[发明专利]一种基于粒子群算法的铁路功率调节器的容量优化方法

说明书

本发明涉及一种基于粒子群算法的铁路功率调节器的容量优化方法，包括以下步骤：1)构建铁路电能质量优化补偿系统，包括依次连接的V/v牵引变压器、两个供电臂、隔离变压器和铁路功率调节器，所述的铁路功率调节器为共用一个直流电容的两个电压源变流器；2)构建铁路电能质量优化补偿模型；3)采用粒子群算法对铁路电能质量优化补偿模型进行求解，最终获得最小的补偿功率、最优补偿系数和补偿角度，并对铁路功率调节器的变流器进行控制，实现最优负序补偿和谐波补偿。与现有技术相比，本发明具有建模精确、补偿效果好、减少RPC补偿容量、提高经济性等优点。

技术领域

本发明涉及高速铁路控制领域，尤其是涉及一种基于粒子群算法的铁路功率调节器的容量优化方法。

背景技术

高速铁路对于我国的交通和军事领域都发挥着关键的作用。对于速度和运力的高要求，动力装置的功率也逐渐攀升，其对上层供电系统电能质量的影响也日益明显。日本学者提出的铁路功率调节器(railway static power conditioner，RPC)能有效克服传统治理装置对负序和谐波补偿效果不佳的缺点，为治理高速铁路的电能质量提供新的思路。RPC无功负序补偿时对容量的需求很高，而配置大容量的RPC是不满足经济性要求的，所以有必要进行容量优化。

目前国内外提出的电气化铁路负序、谐波和无功综合优化补偿方法主要有：(1)提出一种基于两相三线变流器的新型高速铁路补偿装置，TCR与TCF降低有源补偿容量，但是补偿器只能补偿固定的容量，不能根据负荷变化给定最优补偿量，且增加了占地面积。(2)采用各种优化算法进行计算，但是各种方法都有好坏，无法精确的得出最优算法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于粒子群算法的铁路功率调节器的容量优化方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于粒子群算法的铁路功率调节器的容量优化方法，包括以下步骤：

1)构建铁路电能质量优化补偿系统，包括依次连接的V/v牵引变压器、两个供电臂、隔离变压器和铁路功率调节器，所述的铁路功率调节器为共用一个直流电容的两个电压源变流器；

2)构建铁路电能质量优化补偿模型；

3)采用粒子群算法对铁路电能质量优化补偿模型进行求解，最终获得最小的补偿功率、最优补偿系数和补偿角度，并对铁路功率调节器的变流器进行控制，实现最优负序补偿和谐波补偿。

所述的铁路电能质量优化补偿模型的目标函数为：

min(S_α+S_β)

约束条件为：

ε_U≤1.2％

其中，S_α为铁路功率调节器的α供电臂消耗的能量，S_β为铁路功率调节器的β供电臂消耗的能量，ε_U为负序不平衡度，P_sum为V/v牵引变压器一次侧三相有功之和，Q_sum为V/v牵引变压器一次侧三相无功之和。

所述的铁路功率调节器的α供电臂消耗的能量S_α的计算式为：

铁路功率调节器的β供电臂消耗的能量S_β的计算式为：