【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及風(fēng)電機組并網(wǎng)，尤其涉及一種中頻變流器濾波參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)。
技術(shù)介紹
1、隨著海上風(fēng)電向遠海和大容量發(fā)展，采用新型的柔性直流輸電技術(shù)實現(xiàn)遠海風(fēng)電輸送已成為必然選擇。但是，現(xiàn)有集中換流方式存在換流器體積大、平臺建設(shè)難度高、造價高等問題。如果將海上風(fēng)電場系統(tǒng)的運行頻率提高至中頻范圍，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，提升運行頻率可以減小變壓器和電抗器的體積和重量，也可以實現(xiàn)海上換流站平臺的小型化和輕型化，從而實現(xiàn)遠海風(fēng)電的低成本直流送出。
2、當(dāng)系統(tǒng)頻率提升到中頻后，若仍采用工頻時的系統(tǒng)參數(shù)會造成系統(tǒng)無法運行，因此需要重新設(shè)計一套新的系統(tǒng)參數(shù)。在整套系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計的過程中，濾波器參數(shù)的設(shè)計至關(guān)重要，它可以控制電路中信號頻率成分，即允許特定頻率范圍的信號通過，同時抑制其他頻率的信號。
3、由于不同濾波器參數(shù)的計算公式不同，目前濾波參數(shù)設(shè)計常用的方法是先通過公式計算出濾波參數(shù)的取值范圍，然后在這個范圍內(nèi)手動進行優(yōu)選，但是對于一些含有大量電容電感濾波器的拓撲結(jié)構(gòu)，手動調(diào)整既需要耗費大量時間，又很難使濾波參數(shù)做到精準(zhǔn)優(yōu)化。
4、公開于該
技術(shù)介紹
部分的信息僅僅旨在加深對本專利技術(shù)的總體
技術(shù)介紹
的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供了一種中頻變流器濾波參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)，從而有效解決
技術(shù)介紹
中的問題。
2、為了達到上述目的，本專利技術(shù)
3、確定中頻并網(wǎng)風(fēng)電機組模型，計算出濾波器電感和電容的范圍；
4、以中頻變流器直流側(cè)電壓的平均值、均方差，交流側(cè)電流的電能質(zhì)量thd為優(yōu)化目標(biāo)，建立多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)；
5、以所述濾波器電感和電容的參數(shù)組合作為種群參數(shù)，以所述多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)作為用度函數(shù)搭建多目標(biāo)優(yōu)化模型；
6、采用粒子群算法對所述多目標(biāo)優(yōu)化模型進行求解，得到所述濾波器電感和電容參數(shù)組合的最優(yōu)解。
7、進一步地，所述確定中頻并網(wǎng)風(fēng)電機組模型，包括：
8、風(fēng)力機與電機相連接構(gòu)成風(fēng)電機組，風(fēng)電機組與一組變流器相接，再連接濾波器后進行并網(wǎng)；
9、所述風(fēng)力機數(shù)學(xué)模型為：
10、
11、式中：s為槳葉掃風(fēng)面積，單位為m2；ρ為空氣密度，單位為kg/m3；vw為風(fēng)速，單位為m/s；θ為槳葉的槳距角；λ為葉尖速比；ωw為風(fēng)力機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，單位為rad/s；r為風(fēng)力機轉(zhuǎn)子半徑，單位為m；cp為與槳距角θ和葉尖速比λ有關(guān)的功率系數(shù)；pm為捕獲風(fēng)能轉(zhuǎn)化的機械功率；tm為輸入的機械轉(zhuǎn)矩；
12、所述電機為永磁同步電機，據(jù)轉(zhuǎn)子磁場定向得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的永磁同步發(fā)電機的定子電壓方程為：
13、
14、式中：ωe為電角頻率；ψf為永磁體的磁鏈；ld、lq分別為發(fā)電機的d軸和q軸電感；isd.isq分別為永磁同步發(fā)電機定子輸出電流的d軸和q軸分量；usd、usq分別為永磁同步發(fā)電機定子輸出電壓的d軸和q軸分量；te為永磁同步發(fā)電機的機械轉(zhuǎn)矩；ra為定子電阻；l為定子電感；np為電機極對數(shù)；
15、所述變流器為背靠背式變流器，其網(wǎng)側(cè)變流器在dq同步旋轉(zhuǎn)軸下的數(shù)學(xué)模型為：
16、
17、式中：upd、upq分別為中頻電源側(cè)d、q軸控制電壓分量；ipd、ipq分別為中頻電源側(cè)d、q軸電流分量；ωp為中頻電源同步電角速度；rp、lp分別為電抗器電阻與電感；upd為為電網(wǎng)電壓d軸分量。
18、進一步地，所述網(wǎng)側(cè)變流器采用雙閉環(huán)控制，外環(huán)為電壓環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)，其輸出的有功功率pp和無功功率qp表達式如下：
19、
20、當(dāng)中頻電源電壓綜合矢量定向在d軸上時，使得電網(wǎng)電壓在q軸上投影為0，即upq＝0，則變流器輸出功率變化如下：
21、
22、通過調(diào)節(jié)d、q軸上的電流分量ipd與ipq，控制變流器的有功功率和無功功率變化，實現(xiàn)有功和無功的解耦；
23、所述網(wǎng)側(cè)變流器具體控制策略為：
24、通過外環(huán)電壓參考值udc_ref與功率參考值pdc_ref分別與電壓值udc、功率值pdc產(chǎn)生偏差經(jīng)pi控制得到d、q控制電流ipd*、ipq*，再經(jīng)電流內(nèi)環(huán)pi控制得到得到相應(yīng)的控制電壓upd*、upq*，并加上交叉耦合電壓補償項δupd和δupq，便可得到最終的d、q軸控制電壓分量upd和upq，然后通過pwm控制技術(shù)得到電網(wǎng)側(cè)變流器所需的驅(qū)動信號，實現(xiàn)功率的傳輸。
25、進一步地，所述建立多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)包括：
26、構(gòu)建中頻變流器直流側(cè)電壓平均值udc-av的目標(biāo)函數(shù)；
27、構(gòu)建中頻變流器直流側(cè)電壓均方差udc-mse的目標(biāo)函數(shù)；
28、構(gòu)建中頻變流器交流側(cè)電流的電能質(zhì)量thd的目標(biāo)函數(shù)；
29、以中頻變流器直流側(cè)電壓的平均值udc-av、均方差udc-mse和交流側(cè)電流的電能質(zhì)量thd的目標(biāo)函數(shù)為基礎(chǔ)，搭建總目標(biāo)函數(shù)。
30、進一步地，所述直流側(cè)電壓的平均值udc-av表示為：
31、
32、式中，udcn為n個中頻變流器直流側(cè)電壓值；
33、所述直流側(cè)電壓的均方差udc-mse表示為：
34、
35、式中，udc-ref為中頻變流器直流側(cè)電壓參考值；
36、所述交流側(cè)電流電能質(zhì)量thd為：
37、
