[發明專利]一種基于鯨魚算法的并網模式下儲能雙向變流器充放電控制方法

有效

• 申請號: 202110547597.1
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113411006B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 聶曉華;梁樂樂;姚忠元;彭亦偉
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: H02M7/797
• 分類號: H02M7/797;H02J3/32;H02J7/00;H02J7/02;G06N3/00;H02M1/12
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 袁紅梅

1.一種基于鯨魚算法的并網模式下儲能雙向變流器充放電控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：初始化鯨魚種群，設置鯨魚優化算法的種群規模為N，維度為D,最大迭代次數為maxiter,根據搜索空間每一維的上界和下界，隨機生成鯨魚種群位置；

S2：計算種群中每條鯨魚的適應度值fitness，選取并記錄種群中適應度值最佳的鯨魚的位置和它對應的全局最優適應值f_best；

S3：位置更新過程中模擬鯨魚的捕食行為，鯨魚種群主要有兩個捕食機制：包圍捕食、氣泡捕食，三個捕食策略：隨機搜尋策略、包圍策略以及螺旋吐氣泡策略；其中隨機搜尋策略和包圍策略一起包含在包圍捕食機制中，通過更新產生收斂因子A，然后根據收斂因子A和生成的隨機數p來進行鯨魚群的位置更新；

S4：包圍捕食機制：當隨機數p0.5，在此階段，鯨魚會采取包圍策略或者隨機搜尋策略進行捕食，即它們會選擇向著最優的鯨魚游動或者向著一條隨機鯨魚游動；鯨魚選擇包圍策略還是隨機搜尋策略取決于參數A的值，當|A|≤1時，鯨魚選擇包圍策略進行捕食；當|A|1時，鯨魚選擇隨機搜尋策略進行捕食；整個包圍捕食階段第i條鯨魚位置更新公式如下：

式中：分別為第t次迭代中第i條鯨魚的位置向量和最優鯨魚的位置向量，為第t次迭代中隨機的一條鯨魚的位置向量，常數A是收斂因子，為均勻分布在[-a,a]之間的隨機數，a隨著迭代次數的增加從2線性遞減到0，常數C是搖擺因子，為均勻分布在[0,2]之間的隨機數，部分表示該鯨魚與最優位置鯨魚之間的距離；

S5：氣泡捕食機制：當隨機數p≥0.5，此階段中，鯨魚采用螺旋吐氣泡形成氣泡網進行捕食，鯨魚位置更新公式如下：

式中分別為第t次迭代中第i條鯨魚的位置向量和最優鯨魚的位置向量，b為螺旋形常數，l為均勻分布在[-1,1]之間的隨機數；

S6：計算位置更新完后進行越界處理，計算每條鯨魚的適應值，更新最優鯨魚位置和全局最優適應值；

S7：判斷目前迭代次數t是否大于最大迭代次數maxiter，是則退出循環，否則轉至S3繼續迭代；

S8：迭代結束輸出全局最優解

S9：根據S8求得的最優結果，即鯨魚位置，再分別把它對應的維度數據代入并網模式下的儲能雙向變流器的控制器中；

S1中所述初始化種群，由維度D初始化每一個鯨魚的位置，儲能雙向變流器在并網模式下，控制系統中只有電流內環控制器，因此D為2維，鯨魚位置的不同維度分別代表了Kp，Ki兩個參數值；

S2中所述計算種群中所有鯨魚的適應度值fitness，選取并記錄種群中適應度值最佳的鯨魚，并把它的位置設為當前鯨魚群最佳位置；并網模式下，儲能雙向變流器的控制器每次迭代都會再次更新最佳鯨魚位置，即每一次迭代都有唯一確定的Kp，Ki兩個參數值，由此建立的目標函數為：

式中：a，b為加權系數；

S9中挑出歷次迭代次數中適應度最優的鯨魚位置，代入控制器參數中；具體步驟為：并網模式下，儲能雙向變流器采用恒功率控制，且恒功率控制由電流環單環組成，電流環由電感電流取值，將三相電流通過abc-dq變換獲得有功電流分量i_d和無功電流分量i_q，再與給定值i_d*和i_q*做差，該差值和電流諧波的THD值通過鯨魚算法的最優目標函數值的鯨魚位置對應的維度分別輸入到PI控制器中，結果再通過dq-abc變換作為調制波接入SVPWM裝置，經SVPWM調制生成三相橋的導通信號，形成閉環控制，使輸出功率穩定即輸出電流穩定。