本发明涉及电网动态电压补偿装置(dvr)，具体的说是涉及一种基于遗传算法的交叉供电型dvr系统输出侧lc滤波器参数的优化选取方法。
背景技术：
1、近年来，由电能质量问题造成的经济损失和化会影响越来越严重。因此，控制和改善电能质量对电力系统安全可靠运行有着重要的意义。随着社会经济的发展，用户对电能质量要求日渐提高，每次电压跌落和闪变等异常都会给用户带来不同程度的经济损失。
2、为解决以上问题，必须有针对性地在重要负载的电源入口处安装动态电压补偿装置(dynamicvoltage restore,dvr)，该装置是一种安装与电源与重要负荷之间，用于抑制电压跌落和闪变的补偿装置。当电网电压受到大扰动时，动态电压补偿装置可以即时投入工作提供电压补偿将故障点电压恢复至正常电压值，从而保证重要负载的正常运行。为保证供电可靠性，可通过配置交叉供电型dvr方式对电压暂降进行治理。
3、交叉供电型dvr系统输出侧的lc滤波器一般以耦合的形式接入负荷回路，lc滤波器中的电容串接入电源和负荷之间。输出侧lc滤波器在交叉供电型dvr中的主要作用是滤除变流主电路逆变输出时所携带的高次谐波成分，lc滤波器参数直接影响整体装置的性能及成本。
技术实现思路
1、本发明的目的是提出一种基于遗传算法的交叉供电型dvr系统输出侧lc滤波器参数的优化选取方法，综合考虑交叉供电型dvr装置输出电压补偿效率、电流脉动抑制率和lc滤波器自身运行特性三方面要求，构造其数学模型，并得到lc滤波器电感电容目标方程；其次，采用遗传算法来优化该目标方程，得到lc滤波器中的最优电感与电容参数，在保证输出电压质量的条件下，同时本发明亦可减少动态电压恢复装置输出侧lc滤波器的总成本和总体积。
2、为了优化动态电压恢复装置输出特性以及经济性要求，本发明提供了一种基于遗传算法的交叉供电型dvr系统输出侧lc滤波器参数的优化选取方法，具体包括以下步骤：
3、交叉供电型dvr输出侧lc滤波器以耦合的形式接在负荷回路中，在电网电压跌落时提供电压补偿将故障点电压恢复至正常电压值，首先，考虑dvr系统输出电压补偿效率指标，建立dvr系统输出侧电路模型，得到以下方程组：
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5、其中，负载侧电压和电流分别为us、is，负载侧阻抗为dvr系统输出电压为uo，流过电感l的电流为il，流过电容c的电流为ic，w为基波角频率，电网电压跌落深度为τ，跌落幅度为(1-τ)us，电容端电压即为电压跌落值τus；
6、考虑交叉供电型dvr系统实际电压补偿效率，输出侧lc滤波器参数设计需遵守电容端补偿电压应远大于电感端电压原则，即uc≥10ul，据此得到电感l的上限取值:
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8、其次，考虑交叉供电型dvr系统输出电流脉动抑制率指标，电感在功率回路中起到抑制电流脉动的作用。设vd为由跌落后的电网电压经过移相变压器降压，再通过三相不可控整流电路整流而成的交叉供电型dvr系统中单个子单元直流电压，子单元的总数为n个，交叉供电型dvr逆变电路采用载波移相pwm控制，在一个开关周期ts内，其输出电压瞬时值u在nvd和(n-1)vd区间变化，并且电流i也相应线性变化。讨论电流峰值时的情况，此时电流脉动最大，此时电容电压的瞬时值为
9、根据交叉供电型dvr系统相关技术要求，δi≤σ％in,其中δi为脉动电流值，σ％为脉动因子(σ％≤15％)，in为额定电流。针对电流脉动周期，将交叉供电型dvr系统输出回路分t0和t1两个阶段(其中t1+t0＝ts，ts为工频周期)，列写kvl方程，得到了δi的不等式：
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11、其中δi≤σ％in,δi为脉动电流值，σ％为脉动因子，σ％≤15％，in为额定电流，t1+t0＝ts，ts为工频周期；
12、为了约束电流脉动值在允许的范围，将最大电流脉动值δim设定为额定电流的15％，根据三相全桥整流电路理论，可知直流电压vd约为2.34kt(1-τ)us，其中kt为移相变压器变比。
13、将两者代入式(3)，据此得到电感l的下限取值：
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15、联立式(2)和式(4)，可得最后的电感l取值范围，如式(5)所示
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17、当交叉供电型dvr系统投入工作时，串联在电网内的电容器c的主要作用为使得输出的电压波形平滑，减少电压纹波。考虑lc滤波器自身特性，在电感l值确定的情况下，如果电容的取值过小，将导致lc滤波器的截止频率升高，从而影响高次谐波的滤除，不满足滤波器带宽要求，如果电容的取值过大，整个装置成本将会提升，体积也会增大，不符合经济性要求。电容参数设计要求应满足：lc滤波器的应远远大于基波频率fn且远远小于开关频率fk，即化简如式(6)所示，
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19、运用遗传算法在matlab环境中对式(5)进行优化计算，根据目标函数设置适应度函数，修改相关参数如种群规模、交叉概率、变异概率、最大迭代次数，然后按照优化算法的约束条件，通过多次迭代运算满足最终止条件后，最终得出lc滤波器电感和电容参数优化设计的最优解。在保证输出电压质量的条件下，该设计方法实现了减少交叉供电型动态电压恢复装置输出侧lc滤波器的总成本和总体积。
1.一种基于遗传算法的交叉供电型dvr系统输出侧lc滤波器参数的优化选取方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的交叉供电型dvr系统输出侧lc滤波器参数的优化选取方法，其特征在于，步骤1)中，根据系统输出电压补偿效率指标，建立dvr系统输出侧电路模型如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的交叉供电型dvr系统输出侧lc滤波器参数的优化选取方法，其特征在于：步骤1)中，设vd为由跌落后的电网电压经过移相变压器得到的降压再通过三相不可控整流电路整流而成的交叉供电型dvr系统中单个子单元直流电压，子单元的总数为n个，因此在一个开关周期ts内，其输出电压瞬时值u在nvd和(n-1)vd区间变化，并且电流i也相应线性变化，在电流峰值时，此时电流脉动最大，此时电容电压的瞬时值为
4.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的交叉供电型dvr系统输出侧lc滤波器参数的优化选取方法，其特征在于：所述电容参数设计要求满足lc滤波器的截止频率应远远大于基波频率fn且远远小于开关频率fk，即化简如式(6)所示，
5.根据权利要求3所述的一种基于遗传算法的交叉供电型dvr系统输出侧lc滤波器参数的优化选取方法，其特征在于：运用遗传算法在matlab环境中对式(5)进行优化计算，根据目标函数设置适应度函数，修改相关参数如种群规模、交叉概率、变异概率、最大迭代次数，然后按照优化算法的约束条件，通过多次迭代运算满足最终止条件后，最终得出lc滤波器电感和电容参数优化设计的最优解。