=0，那么扇区号与变量A、B、C之间存在特定的关系：扇区号=A+2B+4C，因此，用于MATLAB实现时只需判断三个变量Va、Vb、Vc与0的关系就能容易得到Vs所在的扇区。
相对应的Simulink仿真如图4-17所示：
图4-17 扇形区的选择
4.5.3 占空比时间的计算
计算出T1、T2后，就可以根据扇区号S（实际仿真中用的是与扇区号对应的N）计算三相脉冲开通的前沿延迟时间（前沿切换点）Ta 、Tb、 Tc。
定义占空比时间为Ton1,Ton2,Ton3,则：
T?T1?T2?T??on14?T1?T?T? （4-14） ?on2on12?T2?T?T?on2?on32?ton1 为最大宽度脉冲前沿切换点，即最先切换点；ton2为次宽度的前沿切换点，即中间时刻切换点；ton3为最小宽度脉冲的前沿切换点，即最后切换点。
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实际控制中所需的三相PWM波的占空比如表4-5所示，
表4-5三相PWM波的占空比
扇区 Ta Tb Tc 1 2 3 4 5 6 Ton2 Ton1 Ton1 Ton1 Ton3 Ton2 Ton1 Ton3 Ton1 Ton2 Ton3 Ton1 Ton3 Ton2 Ton2 Ton3
Ton3 Ton2 当输出电压空间矢量Vs在3扇区时，A相脉冲为最大宽度脉冲，B相脉冲为次宽度脉冲，C相脉冲为最小宽度脉冲；当Vs在1扇区时，B相脉冲为最大宽度脉冲，A相脉冲为次宽度脉冲，C相脉冲为最小宽度脉冲,其余的扇区也可由表3-5所示。
其Simulink仿真如图4-18所示：
图4-18 PWM占空比
4.5.4 PWM波的产生
由以上几点，可得SVPWM调制的算法可总结为：
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（1）根据输入的参考电压U?和
U?计算出空间电压矢量所处的扇区。
（2）计算两个有效矢量作用时间T1、T2和零矢量的作用时间T0。 （3）计算三相PWM脉冲前沿延迟时间ton1、ton2、ton3。
（4）根据扇区号选用各相的空间矢量切换点Ta 、Tb、 Tc，从而输出三相SVPWM脉冲控制信号。
图4-19即为根据上文分析所得到的SVPWM的Simulink的仿真。
图4-19 SVPWM模型
其中，ton1、ton2、ton3与等腰三角形进行比较，就可以生成对称空间矢量PWM波形。将生成的PWMI，PWM3，PWM5进行非运算就可以生成PWM2，PWM4,PWM6,并同时把数据类型由bool型转换为double型,并设置参数即可得图4-20的SVPWM模型。
图4-20 SVPWM输出波形
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4.6 电机与逆变器模块的建模和仿真
在整个控制系统的仿真模型中，PMSM 本体模块是最重要的部分，在Matlab/Simulink中的Simpower System中，提供了永磁同步电机所对应的模型，并且提供了相应对电机输出量的测量模块，其中包括A、B、C三相电流，d、q两相电流与电压，转速，角度和转矩，以根据不同的需要对电机的不同参数进行波形的输出和观察[20]。
在Matlab/Simulink中的Simpower System中，也提供了逆变器所对应的模块，对于不同的应用场合和需要，提供了二极管、晶闸管、GTO、MOSFET、IGBT和理想开关的电子变换其选择。本文所采用的逆变器类型则是运用IGBT所组成的逆变器。
PMSM电机和逆变器连接的Simulink仿真如图4-21
图4-21 逆变器与PMSM模型
在进行了以上的实验之后，已对控制系统所有模型进行Simulink仿真，最后要对把每个模型连接起来的部分进行相应的仿真，以达到模块连接的正确，
首先对两个信号连接模块进行仿真，假设一个信号是正弦波，另一个信号为幅值为常数2的信号，图4-22即是相应的Simulink仿真：
图4-22 连接模块
图4-23即为此模块的输入输出波形图