【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械弹性储能系统谐波抑制控制领域，尤其涉及一种基于矩阵束算法的机械弹性储能系统多源谐波提取及抑制控制策略。
技术介绍
1、在机械弹性储能系统多源谐波的表征方面，许多研究已经揭示了机械侧谐波和电气侧谐波存在着相互作用关系。比如，目前采用的两自由度模型研究了多元激励下的机电耦合系统的扭振问题，揭示了多源谐波存在于机电耦合系统的事实，但需要理论求解振动形态，一方面方案实施也比较复杂，另一方面还可能会割裂多源谐波的内在联系，造成对多源谐波影响机电耦合系统运行机理的认识偏差。
2、在机械弹性储能系统多源谐波抑制控制方面，针对本专利技术研究的机械弹性储能系统多变量、强耦合和负载特性时变等非线性特点，当前研究引入了反推控制(backsteppingcontrol,bc)这种非线性控制方法可在保证系统稳定的前提下实现对于控制目标的准确、快速跟踪，经相关领域的应用表明，它在控制精度、控制速度等性能指标上优于传统pi控制。
3、因此，本专利技术通过转速和电磁转矩机械侧谐波和电气侧谐波联系起来，利用反推控制原理，提出一种基于矩阵束算法的机械弹性储能系统多源谐波提取及抑制控制。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提出了一种基于矩阵束算法的机械弹性储能系统多源谐波提取及抑制控制方法。具体包括：利用电机转速和电磁转矩对多源谐波进行统一分析和表征；通过矩阵束算法对实测转速数据进行处理分析，获取机械侧谐波和电气侧谐波信息；基于得到的多源谐波信息，利用反推控制原理，分别
2、技术方案
3、一种基于矩阵束算法的机械弹性储能系统多源谐波提取及抑制控制方法，包括以下实施步骤：
4、步骤一：通过电机转速和电磁转矩，同时对电气侧谐波和机械侧谐波进行整体表征。
5、根据csses系统多源谐波产生机理，假设机械侧由于涡簧箱振动使得涡簧扭矩ts中产生频率为fq的谐波，电气侧由于变流器非线性、定子非正弦分布及气隙磁场畸变等因素产生频率为fp的谐波，在电动机惯例下，忽略粘滞阻尼系数b，由转子运动方程可知，电机转速中会同时耦合出频率fp和fq的谐波。
6、鉴于转速测量的方便性和准确性，通过实测的转速数据提取转速谐波，方能获取系统中多源谐波的频率成分，既省去了繁杂的谐波建模过程，也很自然地考虑了机电耦合的影响作用。需指出，谐波频率fp和fq是为了研究方便而假设出的两种谐波，实际中可能出现多种谐波，使用时均可通过检测速度谐波获取，然后选择对主要的谐波成分进行抑制。假设涡簧扭矩、电磁转矩和转速的有效分量分别为ts0、te0和ωr0，将转子运动方程改写为有效分量和谐波分量的组合形式：
7、
8、式中：δtc和δωr为多源谐波引发的转矩谐波和转速谐波；tcp和为第p次谐波转矩的幅值和相角；tcq和为第q次谐波转矩的幅值和相角；ωrp和为第p次转速谐波的幅值和相角，ωrq和为第q次转速谐波的幅值和相角；θr为转子位置角。
9、根据上式，经过适当推导，可得：
10、
11、式中：j为转动惯量；np为转子极对数。
12、上式说明，多源谐波成分确实能够以转速谐波来整体表征，并且第p次和第q次转速谐波的幅值ωrp和ωrq分别正比于多源谐波引发的第p次和第q次转矩谐波幅值tcp和tcq，而与平均转速ωr0成反比。可见，通过实测转速数据和电磁转矩，就能整体描述多源谐波。
13、步骤二：通过矩阵束算法对实测转速数据进行处理分析，获取机械侧谐波和电气侧谐波信息。
14、假设转速信号由两个谐波分量构成，分别来自机械侧和电气侧，则采样点的数学模型可以表示为：
15、
16、其中：ai为谐波幅值；ωi为谐波频率；αi为谐波初相位；ts为采样周期；
17、由采样序列y(n)(n＝1,2,3,…,n)作为采样信号，构造hankel矩阵为
18、
19、式中，l为矩阵束参数，通常取l＝n/4～n/3可以有效的抑制噪声干扰。
20、对矩阵进行奇异值分解
21、y＝svdt
