[發明專利]基于灰狼算法的微電網交直流斷面換流器PID參數優化方法

有效

• 申請號: 201710255456.6
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN106896716B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 李鵬;何帥;汪樂天;周金輝
• 申請（專利權）人: 華北電力大學(保定);國網浙江省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 杜文茹

1.一種基于灰狼算法的微電網交直流斷面換流器PID參數優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)設定狼群中狼的個數、最大迭代次數、所求問題維度以及PID參數變量取值范圍，初始化狼群位置；

2)進行迭代次數計數，計算每條狼所在位置對應的整定模型目標函數值，即微電網交直流斷面換流器PID控制效果的目標函數值；

所述的整定模型是微電網交直流斷面換流器，其中，換流器直流側為一直流電源，交流側經過一個LCL濾波接到交流側電源；控制模塊分為內環控制與外環控制，共有第一PID控制器(1)、第二PID控制器(2)、第三PID控制器(3)和第四PID控制器(4)；第一PID控制器(1)和第二PID控制器(2)構成外環控制，是控制交流側與直流側電壓，第三PID控制器(3)和第四PID控制器(4)構成內環控制，是控制濾波器輸出電容電壓的幅值與相角；直流電壓和交流電壓分別經過第一PID控制器(1)和第二PID控制器(2)得到電容電壓角度參考信號和電容電壓幅值信號參考；測量得到的電容電壓經傅里葉變換后與參考信號做差輸入到第三PID控制器(3)和第四PID控制器(4)；第三PID控制器(3)和第四PID控制器(4)的輸出經坐標變換后輸出為調制信號產生換流器觸發脈沖給換流器；

3)根據整定模型目標函數值，將狼群劃分為α、β、δ、ω，其中，α狼為PID效果最優的狼，β狼為PID效果次優的狼，δ狼為PID效果第三優的狼，ω狼為剩余的狼；

4)計算α狼所在位置對應的檢驗模型目標函數值，即微電網交直流斷面換流器增加擾動后的PID控制效果的目標函數值；

5)判斷檢驗模型PID控制效果是否連續V次無改進，若是，則停止迭代，執行步驟8)，否則，執行步驟6)，所述的V大于等于6；

6)對代表PID參數的狼群位置更新；

7)判斷當前迭代次數是否達到設定的最大迭代次數，若達到，則停止迭代，執行步驟8)，否則，返回步驟2)；

8)輸出α狼所在位置，即微電網交直流斷面換流器全局最優PID參數值。

2.根據權利要求1所述的基于灰狼算法的微電網交直流斷面換流器PID參數優化方法，其特征在于，步驟2)所述的整定模型目標函數為ITAE+ISE，即J＝∫t|e(t)|+e(t)²dt，其中，J為整定模型目標函數值，e(t)為控制量偏差，t為時間。

3.根據權利要求1所述的基于灰狼算法的微電網交直流斷面換流器PID參數優化方法，其特征在于，步驟4)所述的檢驗模型是在整定模型的基礎上，在第三PID控制器(3)的輸出信號中增加一個階躍的擾動信號。

4.根據權利要求1所述的基于灰狼算法的微電網交直流斷面換流器PID參數優化方法，其特征在于，步驟4)所述的檢驗模型目標函數為ITAE+ISE，即J＝∫t|e(t)|+e(t)²dt，其中，J為整定模型目標函數值，e(t)為控制量偏差，t為時間。

5.根據權利要求1所述的基于灰狼算法的微電網交直流斷面換流器PID參數優化方法，其特征在于，步驟6)所述的更新包括：

(1)求取每一條狼分別與α、β、δ狼更新前的距離，具體公式為：

D_α(t)＝C₁X_α(t)-X(t)

D_β(t)＝C₂X_β(t)-X(t)

D_δ(t)＝C₃X_δ(t)-X(t)

C＝diag(2r₁)

其中，X_α(t)、X_β(t)、X_δ(t)為α、β、δ狼更新前的位置，X(t)為所有狼更新前的位置，即當前PID參數值，D_α、D_β、D_δ為考慮一定的隨機性下求出每一條狼所在位置與α、β、δ狼所在位置的距離，C是隨機系數，r₁是在0到1上服從均勻分布的隨機變量；

(2)根據每一條狼分別與α、β、δ狼的距離進行位置更新，具體公式：

X₁(t+1)＝X_α(t)-A₁D_α(t)

X₂(t+1)＝X_β(t)-A₂D_β(t)

X₃(t+1)＝X_δ(t)-A₃D_δ(t)

A＝diag(2ar₂-a)

其中，X₁、X₂、X₃為每一條狼根據α、β、δ狼進行更新后的位置，A是隨機系數，a是隨著迭代次數從2衰減到0的常數，r₂是在0到1上服從均勻分布的隨機變量，X(t+1)為更新后狼的位置，A是隨機系數。