[發明專利]一種基于自適應螢火蟲算法的MMC參數優化方法

在審

• 申請號: 201710544780.X
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN109217702A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 劉青;焦曉鵬
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;G06N3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明專利公開了一種基于自適應螢火蟲算法的MMC參數優化方法，可以對采用載波移相調制的模塊化多電平換流器(MMC)進行控制參數的優化計算。本技術方案主要步驟包括：初始化自適應螢火蟲算法參數，將控制器參數表示為螢火蟲位置，表示出螢火蟲種群的矩陣；初始化螢火蟲的位置分布；運行仿真模型，計算每個螢火蟲的目標函數值、吸引度；螢火蟲依據吸引度大小對其他螢火蟲進行搜尋，根據位置公式對位置進行更新；判斷是否滿足迭代結束條件，如果滿足將結果輸出即為優化后的控制器參數。如果不滿足，則再次更新亮度和吸引度，進行搜尋，直到滿足條件。實施例的仿真結果說明經過該方法優化后可以顯著提高控制器精度，優化MMC的電流輸出波形。

技術領域

本發明專利涉及高壓直流輸電系統中的電力電子技術領域，主要應用于柔性直流輸電環節的模塊化多電平換流器部分，具體設計一種模塊化多電平換流器(MMC)的控制器參數優化方法。

背景技術

電壓源型高壓直流輸電系統(VSC-HVDC)廣泛應用于電力系統輸電環節，而電壓源換流器是其核心部件。德國學者Lesnicar和Marquardt提出的模塊化多電平換流器(MMC)以其獨特的高度模塊化結構，具有良好的故障穿越能力等優勢成為VSC-HVDC中最優越的一種拓撲結構。MMC具有模塊化的拓撲結構，利用上下橋臂開通子模塊數目的變化實現電壓和功率等級的改變，輸出電壓波形平滑接近理想正弦波形，這樣在硬件上可以省去大容量的交流濾波器，節省成本。但是，MMC將能量分散存儲于各子模塊的電容中，因此在運行時子模塊電容電壓的均衡問題尤為關鍵。

對于子模塊電容電壓的均衡問題，有學者提出將載波移相調制策略(CPS-SPWM)應用于MMC中，根據子模塊能量均分和電壓均衡兩種原則，設計適用于MMC的電壓平衡控制策略。但該策略的大多參數主要依靠人為經驗設定，相關調試工作量大。為了解決這個問題，本發明在載波移相調制策略理論基礎上，提出基于自適應螢火蟲算法的MMC控制參數優化方法。

發明內容

本發明目的在于，針對采用載波移相調制方法的MMC控制器進行參數優化，提出一種基于自適應螢火蟲算法的參數優化方法，使控制器的參數達到最佳配置，提高控制精度和控制效果，換流器輸出電流波形得到改善。

為實現上述目的，采用的技術方案是：

(1)初始化自適應螢火蟲算法的種群數、迭代次數、初始步長等參數，設置種群中螢火蟲個數為N，由所需要優化的控制器參數為W，則每個螢火蟲的位置矢量有W個控制參數組成，即一個二維D＝W的數組，該螢火蟲種群可以表示為N*(D+2)的矩陣。初始參數選取依據工程需要在每個參數大致允許的范圍選取。

(2)根據位置公式初始化每一個螢火蟲的位置分布，并初始化待優化的控制器參數。

(3)運行仿真模型，根據目標函數公式，計算每個螢火蟲的目標函數值。

(4)算法中每個螢火蟲依據吸引度大小對其他螢火蟲進行搜尋，對亮度大于自身的個體，向其進行移動，并根據位置公式對位置進行更新。

(5)判斷是否滿足迭代結束條件，如果滿足將結果輸出即為最優解，得到優化后的控制器參數。如果不滿足，則再由第三步更新亮度和吸引度，再次進行迭代搜尋，直到滿足條件。

本發明專利具有以下增益效果：

本發明專利所提出的基于自適應螢火蟲算法的MMC參數優化方法，算法收斂性強，可以有效避免過早收斂和陷入局部最優的情況，對于模塊化多電平換流器(MMC)的控制器進行參數優化后，輸出電流波形得到改善，環流抑制效果增強，對于子模塊電壓的均衡穩定起到積極作用。

附圖說明

圖1 MMC拓撲結構圖

圖2本發明中參數優化的流程圖

圖3本發明實施例中的MMC控制框圖