22、其中，s为(n-l)×(n-l)的正交矩阵；d为(l+1)×(l+1)的正交矩阵；v为(n-l)×(l+1)的对角阵，其主对角元素σi即为y的第i个奇异值。一般可从中筛选出其最大值σmax，若满足
23、σi/σmax≥μ
24、则可将最大下标即为最大模态数m，其中μ为设定的阈值。同时由v的前m个奇异值形成新矩阵
25、
26、式中，v′为(n-l)×m的正交矩阵，前m行是由y的前m个非零奇异值组成的m×m方阵，后n-l-m行全为0。
27、将奇异值分解后的矩阵y前m个主导右特征向量dt的最后一行删去形成l×m的矩阵记为d1，前m个主导右特征向量dt的第一行删去形成l×m的矩阵记为d2。从而生成两个(n-l)×l矩阵，即
28、
29、计算转移矩阵g：
30、
31、其中y1+为y1的伪逆矩阵。g存在m个特征值记为zi(i＝1,2,3,…,m)。
32、则可由式求出各次谐波的频率频率为
33、
34、由最小二乘法求得幅值和初相位：
35、
36、
37、步骤三：根据步骤二得到的多源谐波信息，并基于反推控制原理，分别设计了基于定子电流矢量定向的同步旋转坐标系dqo下k次谐波电流幅值、角度控制器。
38、为了实现控制的迅速响应，引入一个新的基于定子电流矢量定向的同步旋转坐标系dqo，如附图2所示，其中d和q分别为实轴和虚轴，dqo为原始的转子旋转坐标系，d轴方向与定子电流矢量is的方向保持一致，d轴与d轴间的夹角为θl，ψr为永磁体磁链，us为定子电压。
39、构建dqo坐标系下以电流矢量is和永磁体磁链矢量ψr夹角θl和电流矢量幅值is为状态变量的pmsm控制框架：
40、
41、式中：usd、usq为别为定子电压的d轴、q轴分量；rs为定子电阻；ls为定子电感；is为定子电流幅值；np为转子极对数；ψr为永磁体磁链；ωr为电机转速；θl为d轴与q轴间的夹角。
42、注入电流引起的电磁转矩谐波为：
43、
44、其中：
45、
46、
47、基于dqo轴电感相等，注入电流引起的电磁转矩谐波可以简化为：
48、
49、为消除转矩谐波，令注入电流产生的电磁转矩谐波与已经提取到的转矩谐波相等，即：
50、tck＝′ck
51、展开可得：
52、
53、因此：
54、
55、可以求得第k次定子电流本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于矩阵束算法的机械弹性储能系统多源谐波提取及抑制控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种基于矩阵束算法的机械弹性储能系统多源谐波提取及抑制控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中，通过转速和电磁转矩，对电气侧谐波和机械侧谐波进行整体表征：
3.根据权利要求1所述一种基于矩阵束算法的机械弹性储能系统多源谐波提取及抑制控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中，基于矩阵束算法，得到的多源谐波频率、幅值和初相角表达式为：
4.根据权利要求1所述一种基于矩阵束算法的机械弹性储能系统多源谐波提取及抑制控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中，基于反推控制原理，设计的基于定子电流矢量定向的同步旋转坐标系DQo下k次谐波电流幅值、角度控制器分别为：
【技术特征摘要】
1.一种基于矩阵束算法的机械弹性储能系统多源谐波提取及抑制控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种基于矩阵束算法的机械弹性储能系统多源谐波提取及抑制控制方法，其特征在于：所述步骤(1)中，通过转速和电磁转矩，对电气侧谐波和机械侧谐波进行整体表征：
3.根据权利要求1所述一种基于矩阵束算法的机械弹性储能系...
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