[发明专利]交流电机电流动态控制性能通用化评价标准与评估方法

说明书

本发明公开了一种交流电机电流动态控制性能通用化评价标准与评估方法。评价标准对交流电机电流复矢量指令值与实际值的偏差进行频率加权，可有效全面评估电流动态控制算法在相对高频运行条件下的动态响应综合性能；评估方法建立了交流电机等效降阶复矩阵动态数学模型、电流动态控制算法复矩阵动态数学模型、交流电机驱动系统动态延时数学模型以及电流动态控制算法闭环传递函数复矩阵模型，能有效全面评估电流动态控制算法在电机参数辨识误差或系统延时补偿误差等恶劣条件下的高频运行动态响应综合性能，以及对电机参数辨识误差和系统延时补偿误差的鲁棒性，是电流动态控制最优化设计的理论依据。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种交流电机电流动态控制性能通用化评价标准与评估方法。

背景技术

基于坐标变换的磁场定向矢量控制是工业上应用最为广泛的交流电机变频调速控制方法。磁场定向矢量控制通过坐标变换将多变量、强耦合的交流电机模型解耦为直流电机的等效模型，实现励磁电流和转矩电流的独立解耦控制，从而获得与直流电机相当的控制性能。然而，坐标变换在励磁和转矩电流之间引入了与电机同步频率相关的动态耦合，在高频工况下会严重制约系统的稳定性和动态控制性能；多相电机不同三相绕组之间的相互耦合，也会进一步降低电流控制性能。目前已有大量文献针对三相交流电机的电流耦合问题提出了直接补偿解耦、矩阵对角化解耦和智能解耦等解决方案，但普遍缺乏一种能够有效评价不同算法动态响应综合性能的统一全面标准，只能通过仿真与试验的直观对比评判不同控制算法综合性能的优劣，从而增大了电流动态控制最优化设计的难度。用于衡量系统实际输出与期望输出之偏差的误差积分准则，包括绝对误差积分准则、平方误差积分准则、时间乘绝对误差积分准则以及时间乘平方误差积分准则等，一般只适用于定频运行的稳态系统，通用性差，难以推广至变频瞬态运行场合。

发明内容

本发明针对交流电机控制领域中缺乏通用化的电流动态控制性能评价体系与评估方法、电流动态控制最优化设计困难等问题，提出一种交流电机电流动态控制性能通用化评价标准与评估方法，可全面评价交流电机电流动态控制算法的动态响应性能，为电流动态控制的最优化设计提供理论支撑。

为解决上述技术问题，本发明提供一种交流电机电流动态控制性能通用化评价标准，所述通用化评价标准包括频率乘绝对复误差积分准则IWACE及频率乘平方复误差积分准则IWSCE，且

其中，ω_e代表同步旋转角速度，e(t)代表交流电机初级电流复矢量指令值I_cmd(t)与实际值I(t)的实时偏差，e(t)＝I_cmd(t)-I(t)，t代表系统运行时刻。

还提供一种交流电机电流动态控制性能通用化评估方法具体如下：

S1)建立交流电机的等效降阶复矩阵动态数学模型G_m、电流动态控制算法的复矩阵动态数学模型G_c、交流电机驱动系统的动态延时数学模型G_t；

S2)根据交流电机等效降阶复矩阵动态数学模型G_m、电流动态控制算法的复矩阵动态数学模型G_c、交流电机驱动系统的动态延时数学模型G_t，建立交流电机电流动态控制算法关于初级电流复矢量的闭环传递函数复矩阵模型G；

S3)根据交流电机的实时驱动需求F_cmd(t)、基于次级磁场定向矢量控制理论，计算初级电流复矢量指令I_cmd(t)；

S4)电流动态控制算法动态响应综合性能的全面评估。