机械弹性储能用永磁同步电机多源谐波提取及统一抑制.pdfVIP

2024年2月电工技术学报Vol.39No.4

第39卷第4期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYFeb.2024

DOI:10.19595/ki.1000-6753.tces.222087

机械弹性储能用永磁同步电机

多源谐波提取及统一抑制

1,21,231,21,2

余洋余宗哲王孟云冯路婧张千慧

（1.新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学）保定071003

2.华北电力大学河北省分布式储能与微网重点实验室保定071003

3.国网新乡供电公司新乡453700）

摘要针对柔性涡簧振动和电力电子装置等引起机械弹性储能（MEES）系统机械侧谐波难

以准确建模、多源谐波无法整体表征及统一抑制的问题，该文提出MEES用永磁同步电机多源谐

波提取及统一抑制方法。首先，建立MEES系统数学模型，利用电机转速谐波对多源谐波进行整

体表征；然后，提出融合奇异值差分的矩阵束算法，利用其对含噪实测转速数据进行处理以获取

包含不同频率成分的多源谐波信息；最后，设计定子电流矢量定向下基于反推控制的多源谐波统

一抑制算法，完成对不同频率成分谐波的同时抑制。仿真和实验结果表明，利用融合奇异值差分

的矩阵束算法能快速、准确地识别转速信号中的多源谐波成分，统一抑制算法有效降低了多源谐

波导致的电磁转矩脉动，改善了系统运行性能。

关键词：机械弹性储能永磁同步电机矩阵束算法多源谐波提取及抑制反推控制

中图分类号：TM73

当前，对于融合机械侧谐波和电气侧谐波的

0引言

PMSM多源谐波建模分析，通常是在机械和电气两

“双碳”目标下，间歇式新能源在提供低碳电侧分别予以表征。对于机械侧谐波，主要有矢量力

力的同时，其出力不确定性也给电力系统调度带来学、分析力学和Kane法三种方法，如文献[4]通过

了极大困难。以机械涡卷弹簧（以下简称“涡簧”）混合坐标系分析了涡簧振动模态，并采用Lagrange

为储能介质，永磁同步电机（PermanentMagnet方程建立了考虑一阶模态的PMSM驱动涡簧动力

SynchronousMachine,PMSM）和电力电子装置作为学模型，现有针对机械侧谐波的建模方法较为繁杂，

驱动部件的新型机械弹性储能（MechanicalElastic实践中能处理的谐波次数也有限。对于电气侧谐波，

EnergyStorage,MEES）系统，为维持新能源接入电其影响一般通过电机电磁转矩脉动予以描述，如文

网后的功率平衡提供了良好手段[1]。不过，作为机献[5]通过对PMSM电磁转矩脉动进行建模，进而完

电耦合系统，由柔性涡簧振动激发的机械侧谐波和成电气侧谐波的表达。只是，一些研究已经揭示了

[2-3][6]

电力电子装置等电气设备产生的电气侧谐波，使机械侧谐波和电气侧谐波存在着相互关联的事实，

MEES系统表现出较为复杂的多源谐波问题，削弱机械侧负载振动激发的谐波将通过机电耦合原理引