3.系统仿真
　　
　　本文中所有仿真模型均在MATLAB6.5.1软件下采用强大功能的Simulink与powerlib模块进行仿真。
　　
　　3.1飞轮电池充电系统仿真
　　
　　飞轮电池充电时的系统模型如图5所示。该系统由三相电压源、三相RLC串联电路模块、SVPWM子系统、整流桥、直流储能电容、逆变桥、PMSM模块、电机测量单元、Subsystem子系统以及单位延迟模块等组成。

图5飞轮电池充电时的系统模型

　　系统模型中存在两个重要的SVPWM波产生子系统，即SVPWM子系统与Subsystem，SVPWM子系统实现的是图2的整流器矢量控制，Subsystem子系统的作用是产生逆变矢量控制脉冲信号，这两个子系统具体结构如图6和图7。仿真系统主要包括：

图6飞轮电池充电仿真模型中SVPWM子系统构成

圈7飞轮电池充电模型中的Subsystem子系统结构

　　1)转子位置检测模块和电流检测模块，使用电机测量单元来实现此功能；
　　2)速度环和电流环控制，主要运用PI控制器来实现；
　　3)坐标变换模块；
　　4)空间矢量脉宽调制(SVPWM)模块，SVPWM子系统与Subsystem子系统来实现；
　　5)整流器和逆变器模块，都选用Universal Bridge模块。
　　
　　系统电流环、速度环均采用PI控制算法，电流调节器和转速调节器采用带饱和限幅的PI调节器。速度环中速度指令信号与速度反馈信号的速度误差，由速度调节器按速度误差进行调节控制，使电动机转速快速跟随指令值变化，稳态时速度无静差，动态时限制转速超调，会大大减小负载变化对转速变化的影响。同时，由于转速负反馈的作用，检测转子角速度并经过系数转换得到转子的实际转速。检测变量与参考变量比较后的误差作为速度环和电流环的输入，从而构成了整个系统的闭环控制。图8～图11所示。
　　
　　图6中用时钟模块同步三相电源电压基波角频率ω的旋转时间。由于电源频率为50Hz，根据ω=2*P_i*f可知此时的ω为100P_i。
　　
　　它将系统反馈的直流电压新号U_dc用于SVPWM波的产生，然后在用SVPWM来控制系统整理。
　　
　　仿真参数如为：定子电阻R=2.875Ω，电枢电感Ld=Lq=8.5×10-3H；磁通φ=0.175Wb；极对数P=4；设置电机在0.05s时转矩由3N·m突变为0N·m；转速给定为1000rad/s。仿真结果如图8~~图11所示。

图8 飞轮电池充电时转速一时间变化关系图

图9 飞轮电池充电时电机电磁转矩一时间变化关系图

图10 充电时电流iabc波形图

图11 逆变桥输出相电压Uab波形图

　　由图8可以看出，当速度、电路环均采用PI控制时，速度没有出现超调和振荡现象，故在电机启动过程中不会造成很大的冲击；由图9可知，当负载转矩在0.05s由2Nm突然变为0时，转矩很快调整到新的稳定值，同时由于SVPWM的连续调节，转矩脉动小，而转速在0.05S负载转矩突变为0时没有震荡，而是呈线性上升趋势，经过极短时间上升后转速稳定到给定速度值附近。过渡时间小于0.01s；图9所示动态响应曲线的响应时间小于0.02s、超调量约为8％、过渡过程时间小于0.005s；图10中交流电流谐波畸变率小于5％。图11的波形验证了SVPWM算法的正确性。由此可见，系统所采用的控制策略具有跟踪性能好、响应速度快、过渡时间短、稳定性好以及控制精度高等特点。