38、式中：h1為基波的有效值；h2，h3，h4，…，hn分別為對應(yīng)的諧波分量的有效值；
39、所述總目標(biāo)函數(shù)為：
40、z＝λ1udc-av+λ2udc-mse+λ3thd；
41、式中：λ1、λ2、λ3分別為對應(yīng)目標(biāo)函數(shù)的權(quán)重系數(shù)。
42、進一步地，所述采用粒子群算法對所述多目標(biāo)優(yōu)化模型進行求解，包括如下步驟：
43、對粒子群數(shù)量、位置和速度進行初始化；
44、將所述濾波器電感和電容的參數(shù)組合作為種群參數(shù)代入所述多目標(biāo)優(yōu)化模型，對所述多目標(biāo)優(yōu)化模型進行求解得到中頻變流器直流側(cè)電壓的平均值、均方差，交流側(cè)電流的電能質(zhì)量thd加權(quán)后的目標(biāo)函數(shù)值z；
45、將所得目標(biāo)函數(shù)值與目標(biāo)函數(shù)歷史最優(yōu)值比較，若所得目標(biāo)函數(shù)值優(yōu)于目標(biāo)函數(shù)歷史最優(yōu)值，則將所得目標(biāo)函數(shù)值存入目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)值，將所得參數(shù)組合存入最優(yōu)參數(shù)，最后再執(zhí)行下一步；若所得目標(biāo)函數(shù)值未優(yōu)于目標(biāo)函數(shù)歷史最優(yōu)值，則直接進行下一步；
46、判斷當(dāng)前是否達到最大迭代次數(shù)，若達到，則輸出當(dāng)前最優(yōu)參數(shù)；若未達到，則更新種群位置速度，重復(fù)進行代入?yún)?shù)并求解目標(biāo)函數(shù)值z的過程。
47、進一步地，所述更新種群位置速度包括：
48、采用mopso算法對種群位置速度進行更新，所述mopso算法本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種中頻變流器濾波參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中頻變流器濾波參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法，其特征在于，所述確定中頻并網(wǎng)風(fēng)電機組模型，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中頻變流器濾波參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法，其特征在于，所述網(wǎng)側(cè)變流器采用雙閉環(huán)控制，外環(huán)為電壓環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)，其輸出的有功功率Pp和無功功率Qp表達式如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中頻變流器濾波參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法，其特征在于，所述建立多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的中頻變流器濾波參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法，其特征在于，所述直流側(cè)電壓的平均值Udc-av表示為：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中頻變流器濾波參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法，其特征在于，所述采用粒子群算法對所述多目標(biāo)優(yōu)化模型進行求解，包括如下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的中頻變流器濾波參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法，其特征在于，所述更新種群位置速度包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中頻變流器濾波參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法，其特征在于，所述采用MOPSO算法對種群位置速度進行
9.一種中頻變流器濾波參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化裝置，其特征在于，使用如權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，所述裝置包括：
10.一種計算機設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時，實現(xiàn)如權(quán)利要求1-8中任一項所述的方法。
11.一種存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-8中任一項所述的方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種中頻變流器濾波參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中頻變流器濾波參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法，其特征在于，所述確定中頻并網(wǎng)風(fēng)電機組模型，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中頻變流器濾波參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法，其特征在于，所述網(wǎng)側(cè)變流器采用雙閉環(huán)控制，外環(huán)為電壓環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)，其輸出的有功功率pp和無功功率qp表達式如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中頻變流器濾波參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法，其特征在于，所述建立多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的中頻變流器濾波參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法，其特征在于，所述直流側(cè)電壓的平均值udc-av表示為：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中頻變流器濾波參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化方法，其特征在于，所述采用粒子群算法對所述多目標(biāo)優(yōu)化模型進行求解，包括如下步驟...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：汪成根，李群，李強，張寧宇，胡英杰，鄒小明，張小蓮，倪喜軍，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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