用于兆瓦級三相逆變系統的多目標優化SVPWM方法技術方案

本發明專利技術公開了一種用于兆瓦級三相逆變系統的多目標優化SVPWM方法，本發明專利技術依據機理分析和實驗建模相結合的方法建立計及兆瓦級三相逆變系統輸出波形質量和系統損耗等多性能指標的多目標優化SVPWM模型，設計基于個體迭代的外部存檔型多目標優化求解器獲得一組Pareto最優的SVPWM控制序列集，設計人員依據實際工程需求自動選取最優解，將其傳輸給兆瓦級三相逆變系統脈寬調制模塊。采用本發明專利技術可實現滿足輸出波形質量和系統損耗等多性能指標折中優化的大功率三相逆變器SVPWM優化控制效果，兆瓦級三相逆變系統輸出波形總諧波畸變率更低，且能保證逆變系統具有更低的損耗，更能滿足實際工程對逆變系統綜合指標優化運行的需求。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電力電子
大功率變換器優化控制技術，特別涉及一種用于兆瓦級三相逆變系統的多目標優化SVPWM(SpaceVectorPulseWidthModulation，空間矢量脈寬調制)方法。
技術介紹
近年來，大容量逆變裝置在大型冶煉、電能質量控制、電力牽引、大型風電和光伏電站等新能源電力系統中得到了廣泛的應用。研發大容量逆變裝置的主要性能指標包括提高逆變裝置輸出波形質量、降低系統損耗、減小裝置體積等。通常而言，提高逆變裝置輸出波形質量和降低系統損耗這兩個目標是相互矛盾的，因此如何設計一種空間矢量PWM策略獲得這兩個目標的折中優化已成為大容量逆變裝置優化控制領域的關鍵技術難題之一?，F有技術主要分為兩種：(1)、在保證其中一個性能指標滿足給定約束條件的情況下，采用優化技術優化另一個性能指標；(2)、采用權重系數法將這兩個性能指標疊加為單個優化目標。這兩種技術本質上都是將計及逆變裝置波形質量和系統損耗的多目標優化問題轉化為單目標優化問題，第一種技術存在約束條件難以精準確定和難以適應復雜工況變化等缺陷，第二種技術存在權重系數嚴重依賴工程經驗、無法準確量化等缺陷。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對現有技術的不足，提供了一種用于兆瓦級三相逆變系統的多目標優化SVPWM方法。本專利技術的目的是通過以下技術方案來實現的：一種用于兆瓦級三相逆變系統的多目標優化SVPWM方法，該方法包括以下步驟：(1)依據機理分析和實驗建模相結合的方法建立計及兆瓦級三相逆變系統輸出波形質量和系統損耗等多性能指標的多目標優化SVPWM模型；設置多目標優化求解器的優化參數(包括最大迭代優化次數Imax和外部存檔最大容量Amax)的數值；(2)將三相逆變系統前1/3周期內開關控制序列的空間矢量A0A1A2A3A4A5A6A7及對應的矢量作用時間T0T1T2T3T4T5T6T7作為優化變量進行編碼，隨機產生一個初始個體S＝A0A1A2A3A4A5A6A7T0T1T2T3T4T5T6T7，并令外部存檔AR為空集，其中A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7的取值范圍為0～7，T0、T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7的取值范圍為0～278，且滿足T0+T1+T2+T3+T4+T5+T6+T7＝Ts，其中Ts表示每個扇區的開關周期；(3)對當前個體S逐個優化變量進行隨機變異并保持其它變量不變，產生M個子代個體{Si,i＝1,2,…,M本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于兆瓦級三相逆變系統的多目標優化SVPWM方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：(1)依據機理分析和實驗建模相結合的方法建立計及兆瓦級三相逆變系統輸出波形質量和系統損耗等多性能指標的多目標優化SVPWM模型；設置多目標優化求解器的優化參數(包括最大迭代優化次數Imax和外部存檔的最大容量Amax)的數值。