在交通和某些工業領域中的電力驅動系統的研製過程中，直接使用實際電機系統對新的控制器進行測試，實現起來比較困難，而且費用較高。因此，需要介於離線模擬和實機試驗之間的逆變器-交流電機實時模擬器，與實際控制器硬體相連，在閉環條件下對實際控制器進行實時測試。由於這種實時模擬系統迴路中有實際控制器硬體介入，因此被稱為硬體在迴路模擬（Hardware-in-the-Loop Simulation）。
儘管在真實系統上進行試驗是必不可少的，但是由於採用實機難以進行極限與失效測試，而採用實時模擬器可以自由地給定各種測試條件，測試被測控制器的效能，因此實時模擬器可作為快速控制原型（Rapid Control Prototyping）的虛擬試驗檯，在電機、逆變器、電源和控制器需要同時工作的並行工程中必不可少。
圖1 電源-濾波-逆變器-交流電機系統
由於目前數字計算機處理速度的限制，不能實現亞微秒級物理模型實時模擬，需要對逆變器開關過程進行理想化處理，因此引入了離散事件系統。離散事件逆變器子系統與連續時間電機子系統耦合，使變流器-電機實時模擬器成為變因果和變結構系統。變因果是指離散開關事件發生前後，描述連續時間電機子系統的動態方程的輸入變數與輸出變數會變換位置；變結構是指在模擬程序中，離散開關事件引發狀態轉換，使連續系統結構發生變化。因而需要對動態方程不斷地進行調整和初始化[1]。
框圖建模工具Simulink是控制工程模擬的工業標準，但Simulink本質上是一種賦值運算，由其方框圖描述的系統是因果的.。為了能應用Simulink建模工具，應該使變流器-電機實時模擬系統解耦為兩個獨立子系統，以消除變因果、變結構問題。
作為功能性建模方法之一的開關函式，可用於確定變流器開關器件電壓與電流波形計算，以便進行系統優化設計。它在變流器的離線模擬中已得到成功的應用[2～3]。本文應用文獻[2]
的開關函式描述法，採用實際控制器輸出的PWM開關邏輯訊號定義正、負半橋開關函式，建立逆變器的Simulink模型。該模型既可實現實時模擬系統中逆變器與電機模型的解耦，又可以確定逆變器設定的開關死區時間，防止同一橋臂開關管直通。文中還將給出基於dSPACE實時環境的逆變器-非同步電機開控制系統實時模擬的實現方法和結果。
圖2 逆變器系統Simulink框圖
1 逆變器Simulink模型
雙電平三相電壓源型逆變器由6個開關管和6個與開關管反向並接的續流二極體組成，見圖1。採用實際控制器輸出的6個PWM開關邏輯訊號a ，b ，c ；a-，b-，c-定義逆變器a,b,c三相正半橋開關函式：
Sfap=1·×a ,SFbp=1×b ,SFcp=1×c
和負半橋開關函式：
SFan=1×a-,SFbn=1×b-，SFcn=1×c-。
則全橋開關函式為：
SFa=Sfap-SFan,SFb=SFbp-SFbn，SFc=SFcp-SFcn。
逆變器輸出端a,b,c與直流電流中點o之間的電壓為：uao=0.5VDC×Sfab，ubo=0.5VDC×SFb,uco=0.5VDC×SFc，
其中，VDC為直流環路電壓。由此得到線電壓為：
uab=uao-ubo,ubc=ubo-uco,uca=uco-uao
相電壓為：
uan=uao-uno,ubn=ubo-uno,ucn=uco-uno。
式中，uno=(1/3)(uao ubo uco)為電機三相繞組中點n與直流電流中點o之間的電壓。
正半橋a,b,c相開關器件電流為：
is1=ia×Sfap,is3=ib×SFbp,is5=ic×SFcp