[發(fā)明專利]一種基于自適應(yīng)螢火蟲算法的MMC參數(shù)優(yōu)化方法

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• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN109217702A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉青;焦曉鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)（保定）
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;G06N3/00
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本發(fā)明專利公開了一種基于自適應(yīng)螢火蟲算法的MMC參數(shù)優(yōu)化方法，可以對采用載波移相調(diào)制的模塊化多電平換流器(MMC)進(jìn)行控制參數(shù)的優(yōu)化計(jì)算。本技術(shù)方案主要步驟包括：初始化自適應(yīng)螢火蟲算法參數(shù)，將控制器參數(shù)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(yùn)行仿真模型，計(jì)算每個螢火蟲的目標(biāo)函數(shù)值、吸引度；螢火蟲依據(jù)吸引度大小對其他螢火蟲進(jìn)行搜尋，根據(jù)位置公式對位置進(jìn)行更新；判斷是否滿足迭代結(jié)束條件，如果滿足將結(jié)果輸出即為優(yōu)化后的控制器參數(shù)。如果不滿足，則再次更新亮度和吸引度，進(jìn)行搜尋，直到滿足條件。實(shí)施例的仿真結(jié)果說明經(jīng)過該方法優(yōu)化后可以顯著提高控制器精度，優(yōu)化MMC的電流輸出波形。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及高壓直流輸電系統(tǒng)中的電力電子技術(shù)領(lǐng)域，主要應(yīng)用于柔性直流輸電環(huán)節(jié)的模塊化多電平換流器部分，具體設(shè)計(jì)一種模塊化多電平換流器(MMC)的控制器參數(shù)優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

電壓源型高壓直流輸電系統(tǒng)(VSC-HVDC)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)輸電環(huán)節(jié)，而電壓源換流器是其核心部件。德國學(xué)者Lesnicar和Marquardt提出的模塊化多電平換流器(MMC)以其獨(dú)特的高度模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的故障穿越能力等優(yōu)勢成為VSC-HVDC中最優(yōu)越的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。MMC具有模塊化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用上下橋臂開通子模塊數(shù)目的變化實(shí)現(xiàn)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(jié)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(yùn)行時子模塊電容電壓的均衡問題尤為關(guān)鍵。

對于子模塊電容電壓的均衡問題，有學(xué)者提出將載波移相調(diào)制策略(CPS-SPWM)應(yīng)用于MMC中，根據(jù)子模塊能量均分和電壓均衡兩種原則，設(shè)計(jì)適用于MMC的電壓平衡控制策略。但該策略的大多參數(shù)主要依靠人為經(jīng)驗(yàn)設(shè)定，相關(guān)調(diào)試工作量大。為了解決這個問題，本發(fā)明在載波移相調(diào)制策略理論基礎(chǔ)上，提出基于自適應(yīng)螢火蟲算法的MMC控制參數(shù)優(yōu)化方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于，針對采用載波移相調(diào)制方法的MMC控制器進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，提出一種基于自適應(yīng)螢火蟲算法的參數(shù)優(yōu)化方法，使控制器的參數(shù)達(dá)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(shí)現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)方案是：

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

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

(3)運(yùn)行仿真模型，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)公式，計(jì)算每個螢火蟲的目標(biāo)函數(shù)值。

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

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

本發(fā)明專利具有以下增益效果：

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

附圖說明

圖1 MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

圖2本發(fā)明中參數(shù)優(yōu)化的流程圖

圖3本發(fā)明實(shí)施例中的MMC控制框圖