[發(fā)明專利]一種直流配電網(wǎng)的變換器級別失穩(wěn)防御方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110625138.0
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113406885B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張欣;胡柯昕;龍海鴻;高祎韓;馬皓
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;H02J1/00
• 代理公司: 浙江新篇律師事務(wù)所 33371
• 代理人: 龔玉平

本發(fā)明公開了一種采用融合模糊邏輯控制的改進型模擬退火算法和自適應(yīng)型虛擬阻抗技術(shù)的變換器級別失穩(wěn)防御方法，屬于配電網(wǎng)穩(wěn)定性防御技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明主要特點在于：應(yīng)用傳統(tǒng)模擬退火框架進行頻率搜尋；使用Hilbert頻譜解析得到主導(dǎo)諧波頻率點；通過基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)化的模糊邏輯控制器在模擬退火算法的迭代過程中生成頻率新解和新溫度；通過“三電平”變步長法來快速跳出模擬退火算法低溫時的反復(fù)迭代過程。本發(fā)明具有獨創(chuàng)性，有助于提高直流配電網(wǎng)運行穩(wěn)定性，具有較大的工程應(yīng)用價值和推廣前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直流配電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種采用融合模糊邏輯控制的改進型模擬退火算法和自適應(yīng)型虛擬阻抗技術(shù)失穩(wěn)防御方法。

背景技術(shù)

隨著光伏、風(fēng)能等新能源的利用越來越多，以及汽車、照明等直流負(fù)載的日益增多，直流配電網(wǎng)的負(fù)載愈發(fā)復(fù)雜。盡管系統(tǒng)中每個變換器在單獨設(shè)計和檢測時是穩(wěn)定的，但它們實際組成直流配電系統(tǒng)運行時，卻會因為不同變換器之間的不匹配而誘發(fā)整個系統(tǒng)的振蕩乃至失穩(wěn)。這種不穩(wěn)定往往是由于負(fù)載變換器輸入負(fù)阻特性導(dǎo)致與源系統(tǒng)頻率特性產(chǎn)生交截導(dǎo)致的。

目前，常用的方法為在負(fù)阻交截頻率處并聯(lián)虛擬阻抗，改變該頻率范圍內(nèi)的負(fù)阻特性。但是，由于常見的配電網(wǎng)系統(tǒng)接入多個負(fù)載，母線中含有噪聲，導(dǎo)致實際諧波幅值-頻率曲線為多極值曲線，因此需要一種快速的全局尋優(yōu)算法來尋找所求負(fù)阻交截頻率。

公開號為CN112670992A的專利文件“含能量路由器的配電網(wǎng)穩(wěn)定性分析和失穩(wěn)校正方法及系統(tǒng)”，采用的失穩(wěn)校正方法是：在主電網(wǎng)控制器中，采用主電網(wǎng)輸出側(cè)并聯(lián)虛擬電阻，改善主電網(wǎng)的輸出阻抗且不影響負(fù)載的運行特性。該專利針對的是含能量路由器的配電網(wǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

針對如上所述，本發(fā)明提出一種直接根據(jù)母線數(shù)據(jù)信息實時監(jiān)測直流配電系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法，包括：

一種采用融合模糊邏輯控制的改進型模擬退火算法和自適應(yīng)型虛擬阻抗技術(shù)的變換器級別失穩(wěn)防御方法，所述方法包括：

以經(jīng)典模擬退火法作為框架，尋找引起變換器失穩(wěn)的交截頻率。所尋交截頻率表現(xiàn)為諧波幅值-頻率曲線的全局最低點所在頻率；

本方法對于基礎(chǔ)模擬退火的改進可以分為三部分：在選擇初始點時采用Hilbert頻譜解析得到主導(dǎo)諧波頻率點，以此作為模擬退火算法的初始值；通過基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)化的模糊邏輯控制器在模擬退火算法的迭代過程中生成頻率新解和新溫度；通過“三電平”變步長法來快速跳出模擬退火算法低溫時的反復(fù)迭代過程。

在搜尋到的負(fù)阻交截頻率處，將負(fù)載變換器的輸入阻抗由原來的負(fù)阻改變成正阻，來對系統(tǒng)進行失穩(wěn)防御。

所搜尋交截頻率表現(xiàn)為變換器中設(shè)置的虛擬阻抗遍歷全頻率域時，系統(tǒng)諧波幅值最低點。

所使用基礎(chǔ)模擬退火框架，主要包括隨機生成初始頻率點，人工設(shè)置初始溫度和每步溫度更新步長和鄰域范圍；在當(dāng)前頻率點鄰域隨機選取新點，若新點系統(tǒng)諧波幅值更小，則采用新點，若新點系統(tǒng)諧波幅值更高，則采用Metropolis接受準(zhǔn)則以概率接受更差頻率解；更新溫度；反復(fù)迭代直至達(dá)到溫度設(shè)定值或迭代次數(shù)設(shè)定值。

所改進的Hilbert頻譜解析得初始點包括：對系統(tǒng)信號進行Hilbert頻譜解析；讀取系統(tǒng)震蕩的主導(dǎo)諧波頻率點；將虛擬阻抗設(shè)置在相應(yīng)的頻率點上，并記錄相應(yīng)的諧波幅值；選擇其中諧波幅值最小的主導(dǎo)諧波頻率點作為初始點。

所改進的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)化的模糊邏輯控制器在模擬退火算法的迭代過程中生成頻率新解和新溫度包括：鄰域生成模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)Q1，溫度生成模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)Q2,其中Q1輸入為當(dāng)前諧波幅值、諧波幅值變化值以及溫度更新值，Q1輸出為鄰域大小，Q2輸入為當(dāng)前諧波幅值、諧波幅值變化值，Q2輸出為溫度更新步長。