[发明专利]一种用于电力装备动态分析的传递函数确定方法

说明书

本发明提供了一种用于电力装备动态分析的传递函数确定方法，包括：获取电力装备的频率响应数据；将预设阶数的Pade近似作为传递函数，通过确定预设阶数的Pade近似的各项系数，将传递函数与频率响应数据形成的扫频曲线拟合；通过构造和求解复数域上的矩阵方程，对预设阶数的Pade近似的各项系数进行求解，得到传递函数。本发明提供的方法通过使用预设阶数的Pade近似作为传递函数，将传递函数与获取到的频率响应数据形成的扫频曲线进行拟合，然后构造和求解复数域上的矩阵方程，对预设阶数的Pade近似的各项系数进行求解，得到传递函数，解决了扫频技术不能给出解析形式的系统传递函数的问题，进而通过传递函数对系统动态特性做进一步地分析。

技术领域

本发明涉及电力电子装置领域，具体涉及一种用于电力装备动态分析的传递函数确定方法。

背景技术

Pade近似是有理函数逼近的一种方法，Pade近似一般是基于分子和分母的Maclaurin无穷级数展开，通过比较系数法来获得的，这种方法的缺点在于，其只能在低频部分有效。如果希望获得更大的邻域，就需要将分子和分母展开更多的项，当我们希望获得系统的更宽频响应特性时，展开项数会非常多，严重影响后续的分析计算效率。

目前，扫频技术已经大量应用于电力电子装备的动态特性分析中，通过扫频，我们可以确定系统的伯德图，包括幅频响应曲线和相频响应曲线。基于系统的频率响应，可以对系统的动态特性做进一步的分析。然而，扫频技术只能提供一组离散的频率响应数据，并不能给出解析形式的系统传递函数。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种用于电力装备动态分析的传递函数确定方法，以解决现有技术中在对电力电子装备的动态特性分析时，不能给出解析形式的系统传递函数的问题。

本发明实施例提供了一种用于电力装备动态分析的传递函数确定方法，包括：获取电力装备的频率响应数据；将预设阶数的Pade近似作为传递函数，通过确定预设阶数的Pade近似的各项系数，将所述传递函数与所述频率响应数据形成的扫频曲线拟合；通过构造和求解复数域上的矩阵方程，对预设阶数的Pade近似的各项系数进行求解，得到所述传递函数。

在一实施例中，预设阶数根据先验经验值确定。

在一实施例中，所述对预设阶数的Pade近似的各项系数进行求解，得到所述传递函数的步骤，包括：根据预设阶数的Pade近似，确定表示传递函数的有理多项式；将目标频率代入有理多项式，得到关于求解有理多项式系数的线性方程组；对所述线性方程组进行求解，得到所述传递函数。

在一实施例中，传递函数通过以下公式表示，其分子和分母都是关于复频率s的有理多项式：

其中，F(s)表示传递函数，n表示预设阶数，s表示复频率，a_j和b_j表示待定系数，j＝1,2……n。

在一实施例中，关于求解有理多项式系数的线性方程组通过以下公式表示：

其中，s_j表示目标频率，F(s_j)表示目标频率下系统对单位输入的响应，a_j和b_j表示待定系数，j＝1,2……n。

在一实施例中，所述对所述线性方程组进行求解，得到所述传递函数的步骤，包括：基于频率响应数据中的幅值和相角值，利用线性插值的方法求解F(s_j)；根据F(s_j)求解线性方程组，得到待定系数a_j和b_j；根据得到的待定系数确定所述传递函数。

在一实施例中，所述目标频率的范围包括：电力装备频带的下限值及上限值。

本发明技术方案，具有如下优点：