一種基于粒子群算法的諧波電網(wǎng)下vsc多目標優(yōu)化矢量控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于粒子群算法的諧波電網(wǎng)下VSC多目標優(yōu)化矢量控制方法，其兼顧VSC的輸出三相電網(wǎng)電流，輸出有功功率以及輸出無功功率，使得此三者控制性能能夠同時得到多目標優(yōu)化控制，且所采用的粒子群算法代碼精簡，計算時間較短，有利于在實時計算方面的實現(xiàn)，能夠有效提高VSC在諧波電網(wǎng)電壓條件下的運行控制性能，確保電能質(zhì)量和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全。同時本發(fā)明采用矢量比例積分調(diào)節(jié)或者比例積分諧振調(diào)節(jié)技術(shù)，其中角頻率為六倍基頻的矢量比例積分調(diào)節(jié)或者諧振調(diào)節(jié)可抑制由電網(wǎng)電壓中5，7次諧波分量所帶來的不利影響。
【專利說明】—種基于粒子群算法的諧波電網(wǎng)下VSC多目標優(yōu)化矢量控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力設(shè)備控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于粒子群算法的諧波電網(wǎng)下VSC多目標優(yōu)化矢量控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)今，VSC (電壓源變換器)作為一種簡單可靠的電力電子裝置得以在實際電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用，其中最常見的裝置有應(yīng)用于風力發(fā)電系統(tǒng)中的網(wǎng)側(cè)變流器，光伏發(fā)電系統(tǒng)中的網(wǎng)側(cè)變流器，確保電網(wǎng)安全可靠運行的主動功率濾波器以及功率因數(shù)校正裝置等等。然而，運行于諧波電網(wǎng)電壓條件下的VSC將表現(xiàn)出三相輸出電流諧波畸變，輸出有功、無功功率震蕩等若干運行性能惡化。上述性能指標惡化將造成電網(wǎng)電流諧波注入，以及電網(wǎng)功率震蕩等等不良影響，將會威脅到電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠運行。因此，探討運行于諧波電網(wǎng)電壓條件下的VSC控制技術(shù)，以期消除三相輸出電流畸變，以及輸出功率震蕩等不良影響是具有十分積極意義的。
[0003]在諧波電網(wǎng)電壓條件下，年珩、全宇在標題為諧波電網(wǎng)電壓下PWM整流器增強運行控制技術(shù)(第32卷第9期，中國電機工程學(xué)報)的文獻中提出了一種基于5，7次諧波分量提取的矢量定向控制方法，該方法的核心思想是將電網(wǎng)電壓中的正序和5，7次諧波分量分別提取，并將此提取結(jié)果作為計算不同控制目標下的電網(wǎng)電流參考值的依據(jù)，且控制目標可以選擇為正弦的三相電網(wǎng)電流，或者平穩(wěn)的輸出有功功率和輸出無功功率，其通過在二個目標中選擇其一，以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)計算當前控制目標下的電網(wǎng)電流參考值，通過雙PI調(diào)節(jié)器的有效工作，使得實際電網(wǎng)電流跟蹤給定的參考值，最終達到控制目標。然而，由VSC的數(shù)學(xué)模型可知，傳統(tǒng)控制策略中的二個控制目標是相互沖突的，無法同時改善VSC的三相電網(wǎng)電流，輸出有功功率及無功功率。也即是，在達成某一控制目標的同時，將會導(dǎo)致另一控制目標性能的惡化，如當三相電網(wǎng)電流保持正弦時，輸出有功功率及無功功率將產(chǎn)生300Hz劇烈波動，不利于電網(wǎng)的可靠穩(wěn)定運行；同理，當消除輸出有功功率和無功功率300Hz波動時，將導(dǎo)致注入電網(wǎng)電流畸變，同樣不利于電網(wǎng)可靠穩(wěn)定運行。因此，諧波電網(wǎng)下VSC傳統(tǒng)控制策略僅能關(guān)注二個控制目標之一，而無法兼顧，從而使得在達成某一控制目標的同時而使得另一目標性能大為惡化，最終不利于電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于粒子群算法的諧波電網(wǎng)下VSC多目標優(yōu)化矢量控制方法，能夠同時兼顧三相電網(wǎng)電流，輸出有功功率以及輸出無功功率的運行性能，確保三項運行性能在電網(wǎng)可接受范圍內(nèi)，進而確保電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠運行。
