[發(fā)明專利]一種綜合優(yōu)化諧波穩(wěn)定性和阻尼損耗的LCL濾波器設(shè)計方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910118977.6 | 申請日： | 2019-02-18 |
| 公開（公告）號： | CN109861226B | 公開（公告）日： | 2022-07-26 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 邵振國;王浩;張嫣;張逸;黃新東 | 申請（專利權(quán)）人： | 福州大學(xué) |
| 主分類號： | H02J3/01 | 分類號： | H02J3/01 |
| 代理公司： | 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100 | 代理人： | 蔡學(xué)俊 |
| 地址： | 350108 福建省福州市閩*** | 國省代碼： | 福建;35 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 綜合 優(yōu)化 諧波 穩(wěn)定性 阻尼 損耗 lcl 濾波器 設(shè)計 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種綜合優(yōu)化諧波穩(wěn)定性和阻尼損耗的LCL濾波器設(shè)計方法，包括以下步驟：步驟S1：建立逆變器經(jīng)LCL型濾波器并網(wǎng)的頻域模型；步驟S2：建立以降低阻尼損耗為目標(biāo)的目標(biāo)函數(shù)；步驟S3：用改進貓群算法對濾波器參數(shù)進行尋優(yōu)，得到考慮并網(wǎng)點諧波穩(wěn)定的以阻尼損耗為優(yōu)化目標(biāo)的一組最優(yōu)參數(shù)。本發(fā)明可以保證新能源發(fā)電逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)的諧波穩(wěn)定性。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及新能源并網(wǎng)設(shè)計領(lǐng)域，特別是一種綜合優(yōu)化諧波穩(wěn)定性和阻尼損耗的LCL濾波器設(shè)計方法。
背景技術(shù)
在新能源并網(wǎng)系統(tǒng)中，逆變器輸出端會含有大量的諧波。因此，一般會在逆變器和電網(wǎng)之間加入濾波器，L型濾波器可以有效地抑制諧波電流，但是隨著逆變器輸出功率越來越大，L型逆變器的取值就需要很大，濾波器的整體造價成本就大幅上升。LCL型濾波器和L型濾波器相比，多一個濾波電容用來分流高頻諧波分量，在相同濾波效果下，LCL濾波器的總電感值比L型濾波器的總電感值小。但LCL濾波器為三階諧振系統(tǒng)存在固有諧振點，會給逆變器并網(wǎng)帶來很多不易控制的不良影響，影響系統(tǒng)的諧波穩(wěn)定性。
目前，有源阻尼法是較為有效的一種消除諧振的方法，但是其反饋量較多，其魯棒性和可靠性得不到保證。無源阻尼是在濾波電容上串聯(lián)一個電阻來抑制諧振，使系統(tǒng)穩(wěn)定。這種方法廉價可靠，被廣泛應(yīng)用在工業(yè)中，但是在濾波器的參數(shù)選取上過多依賴經(jīng)驗值，并且不停的嘗試才能試出合適值。而且，串聯(lián)電阻的阻尼損耗會給系統(tǒng)帶來效率問題。因此在設(shè)計其濾波器參數(shù)時有必要在考慮系統(tǒng)諧波穩(wěn)定性且確保阻尼損耗最小的情況下對濾波器參數(shù)進行優(yōu)化。
目前最常用的LCL濾波器參數(shù)優(yōu)化方法有以下幾種：一種是經(jīng)驗值試探法，這種設(shè)計方法根據(jù)各個參數(shù)的限制進行設(shè)計，例如先根據(jù)電容所吸收的無功上限確定濾波電容的最大值，再根據(jù)電流的紋波限制確定總電感值的下限，后又由系統(tǒng)對高次諧波的抑制可以確定逆變器側(cè)電感和電網(wǎng)側(cè)電感的比值。這種方法需要需要反復(fù)驗證所取的參數(shù)是否滿足限制條件，不滿足的話需要重新設(shè)計取值。因此，這種方法設(shè)計過程繁瑣，而且所選取的值不一定是最優(yōu)解，因此在實際工程中應(yīng)用中很不方便；另一類方法，以元件儲能最小或者電感總值為優(yōu)化目標(biāo)設(shè)計濾波器參數(shù)，這類優(yōu)化設(shè)計方法雖然在某一性能上達到了參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計，但是未在逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)整個全局考慮參數(shù)的相互作用，未引入并網(wǎng)公共點諧振概念，未考慮并網(wǎng)系統(tǒng)的諧波穩(wěn)定性問題。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種綜合優(yōu)化諧波穩(wěn)定性和阻尼損耗的LCL濾波器設(shè)計方法，可以保證新能源發(fā)電逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)的諧波穩(wěn)定性。
本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)：一種綜合優(yōu)化諧波穩(wěn)定性和阻尼損耗的LCL濾波器設(shè)計方法，包括以下步驟：
步驟S1：建立逆變器經(jīng)LCL型濾波器并網(wǎng)的頻域模型；
步驟S2：建立以降低阻尼損耗為目標(biāo)的目標(biāo)函數(shù)；
步驟S3：用改進貓群算法對濾波器參數(shù)進行尋優(yōu)，得到考慮并網(wǎng)點諧波穩(wěn)定的以阻尼損耗為優(yōu)化目標(biāo)的一組最優(yōu)參數(shù)。
進一步地，步驟S3中，所述改進貓群算法中，優(yōu)化后的貓群算法公式為：
xi(n+1)＝xi(n)+vi(n+1)＝xi(n)+vi(n)+cx(n)×rand×(xgbest(n)-xi(n))
cx(n)＝a+x(n)
x(n)＝u×x(n-1)×[1-x(n-1)]
式中，cx(n)為貓群位置變量；[a b]為貓群的遍歷范圍；u為混沌控制參數(shù)；
其中，第i只貓在D維空間的位置和速度表示為：
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