[發明專利]一種基于粒子群算法的諧波電網下VSC多目標優化矢量控制方法

有效

• 申請號: 201310574468.7
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103647466A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 宋亦鵬
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M7/42
• 分類號: H02M7/42;H02J3/38;G06N3/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種基于粒子群算法的諧波電網下VSC多目標優化矢量控制方法，包括如下步驟：

（1）采集VSC交流側的三相電壓V_a～V_c和三相電流I_a～I_c、VSC的直流母線電壓V_dc以及三相電網電壓U_a～U_c，并利用鎖相環提取三相電網電壓U_a～U_c的角頻率ω和相位θ；

（2）利用相位θ對所述的三相電流I_a～I_c、三相電壓V_a～V_c以及三相電網電壓U_a～U_c進行dq變換，對應得到正向同步速坐標系下包含正序分量、5次諧波分量以及7次諧波分量的電流綜合矢量和電壓綜合矢量和電壓綜合矢量和5次諧波反向坐標系下包含正序分量、5次諧波分量以及7次諧波分量的電壓綜合矢量和以及7次諧波正向坐標系下包含正序分量、5次諧波分量以及7次諧波分量的電壓綜合矢量和

進而從電壓綜合矢量和中提取對應的正序分量和從電壓綜合矢量和中提取對應的5次諧波分量和從電壓綜合矢量和中提取對應的7次諧波分量和從電流綜合矢量和中提取對應的正序分量和

（3）利用粒子群算法計算出5次諧波反向坐標系下5次諧波電流矢量參考值和以及7次諧波正向坐標系下7次諧波電流矢量參考值和進而對上述諧波電流矢量參考值進行坐標旋轉變換得到正向同步速坐標系下5次諧波電流矢量參考值和以及7次諧波電流矢量參考值和使預設的正序電流矢量參考值和與5次諧波電流矢量參考值和以及7次諧波電流矢量參考值和對應疊加得到正向同步速坐標系下包含正序分量、5次諧波分量以及7次諧波分量的電流參考矢量和

（4）根據所述的電流綜合矢量和以及電流參考矢量和通過誤差調節解耦補償算法得到調制信號和

（5）對調制信號和進行Park反變換得到靜止α-β坐標系下的調制信號和進而通過SVPWM技術構造得到一組PWM信號以對VSC進行控制。

2.根據權利要求1所述的多目標優化矢量控制方法，其特征在于：所述的粒子群算法的具體過程如下：

A1.在平面坐標系下初始化粒子群，所述的粒子群由多個粒子組成，每個粒子表示成以下形式的2×4的向量，初始狀態下該向量中的每個元素值均為隨機給定；

Pi=zi1zi2zi3zi4vi1vi2vi3vi4]]>

其中：P_i為粒子群中的第i粒子，z_i1、z_i2、z_i3和z_i4為P_i的四維位置屬性值且對應P_i在四維空間坐標系下的四維坐標，v_i1、v_i2、v_i3和v_i4對應P_i的四維速度屬性值；

A2.根據以下算式計算出粒子群中各粒子的綜合適應值，取綜合適應值最小的粒子與當前最優粒子比較綜合適應值，令綜合適應值較小的粒子為準最優粒子；

GF_i＝weight₁OF_i1+weight₂OF_i2+weight₃OF_i3

OF_i1＝(z_i1)²+(z_i2)²+(z_i3)²+(z_i4)²

OFi2=Pgcos62+Pgsin62]]>

Pgcos6=-1.5((Ud55+Ud77)Id+++(Uq55+Uq77)Iq+++Ud++(zi1+zi3)+Uq++(zi2+zi4))]]>

Pgsin6=-1.5((Uq55-Uq77)Id+++(-Ud55+Ud77)Iq+++Ud++(zi2-zi4)+Uq++(-zi1+zi3))]]>

OFi3=Qgcos62+Qgsin62]]>

Qgcos6=-1.5((Uq55+Uq77)Id+++(-Ud55-Ud77)Iq+++Ud++(-zi2-zi4)+Uq++(zi1+zi3))]]>

Qgsin6=-1.5((-Ud55+Ud77)Id+++(-Uq55+Uq77)Iq+++Ud++(zi1-zi3)+Uq++(zi2-zi4))]]>

其中：GF_i為粒子P_i的綜合適應值，OFi₁為粒子P_i三相電網電流5次加7次的總諧波分量，OFi₂為粒子P_i輸出有功功率的波動分量，OFi₃為粒子P_i輸出無功功率的波動分量，weight₁、weight₂和weight₃均為權重系數；

A3.首先，在平面坐標系下以準最優粒子為中心，在其四維空間的十六個方向上新建十六個與其距離為L的擾動粒子并確定擾動粒子的位置屬性值，進而計算出十六個擾動粒子的綜合適應值；所述的擾動粒子不納入粒子群中，L為預設的擾動位移；

然后，比較準最優粒子與十六個擾動粒子的綜合適應值，將綜合適應值最小的粒子更新為最優粒子；

A4.根據以下算式對粒子群中各粒子進行迭代更新后，返回執行步驟A2；

Pi′=zi1′zi2′zi3′zi4′vi1′vi2′vi3′vi4′vi1′=wvi1+c1r1(zg1-zi1)zi1′=zi1+vi1′vi2′=wvi2+c1r1(zg2-zi2)zi2′=zi2+vi2′vi3′=wvi3+c1r1(zg3-zi3)zi3′=zi3+vi3′vi4′=wvi4+c1r1(zg4-zi4)zi4′=zi4+vi4′]]>

其中：P_i′為迭代更新后的粒子P_i，w為慣性系數，r₁為隨機參數，c₁為學習系數，z_g1、z_g2、z_g3和z_g4為最優粒子的四維位置屬性值；

每次迭代更新過程中最優粒子的四維位置屬性值z_g1、z_g2、z_g3和z_g4即對應作為每次控制所需的諧波電流矢量參考值