[發(fā)明專利]一種基于鯨魚算法的并網(wǎng)模式下儲能雙向變流器充放電控制方法

有效

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• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113411006B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶曉華;梁樂樂;姚忠元;彭亦偉
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 袁紅梅

本發(fā)明公開了一種基于鯨魚算法的并網(wǎng)模式下儲能雙向變流器充放電控制方法，S1：初始化鯨魚種群；S2：計(jì)算種群中每條鯨魚的適應(yīng)度值，選取并記錄種群中適應(yīng)度值最佳的鯨魚的位置和它對應(yīng)的全局最優(yōu)適應(yīng)值；S3：位置更新過程中模擬鯨魚的捕食行為；S4：計(jì)算位置更新完后進(jìn)行越界處理，計(jì)算每條鯨魚的適應(yīng)值，更新最優(yōu)鯨魚位置和全局最優(yōu)適應(yīng)值；S5：當(dāng)達(dá)到終止條件，輸出全局最優(yōu)解；S6：根據(jù)S5求得的最優(yōu)結(jié)果，把它對應(yīng)的維度數(shù)據(jù)代入并網(wǎng)模式下的儲能雙向變流器的控制器中。本發(fā)明將該算法整定出的參數(shù)代入PI控制器中，變流器可以實(shí)現(xiàn)能量雙向流動；能成功濾除高次諧波，電壓電流紋波符合要求；充放電切換迅速且不會帶來電壓和電流的大波動。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，具體涉及一種基于鯨魚算法的并網(wǎng)模式下儲能雙向變流器充放電控制方法。

背景技術(shù)

儲能雙向變流器作為微電網(wǎng)中連接電網(wǎng)和儲能裝置的重要橋梁，運(yùn)行于并網(wǎng)模式時，在電網(wǎng)電能充裕時將部分電能通過降壓整流后向儲能電池充電，在電能出現(xiàn)缺口時，將電池內(nèi)的電能進(jìn)行逆變升壓供給給電網(wǎng)及其負(fù)荷。儲能雙向變流器通過在適當(dāng)時機(jī)切換工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)了電能的合理管理，實(shí)現(xiàn)了電能的雙向流動，削峰填谷，解決了新能源間歇性的問題，提高了電網(wǎng)的能源利用率從而提高電能的利用率。對于儲能雙向變流器來說，其控制環(huán)節(jié)是直接影響電能質(zhì)量輸出好壞的重要組成部分，其控制參數(shù)對控制性能起著決定性作用，最優(yōu)參數(shù)的選取可以輸出較好的電壓、電流波形。

發(fā)明內(nèi)容

為得到最優(yōu)的控制器整定參數(shù)，本發(fā)明公開了一種基于鯨魚算法的并網(wǎng)模式下儲能雙向變流器充放電控制方法，引進(jìn)鯨魚算法(WOA)對并網(wǎng)模式下的儲能雙向變流器充放電的過程進(jìn)行控制，本發(fā)明利用該算法需要調(diào)節(jié)的參數(shù)少、魯棒性強(qiáng)、求解精度高、收斂速度快等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于儲能雙向變流器控制系統(tǒng)的電流內(nèi)環(huán)控制參數(shù)整定中。將該算法整定出的參數(shù)代入PI控制器中，變流器可以實(shí)現(xiàn)能量雙向流動，即整流和逆變能夠隨時切換；能成功濾除高次諧波，電壓電流紋波符合要求；充放電切換迅速且不會帶來電壓和電流的大波動，因此引進(jìn)鯨魚算法對并網(wǎng)模式下儲能雙向變流器充放電的控制具有重大意義。

本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案：

一種基于鯨魚算法的并網(wǎng)模式下儲能雙向變流器充放電控制方法，包括以下步驟：

S1：初始化鯨魚種群，設(shè)置鯨魚優(yōu)化算法的種群規(guī)模為N，維度為D,最大迭代次數(shù)為maxiter,根據(jù)搜索空間每一維的上界和下界，隨機(jī)生成鯨魚種群位置；

S2：計(jì)算種群中每條鯨魚的適應(yīng)度值fitness，選取并記錄種群中適應(yīng)度值最佳的鯨魚的位置和它對應(yīng)的全局最優(yōu)適應(yīng)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(jī)制(包圍捕食，氣泡捕食)，三個捕食策略(隨機(jī)搜尋策略、包圍策略以及螺旋吐氣泡策略)。其中隨機(jī)搜尋策略和包圍策略一起包含在包圍捕食機(jī)制中。通過更新產(chǎn)生收斂因子A，然后根據(jù)收斂因子A和生成的隨機(jī)數(shù)p來進(jìn)行鯨魚群的位置更新；

S4：包圍捕食機(jī)制：當(dāng)隨機(jī)數(shù)p0.5，在此階段，鯨魚會采取包圍策略或者隨機(jī)搜尋策略進(jìn)行捕食，即它們會選擇向著最優(yōu)(獵物)的鯨魚游動或者向著一條隨機(jī)鯨魚游動。鯨魚選擇包圍策略還是隨機(jī)搜尋策略取決于參數(shù)A的值，當(dāng)|A|≤1時，鯨魚選擇包圍策略進(jìn)行捕食；當(dāng)|A|1時，鯨魚選擇隨機(jī)搜尋策略進(jìn)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(yōu)鯨魚的位置向量，為第t次迭代中隨機(jī)的一條鯨魚的位置向量，常數(shù)A是收斂因子，為均勻分布在[-a,a]之間的隨機(jī)數(shù)，a隨著迭代次數(shù)的增加從2線性遞減到0，常數(shù)C是搖擺因子，為均勻分布在[0,2]之間的隨機(jī)數(shù)，部分表示該鯨魚與最優(yōu)位置鯨魚之間的距離；

S5：氣泡捕食機(jī)制：當(dāng)隨機(jī)數(shù)p≥0.5，此階段中，鯨魚采用螺旋吐氣泡形成氣泡網(wǎng)進(jìn)行捕食，鯨魚位置更新公式如下：