[0005]一種基于粒子群算法的諧波電網(wǎng)下VSC多目標優(yōu)化矢量控制方法，包括如下步驟:[0006](I)采集VSC交流側(cè)的三相電壓Va~V。和三相電流Ia~Ic、VSC的直流母線電壓Vdc以及三相電網(wǎng)電壓Ua~U。，并利用鎖相環(huán)提取三相電網(wǎng)電壓Ua~U。的角頻率CO和相位0 ;
[0007](2)利用相位0對所述的三相電流
【權(quán)利要求】
1.一種基于粒子群算法的諧波電網(wǎng)下VSC多目標優(yōu)化矢量控制方法，包括如下步驟:(1)采集VSC交流側(cè)的三相電壓Va~V。和三相電流Ia~I。、VSC的直流母線電壓Vdc以及三相電網(wǎng)電壓Ua~U。，并利用鎖相環(huán)提取三相電網(wǎng)電壓Ua~U。的角頻率CO和相位0 ；(2)利用相位0對所述的三相電流Ia~I。、三相電壓Va~V。以及三相電網(wǎng)電壓Ua~Uc進行dq變換，對應(yīng)得到正向同步速坐標系下包含正序分量、5次諧波分量以及7次諧波分量的電流綜合矢量1:和1:、電壓綜合矢量Vd+和Vq+、電壓綜合矢量U〗和、5次諧波反向坐標系下包含正序分量、5次諧波分量以及7次諧波分量的電壓綜合矢量和以及7次諧波正向坐標系下包含正序分量、5次諧波分量以及7次諧波分量的電壓綜合矢量Ud7和U7;q 進而從電壓綜合矢量U:和Ut中提取對應(yīng)的正序分量U:+和從電壓綜合矢量和Ug中提取對應(yīng)的5次諧波分量U纟和Ug5，從電壓綜合矢量U=和中提取對應(yīng)的7次諧波分量u:7和U:7，從電流綜合矢量1:和1:中提取對應(yīng)的正序分量I二和1:+; (3)利用粒子群算法計算出5次諧波反向坐標系下5次諧波電流矢量參考值Ig和以及7次諧波正向坐標系下7次諧波電流矢量參考值Ig和1$，進而對上述諧波電流矢量參考值進行坐標旋轉(zhuǎn)變換得到正向同步速坐標系下5次諧波電流矢量參考值和以及7次諧波電流矢量參考值Ig和；使預(yù)設(shè)的正序電流矢量參考值C和1:與5次諧波電流矢量參考值Ig和以及7次諧波電流矢量參考值和If7對應(yīng)疊加得到正向同步速坐標系下包含正序分量、5次諧波分量以及7次諧波分量的電流參考矢量1:和1:; (4)根據(jù)所述的電流綜合矢量1:和^以及電流參考矢量和通過誤差調(diào)節(jié)解耦補償算法得到調(diào)制信號!^和^+一(5)對調(diào)制信號Ue+d和進行Park反變換得到靜止a-0坐標`系下的調(diào)制信號U::和U&，進而通過SVPWM技術(shù)構(gòu)造得到一組PWM信號以對VSC進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多目標優(yōu)化矢量控制方法，其特征在于:所述的粒子群算法的具體過程如下: Al.在平面坐標系下初始化粒子群，所述的粒子群由多個粒子組成，每個粒子表示成以下形式的2X4的向量，初始狀態(tài)下該向量中的每個元素值均為隨機給定；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多目標優(yōu)化矢量控制方法，其特征在于:所述的步驟(4)中，通過誤差調(diào)節(jié)解耦補償算法得到調(diào)制信號u:d和U:q的具體方法如下: 首先，使電流參考矢量1:和分別減去電流綜合矢量U和得到電流誤差信號AlX 然后，對電流誤差信號AIf和 進行矢量比例積分調(diào)節(jié)或比例積分諧振調(diào)節(jié)，得到電壓調(diào)節(jié)矢量 最后，對電壓調(diào)節(jié)矢量ve+d和ve+q進行解耦補償，得到調(diào)制信號ue+d和ue+q。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多目標優(yōu)化矢量控制方法，其特征在于:根據(jù)以下算式對電流誤差信號Al:和進行矢量比例積分調(diào)節(jié):
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多目標優(yōu)化矢量控制方法，其特征在于:根據(jù)以下算式對電流誤差信號 進行比例積分諧振調(diào)節(jié):
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多目標優(yōu)化矢量控制方法，其特征在于:根據(jù)以下算式對電壓調(diào)節(jié)矢量Vf^和ve+q進行解耦補償:
【文檔編號】H02M7/42GK103647466SQ201310574468
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】宋亦鵬 申請人:浙江大學(xué)