3.2.2 控制策略仿真研究
1.控制系统仿真建模
为了验证上述所提出控制策略的正确性，采用Matlab/Simulink模块与M函数相结合的方法对所提六相对称绕组永磁同步电动机直接转矩控制系统进行建模。为了更好地逼近实际电动机对象，利用Simulink Powersystem模块对六相对称绕组永磁同步电动机定子绕组电路回路进行建模，如图3-15所示。
电路输入为六相绕组端电压、转子旋转电角速度ωr、转子位置度θr，输出为六相绕组电流。各相绕组反电动势通过受控电压源方法耦合到绕组回路中。根据式（2-30）和式（2-31），定子端电压方程进一步变换为
式中，六相绕组反电动势矢量er=［eAf eBf eCf eDf eEf eFf］T。
图3-15 六相对称绕组永磁同步电动机定子绕组回路建模
电动机凸极引起的定子绕组感应电动势系数Ke如下：
与电动机凸极效应相关的定子绕组电感ΔLrs如下：
回路中的
电压以受控电压方法耦合到绕组回路中；（Lsσ1+Lsm）
为串联于定子绕组回路中的电感Lsσ1+Lsm两端的电压降。为了获得定子的微分项
，采用Lsσ1+Lsm两端电压降采样值除以电感Lsσ1+Lsm来获得，这样避免了在建模过程直接对采样电流进行微分带来的干扰很大的问题。模型中所需要的电磁转矩、定子磁链、转速、转子位置角等按2.3节相关公式计算即可。最终建立起来的六相对称绕组永磁同步电动机完整的仿真模型如图3-16所示。
2.控制系统仿真结果
所采用的六相对称绕组永磁同步电动机参数见附录中的表A-1，给定定子磁链幅值为0.33Wb，转矩限幅为20N·m，逆变桥臂插入死区时间为3.2μs。若没有死区补偿及零序电流isz4闭环控制，则驱动系统相关电流仿真结果如图3-17所示。从仿真结果可见，零序电流isz1，isz2除了局部的尖峰以外，绝大部分时间均为零；零序电流isz3始终为零；但零序电流isz4却由于逆变器的非线性因数，出现峰值10A的三次谐波交流分量。由于isz4的非零特性，导致实际相电流会产生较大的畸变。
为了降低零序电流isz4的幅值，采用本节所提出的具有零序电流控制的直接转矩控制策略进行仿真，负载转矩为10N·m、转速为1500r/min，仿真结果如图3-18所示。从仿真结果可见，零序isz4中原有的3次谐波基本被消除，只存在高频的PWM脉动。相绕组电流波形正弦度较好，机电能量转换平面定子磁链幅值和电磁转矩各自跟踪其给定值，磁链幅值控制为0.33Wb，电流转矩控制为10N·m。
图3-16 六相对称绕组永磁同步电动机完整的仿真模型
图3-17 无死区补偿及零序电流isz4闭环控制仿真结果
a）A相电流波形 b）零序电流波形
图3-18 具有死区补偿及零序电流闭环控制的仿真结果
a）转速 b）转矩及其给定值 c）定子磁链幅值 d）A相电流 e）零序电流isz1 f）零序电流isz2 g）零序电流isz3 h）零序电流isz4