一种基于粒子群算法的谐波电网下vsc多目标优化矢量控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于粒子群算法的谐波电网下VSC多目标优化矢量控制方法，其兼顾VSC的输出三相电网电流，输出有功功率以及输出无功功率，使得此三者控制性能能够同时得到多目标优化控制，且所采用的粒子群算法代码精简，计算时间较短，有利于在实时计算方面的实现，能够有效提高VSC在谐波电网电压条件下的运行控制性能，确保电能质量和电力系统的稳定性及安全。同时本发明采用矢量比例积分调节或者比例积分谐振调节技术，其中角频率为六倍基频的矢量比例积分调节或者谐振调节可抑制由电网电压中5，7次谐波分量所带来的不利影响。
【专利说明】—种基于粒子群算法的谐波电网下VSC多目标优化矢量控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力设备控制【技术领域】，具体涉及一种基于粒子群算法的谐波电网下VSC多目标优化矢量控制方法。
【背景技术】
[0002]现今，VSC (电压源变换器)作为一种简单可靠的电力电子装置得以在实际电网中广泛应用，其中最常见的装置有应用于风力发电系统中的网侧变流器，光伏发电系统中的网侧变流器，确保电网安全可靠运行的主动功率滤波器以及功率因数校正装置等等。然而，运行于谐波电网电压条件下的VSC将表现出三相输出电流谐波畸变，输出有功、无功功率震荡等若干运行性能恶化。上述性能指标恶化将造成电网电流谐波注入，以及电网功率震荡等等不良影响，将会威胁到电网的稳定可靠运行。因此，探讨运行于谐波电网电压条件下的VSC控制技术，以期消除三相输出电流畸变，以及输出功率震荡等不良影响是具有十分积极意义的。
[0003]在谐波电网电压条件下，年珩、全宇在标题为谐波电网电压下PWM整流器增强运行控制技术(第32卷第9期，中国电机工程学报)的文献中提出了一种基于5，7次谐波分量提取的矢量定向控制方法，该方法的核心思想是将电网电压中的正序和5，7次谐波分量分别提取，并将此提取结果作为计算不同控制目标下的电网电流参考值的依据，且控制目标可以选择为正弦的三相电网电流，或者平稳的输出有功功率和输出无功功率，其通过在二个目标中选择其一，以数学模型为基础计算当前控制目标下的电网电流参考值，通过双PI调节器的有效工作，使得实际电网电流跟踪给定的参考值，最终达到控制目标。然而，由VSC的数学模型可知，传统控制策略中的二个控制目标是相互冲突的，无法同时改善VSC的三相电网电流，输出有功功率及无功功率。也即是，在达成某一控制目标的同时，将会导致另一控制目标性能的恶化，如当三相电网电流保持正弦时，输出有功功率及无功功率将产生300Hz剧烈波动，不利于电网的可靠稳定运行；同理，当消除输出有功功率和无功功率300Hz波动时，将导致注入电网电流畸变，同样不利于电网可靠稳定运行。因此，谐波电网下VSC传统控制策略仅能关注二个控制目标之一，而无法兼顾，从而使得在达成某一控制目标的同时而使得另一目标性能大为恶化，最终不利于电网的稳定可靠运行。
【发明内容】
[0004]针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种基于粒子群算法的谐波电网下VSC多目标优化矢量控制方法，能够同时兼顾三相电网电流，输出有功功率以及输出无功功率的运行性能，确保三项运行性能在电网可接受范围内，进而确保电网的稳定可靠运行。
[0005]一种基于粒子群算法的谐波电网下VSC多目标优化矢量控制方法，包括如下步骤:[0006](I)采集VSC交流侧的三相电压Va~V。和三相电流Ia~Ic、VSC的直流母线电压Vdc以及三相电网电压Ua~U。，并利用锁相环提取三相电网电压Ua~U。的角频率CO和相位0 ;
[0007](2)利用相位0对所述的三相电流
【权利要求】
1.一种基于粒子群算法的谐波电网下VSC多目标优化矢量控制方法，包括如下步骤:(1)采集VSC交流侧的三相电压Va~V。和三相电流Ia~I。、VSC的直流母线电压Vdc以及三相电网电压Ua~U。，并利用锁相环提取三相电网电压Ua~U。的角频率CO和相位0 ；(2)利用相位0对所述的三相电流Ia~I。、三相电压Va~V。以及三相电网电压Ua~Uc进行dq变换，对应得到正向同步速坐标系下包含正序分量、5次谐波分量以及7次谐波分量的电流综合矢量1:和1:、电压综合矢量Vd+和Vq+、电压综合矢量U〗和、5次谐波反向坐标系下包含正序分量、5次谐波分量以及7次谐波分量的电压综合矢量和以及7次谐波正向坐标系下包含正序分量、5次谐波分量以及7次谐波分量的电压综合矢量Ud7和U7;q 进而从电压综合矢量U:和Ut中提取对应的正序分量U:+和从电压综合矢量和Ug中提取对应的5次谐波分量U纟和Ug5，从电压综合矢量U=和中提取对应的7次谐波分量u:7和U:7，从电流综合矢量1:和1:中提取对应的正序分量I二和1:+; (3)利用粒子群算法计算出5次谐波反向坐标系下5次谐波电流矢量参考值Ig和以及7次谐波正向坐标系下7次谐波电流矢量参考值Ig和1$，进而对上述谐波电流矢量参考值进行坐标旋转变换得到正向同步速坐标系下5次谐波电流矢量参考值和以及7次谐波电流矢量参考值Ig和；使预设的正序电流矢量参考值C和1:与5次谐波电流矢量参考值Ig和以及7次谐波电流矢量参考值和If7对应叠加得到正向同步速坐标系下包含正序分量、5次谐波分量以及7次谐波分量的电流参考矢量1:和1:; (4)根据所述的电流综合矢量1:和^以及电流参考矢量和通过误差调节解耦补偿算法得到调制信号!^和^+一(5)对调制信号Ue+d和进行Park反变换得到静止a-0坐标`系下的调制信号U::和U&，进而通过SVPWM技术构造得到一组PWM信号以对VSC进行控制。
2.根据权利要求1所述的多目标优化矢量控制方法，其特征在于:所述的粒子群算法的具体过程如下: Al.在平面坐标系下初始化粒子群，所述的粒子群由多个粒子组成，每个粒子表示成以下形式的2X4的向量，初始状态下该向量中的每个元素值均为随机给定；
3.根据权利要求1所述的多目标优化矢量控制方法，其特征在于:所述的步骤(4)中，通过误差调节解耦补偿算法得到调制信号u:d和U:q的具体方法如下: 首先，使电流参考矢量1:和分别减去电流综合矢量U和得到电流误差信号AlX 然后，对电流误差信号AIf和 进行矢量比例积分调节或比例积分谐振调节，得到电压调节矢量 最后，对电压调节矢量ve+d和ve+q进行解耦补偿，得到调制信号ue+d和ue+q。
4.根据权利要求3所述的多目标优化矢量控制方法，其特征在于:根据以下算式对电流误差信号Al:和进行矢量比例积分调节:
5.根据权利要求3所述的多目标优化矢量控制方法，其特征在于:根据以下算式对电流误差信号 进行比例积分谐振调节:
6.根据权利要求3所述的多目标优化矢量控制方法，其特征在于:根据以下算式对电压调节矢量Vf^和ve+q进行解耦补偿:
【文档编号】H02M7/42GK103647466SQ201310574468
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日
【发明者】宋亦鹏 申请人:浙江大学