[發明專利]一種基于蟻群算法的交流-交流矩陣變換器功率控制方法、系統、介質和裝置

有效

• 申請號: 202011394666.1
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112350586B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 張少輝;易楠;王英杰;吳甜甜;索利巧;楊青
• 申請（專利權）人: 鄭州鐵路職業技術學院
• 主分類號: H02M5/00
• 分類號: H02M5/00;G06N3/006
• 代理公司: 鄭州華智星知識產權代理事務所(普通合伙) 41145
• 代理人: 劉迪

一種基于蟻群算法的交流?交流矩陣變換器功率控制方法、系統、介質和裝置。現有交流?交流矩陣變換器的功率控制方法無法快速獲得全局最優解，本發明將適于發現全局最優組合方式的蟻群算法應用于矩陣變換器的功率預測最小誤差的計算中，實現了矩陣變換器功率預測最小誤差的快速計算，并保證該功率預測最小誤差的計算為全局最優解，能夠獲得矩陣變換器最優開關狀態組合，最終實現了對矩陣變換器的實時精確控制。

技術領域

本發明涉及交流-交流矩陣變換器的功率控制領域。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，對電能轉換的高效性的追求日益迫切。對矩陣變換器功率進行預測有各種好處。過去幾十年，交流-交流矩陣變換器由于其獨特的特征：輸入功率因數可控、輸入電流諧波小、高功率密度、能量雙向流動等，已經得到了巨大的發展。

由于交流-交流矩陣變換器沒有直流儲能元件，所以外部干擾對變換器的影響非常突出。因此，有必要尋求一種原理簡單、性能優良，可提升矩陣變換器抗擾性能的控制方法、系統和裝置，以確保其安全穩定運行。

通常利用采集的電壓電流，以及變換器離散數學模型，循環計算預測功率誤差，通過尋找最小預測功率誤差，選出最優矢量，實現變換器的預測控制。由于采集電壓電流信息有時間延遲，預測結果受到影響，采樣周期縮短有利于預測精度提升，但是對芯片計算能力有較高要求，因此，現有技術中采用粒子群優化方法來計算矩陣變換器的功率預測值，雖然這種方法減輕了芯片計算負擔，但不能保證找到最優解。

本發明將蟻群算法引入到矩陣變換器功率預測誤差的計算中，能夠確保找到最優解。通過本發明提出的基于蟻群算法的矩陣變換器功率預測控制方法、系統和裝置，將能快速的找到全局最小預測功率誤差，獲得全局最優矢量，實現快速、精確的交流-交流矩陣變換器功率控制。

發明內容

本發明要解決的問題是，提供一種基于蟻群算法的交流-交流矩陣變換器功率控制方法、系統、介質、裝置。

本發明一方面提供一種基于蟻群算法的交流-交流矩陣變換器功率控制方法，其特征在于，步驟1：依據交流-交流矩陣變換器的開關數量初始化蟻群算法，并將螞蟻放置在不同的開關狀態上；步驟2：螞蟻每完成一次遍歷，全局最優開關狀態組合模塊需要計算交流-交流矩陣變換器預測功率誤差；步驟3：最大迭代次數完成后依據獲得的交流-交流矩陣變換器全局預測功率最小誤差，得到當前交流-交流矩陣變換器的最優開關狀態組合；步驟4：依據步驟3獲得的最優開關狀態組合，調整交流-交流矩陣變換器。

步驟1具體為：蟻群中螞蟻數量為m，將交流-交流矩陣變換器中的開關數設為n，每個開關表示為SW₁,SW₂,…,SW_n，每個開關具有通和斷兩種狀態，表達為SW_1-1/SW_1-0，SW_2-1/SW_2-0,…,SW_n-1/SW_n-0，螞蟻需要遍歷n個開關、2n種開關狀態，最終找到n個開關通斷情況的最優解。

本發明將m設為2n的1.5倍，即m＝3n，開關狀態i到開關狀態j之間的距離設為d_ij(i,j＝1,2,…,2n)，尤其是同一個開關的不同狀態之間的距離設定為最大值，以此表達同一個開關只能有一個狀態，或通或斷，優選的，同一個開關不同狀態之間的距離設定為無窮大∞。

tc時刻開關狀態i與開關狀態j連接路徑上的信息素濃度為τ_ij(tc)。初始時刻，螞蟻被放置在不同的開關狀態上，且各開關狀態連接路徑上的信息素濃度相同，都為τ_ij(tc)＝τ₀。然后螞蟻將按一定概率選擇線路，表示tc時刻螞蟻q從開關狀態i轉移到開關狀態j的概率。