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图1-10给出了一般化的电气调速系统原理框图。实现电动机的电气调速首先需要一个主电路系统，它以电动机为主体，并由受控的电能变换装置向其供电。现代电能变换装置基本上是由电感、电容、二极管和IGBT等器件构成的开关式电能变换装置，该装置将外部的电能转换成机械动力源（直流电动机或交流电动机）需要的电能。对直流电动机来说电能变换装置通常是电压可以调节的直流电源；对于实施变频控制的交流电动机来说，电能变换装置是指可以变压变频的逆变器。电能变换装置受控于控制系统，可以认为该变换装置就是将IGBT等开关器件的控制信号进行电压、电流和功率放大的装置。
图1-10 电气调速系统原理框图
为了能够很好地控制电能变换装置输出合适的电能供电动机使用，往往需要对电能变换装置施加高性能的闭环控制，见图1-10中的控制系统部分。根据电动机的期望运行状态（转速、转矩或者功率等）和传感器得到的电动机实际运行状态进行比较分析，采用合适的电动机控制技术，获得电动机期望的物理量（电压、电流、频率等）。然后，将该物理量通过电能变换装置的PWM控制技术转化成开关信号（0和1），从而通过控制电能变换装置输出合适形式的电能实现对电动机转速和转矩的控制。
交流电动机数学模型非常复杂，变量众多，并且存在强烈的耦合和非线性，这些因素导致了难以对电动机的运行过程进行深入分析。求解出电动机变量的解析解通常不大现实；强烈的耦合导致了一个变量的变化会引发诸多变量的变化，所以难以对多个变量同时进行分析，增大了理解和控制的难度；由于存在较强的非线性，所以定性分析在小范围内是可行的，在大范围内可能会出现错误。
研究人员长期以来采用各种方法来对交流电动机调速系统的运行过程进行了研究。早期采用了由各种模拟电路搭建的模拟计算机实现对交流电动机的建模与仿真，这种方法使我们对电动机内部各变量的变化规律有较好的理解。但是模拟计算机与生俱来的温度漂移、数值范围比较有限等缺点限制了它的推广。在数字计算机出现以后，采用各种软件来模拟交流电动机从而实现对其内部变量进行数字仿真得到了广泛的应用，除了MATLAB软件，像PSIM、SABER、PSCAD、PSPICE等软件都可以对交流电动机进行数字仿真。图1-11给出了在MATLAB/SIMULINK环境下的PMSM仿真框图。
MATLAB R2018b提供了面向汽车行业应用的Powertrain Blockset（动力总成模块集，用于搭建动力传动相关的纵向车辆模型，用于汽车燃油经济性和动力性能的仿真与设计优化）、Vehicle Dynamics Blockset（车辆动力学模块集，提供了完备的车辆动力学模块库和多自由度整车模型，可在3D虚拟环境下对车辆驾驶和操控进行模拟）、Automated Driving System Toolbox（自动驾驶系统）等工具集。MATLAB R2020a推出了Motor Control Blockset电机控制模块集，它提供了一系列模块可为交流电机创建和优化磁场定向控制算法。这些模块包括帕克和克拉克变换、无传感器观测器、弱磁、空间矢量发生器和磁场定向控制（FOC）自动调节器。该工具集提供了电机控制算法库为生成紧凑型代码专门做了优化，并且为多个电机控制硬件套件提供现成支持。提供了包括电机控制算法、传感器解码器和观测器、电机参数估计、电机模型等在内的参考示例。用户可以使用模块集包含的电机和逆变器模型，在闭环仿真中验证控制算法；可以借助模块集参数估计工具，在电机硬件上运行预定义的测试，准确估计定子电阻、 d 轴和 q 轴电感、反电动势等；可以将这些电机参数值置入到闭环仿真以分析控制器的设计。MATLAB R2020b版本提供了全新的Road Runner Scene Builder产品，可利用高精度地图自动创建道路网络。MATLAB R2022a版本推出了Virtual Vehicle Composer的app，使用虚拟车辆组建工具来配置和构建整车模型，实现包括组件选型、燃油经济性和行驶工况的跟踪。
图1-11 MATLAB/SIMULINK环境下的永磁电动机系统仿真框图
图1-12 电动汽车用电动机驱动系统仿真分析平台
计算机仿真可以以其较低的成本帮助我们实现对电动机运行过程的深入分析。而实际调速系统仍需要使用各种数字控制器实现实时控制，例如微处理器（Microprocessor）、单片微型计算机、高速数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）等。目前，TI、Infineon、Freescale、Motorola等公司的高性能数字信号处理器已经在电动机控制领域得到了广泛的应用，DSP器件已经成为交流电动机控制器中的首选。
对采用DSP控制的实物系统来说，初学者较难上手，并且系统的成本较高，开发起来也不容易。于是出现了dSPACE、RT-LAB等半实物系统仿真：采用MATLAB实现控制系统的算法建模，然后将其导入到dSPACE硬件平台中，接下来利用dSPACE系统提供的接口实现逆变器和交流电动机的控制。所以开发过程较快，成为近些年来较为流行的一种研究方式。图1-12给出了一个电动汽车用电动机驱动系统的仿真分析平台。