(2)將三相逆變系統前1/3周期內開關控制序列的空間矢量A0A1A2A3A4A5A6A7及對應的矢量作用時間T0T1T2T3T4T5T6T7作為優化變量進行編碼，隨機產生一個初始個體S＝A0A1A2A3A4A5A6A7T0T1T2T3T4T5T6T7，并令外部存檔AR為空集，其中A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7的取值范圍為0～7，T0、T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7的取值范圍為0～278，且滿足T0+T1+T2+T3+T4+T5+T6+T7＝Ts，其中Ts表示每個扇區的開關周期。(3)對當前個體S逐個優化變量進行隨機變異并保持其它變量不變，產生M個子代個體{Si,i＝1,2,…,M}，其中M等于優化變量的個數。(4)對每個子代Si對應的兆瓦級三相逆變系統輸出電流波形質量和系統損耗所涉及的多目標適應度函數進行計算評估，得到所有適應度函數值{fj(Si)，j＝1,2,…,n}，n表示適應度函數的個數。(5)使用基于非支配排序的Pareto適應度評價準則對個體Si,i＝1,2,…,M進行Pareto排序；若只存在一個非支配個體，則令該個體為SN；如果存在多個非支配個體，則按照指數概率分布函數隨機選擇一個個體作為SN。(6)采用基于擁擠度距離的自適應更新機制更新外部文檔AR，具體實現方式如下：(6.1)如果AR中至少有一個個體能夠支配SN，則個體SN不加入外部存檔AR。(6.2)如果SN能夠支配AR中的某些個體，則將這些被支配的個體從AR中移除，并將個體SN加入AR。(6.3)如果AR中所有個體與SN互不支配時，且AR的個體數未達到最大個數Amax，則將SN加入AR；若AR的個體數達到Amax，且若SN位于AR中最擁擠的位置，則不加入外部存檔AR；否則SN將替代位于AR中最擁擠位置的個體。擁擠的程度采用擁擠距離來量化評估，擁擠度距離計算方法具體如下：對AR中所有個體{AR(k),k＝1,2,..,m}對應的n個適應度函數{fl(AR(k)),l＝1,2,..,m,k＝1,2,…,n}按照升序排序，其中m為AR中的個體數，從而使得fl(AR(O(1)))≤fl(AR(O(2)))≤…≤fl(AR(O(m)))，其中O(1),O(2)…,O(m)為排序索引號，ARl(O(i))表示第l個適應度函數值排序為O(i)對應的外部文檔個體；ARl(O(1))和ARl(O(m))的擁擠距離d(ARl(O(1)))和d(ARl(O(m)))為：d(ARl(O(1)))＝d(ARl(O(m)))＝∞；對于i＝2,…,(m－1)，則ARl(O(i))的擁擠距離d(ARl(O(i)))為：ARl(O(i))＝[ARl(O(i+1))－ARl(O(i－1))]/[fl(ARl(O(m))－fl(ARl(O(1))]。(7)SN無條件地替代當前個體S。(8)重復步驟(3)至(7)，直至滿足達到最大迭代優化次數Imax。(9)選取Pareto解集中間序號所對應的非支配解，將其傳輸給兆瓦級三相逆變系統的空間矢量脈寬調制模塊，通過示波器檢測兆瓦級三相逆變系統輸出電流波形和對應的總諧波畸變率。...

【技術特征摘要】
1.一種用于兆瓦級三相逆變系統的多目標優化SVPWM方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：(1)依據機理分析和實驗建模相結合的方法建立計及兆瓦級三相逆變系統輸出波形質量和系統損耗等多性能指標的多目標優化SVPWM模型；設置多目標優化求解器的優化參數(包括最大迭代優化次數Imax和外部存檔的最大容量Amax)的數值。(2)將三相逆變系統前1/3周期內開關控制序列的空間矢量A0A1A2A3A4A5A6A7及對應的矢量作用時間T0T1T2T3T4T5T6T7作為優...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曾國強，陸康迪，謝曉青，沈潔貝，王環，戴瑜興，李理敏，吳烈，
申請(專利權)人：溫州大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33