PMSM 驱动系统仿真：Slim vs 常规 DC-link 对比 — 风机负载
负载模型
采用风机类负载：T_load = k · ω²
- 额定转速：376.99 rad/s (3600 RPM)
- 额定转矩：7.33 Nm
- 比例系数 k = T_rated / ω_rated² = 5.16×10⁻⁵
仿真条件
- 电机：PMSM，3对极，L_d=2.6mH, L_q=3.49mH, ψ_f=0.133Vs
- 速度环：阶跃指令 376.99 rad/s @ t=0.1s
- 仿真时长：0.5s
- 指标窗口：最后 0.1s 稳态数据
对比配置
| 参数 | Slim DC-link | 常规 DC-link |
|---|---|---|
| 直流母线电容 | 88 μF | 22 mF |
| 直流侧电感 | 0.95 mH | 0.95 mH |
结果对比
| 指标 (pu) | Slim (88μF) | 常规 (22mF) |
|---|---|---|
| 母线电压均值 | 0.682 | 0.658 |
| 母线电压纹波 | 60.02% | 0.30% |
| 速度均值 | 0.807 | 0.882 |
| 速度误差 | 0.1927 | 0.1181 |
| 电磁转矩均值 | 0.3023 | 0.3284 |
| 负载转矩均值 | 0.2748 | 0.3279 |
波形图
Slim DC-link (88 μF)：
常规 DC-link (22 mF)：
对比图：
分析结论
- 电压纹波：Slim 配置稳态纹波达 60%，常规配置仅 0.3%，差距显著。
- 转速跟踪：两种配置均无法完全达到额定转速（风机负载较重），Slim 因电压波动导致转速损失更大。
- 转矩平衡：稳态时电磁转矩 ≈ 负载转矩，风机负载的 T-ω² 关系验证正确。
- 风机负载模型：已封装为可复用的 LoadTorque 类（load_torque.py），方便添加其他负载类型。
附：LoadTorque 类结构
T_load = fdc + f(omega) + f(theta) 基类: LoadTorque ├── fdc 常数负载 ├── f(omega) 转速相关 └── f(theta) 角度相关 子类: FanLoad (本次使用) → f(omega) = k·ω², k = T_rated / ω_rated² 可扩展: ConstantLoad, ReciprocatingLoad, ...