[發明專利]交流電機電流動態控制性能通用化評價標準與評估方法

有效

• 申請號: 202110548069.8
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113595463B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 孫興法;朱俊杰;許金;肖歡;鄭欣良;韓一;吳振興;芮萬智;孫文;吳延好;馬銳鋒;梁英杰;王路;李想;韓正清
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝;張繼巍

本發明公開了一種交流電機電流動態控制性能通用化評價標準與評估方法。評價標準對交流電機電流復矢量指令值與實際值的偏差進行頻率加權，可有效全面評估電流動態控制算法在相對高頻運行條件下的動態響應綜合性能；評估方法建立了交流電機等效降階復矩陣動態數學模型、電流動態控制算法復矩陣動態數學模型、交流電機驅動系統動態延時數學模型以及電流動態控制算法閉環傳遞函數復矩陣模型，能有效全面評估電流動態控制算法在電機參數辨識誤差或系統延時補償誤差等惡劣條件下的高頻運行動態響應綜合性能，以及對電機參數辨識誤差和系統延時補償誤差的魯棒性，是電流動態控制最優化設計的理論依據。

技術領域

本發明屬于電機控制技術領域，具體涉及一種交流電機電流動態控制性能通用化評價標準與評估方法。

背景技術

基于坐標變換的磁場定向矢量控制是工業上應用最為廣泛的交流電機變頻調速控制方法。磁場定向矢量控制通過坐標變換將多變量、強耦合的交流電機模型解耦為直流電機的等效模型，實現勵磁電流和轉矩電流的獨立解耦控制，從而獲得與直流電機相當的控制性能。然而，坐標變換在勵磁和轉矩電流之間引入了與電機同步頻率相關的動態耦合，在高頻工況下會嚴重制約系統的穩定性和動態控制性能；多相電機不同三相繞組之間的相互耦合，也會進一步降低電流控制性能。目前已有大量文獻針對三相交流電機的電流耦合問題提出了直接補償解耦、矩陣對角化解耦和智能解耦等解決方案，但普遍缺乏一種能夠有效評價不同算法動態響應綜合性能的統一全面標準，只能通過仿真與試驗的直觀對比評判不同控制算法綜合性能的優劣，從而增大了電流動態控制最優化設計的難度。用于衡量系統實際輸出與期望輸出之偏差的誤差積分準則，包括絕對誤差積分準則、平方誤差積分準則、時間乘絕對誤差積分準則以及時間乘平方誤差積分準則等，一般只適用于定頻運行的穩態系統，通用性差，難以推廣至變頻瞬態運行場合。

發明內容

本發明針對交流電機控制領域中缺乏通用化的電流動態控制性能評價體系與評估方法、電流動態控制最優化設計困難等問題，提出一種交流電機電流動態控制性能通用化評價標準與評估方法，可全面評價交流電機電流動態控制算法的動態響應性能，為電流動態控制的最優化設計提供理論支撐。

為解決上述技術問題，本發明提供一種交流電機電流動態控制性能通用化評價標準，所述通用化評價標準包括頻率乘絕對復誤差積分準則IWACE及頻率乘平方復誤差積分準則IWSCE，且

其中，ω_e代表同步旋轉角速度，e(t)代表交流電機初級電流復矢量指令值I_cmd(t)與實際值I(t)的實時偏差，e(t)＝I_cmd(t)-I(t)，t代表系統運行時刻。

還提供一種交流電機電流動態控制性能通用化評估方法具體如下：

S1)建立交流電機的等效降階復矩陣動態數學模型G_m、電流動態控制算法的復矩陣動態數學模型G_c、交流電機驅動系統的動態延時數學模型G_t；

S2)根據交流電機等效降階復矩陣動態數學模型G_m、電流動態控制算法的復矩陣動態數學模型G_c、交流電機驅動系統的動態延時數學模型G_t，建立交流電機電流動態控制算法關于初級電流復矢量的閉環傳遞函數復矩陣模型G；

S3)根據交流電機的實時驅動需求F_cmd(t)、基于次級磁場定向矢量控制理論，計算初級電流復矢量指令I_cmd(t)；

S4)電流動態控制算法動態響應綜合性能的全面評估。