[发明专利]基于三相三开关两电平整流器的混沌粒子群多目标优化方法

说明书

基于三相三开关两电平整流器的混沌粒子群多目标优化方法，先建立两相同步旋转坐标系下的基于PI控制三相三开关两电平整流器模型；分别对电流内环、电压外环进行分析，得到控制参数对系统的影响，根据所控量和系统控制参数的关系，选取总谐波畸变率、直流电压误差绝对值积分和时间乘以误差绝对值积分作为三相三开关两电平整流器混沌粒子群优化目标函数；利用单向耦合映像格子时空混沌模型初始化粒子群，并通过所得的优化结果设置模型仿真参数并搭建混沌粒子群多目标优化(CPSO)优化模型；最后通过仿真实验及分析实验结果体现本发明的可行性。本发明针对实际应用中的三相电网电压不平衡和负载突变问题，可提升三相三开关两电平整流器输出性能和适应能力。

技术领域

本发明属于三相三开关两电平整流器和粒子群算法领域，尤其涉及一种基于三相三开关两电平整流器的混沌粒子群多目标优化方法。

背景技术

由于近年来经济的快速发展，对能源的需求也来越大，低碳节能成为了世界各国的共同要求，电能的绿色低碳发展对节能环保意义重大。因此，如何获取高质量的电能成为目前研究的焦点，为了解决谐波污染问题，将PWM技术引入到整流器中产生一种PWM整流器，其优点在于网侧电流正弦化、理论上可实现单位功率因数、网测电流畸变率低等。目前三相PWM整流器网侧电流控制策略分为间接电流控制策略和直接电流控制策略，其中后者占据主导地位。滞环电流控制、前馈解耦PI控制、预测电流控制、直接功率控制等是目前常见的直接电流控制策略。

为了提高PWM整流器的性能，各种控制器参数的选取成为了一个很困难的问题，很大程度上限制了各种控制算法在实际应用中效能的提高，最常用的PI控制器，设计者的经验依旧是控制器参数选取的关键所在。针对PI参数整定问题，将模糊控制、遗传算法、粒子群优化理论应用到控制器设计和参数选择中，优化效果较好，然而一旦优化目标很复杂例如多目标综合寻优，上述方法便不适用了。

发明内容

本发明的目的在于解决多目标参数选取难的问题，提出一种基于三相三开关两电平整流器的混沌粒子群多目标优化方法。可以有效解决多目标参数选取难的问题；采用基于PI控制器方法对三相三开关两电平整流稳态分析和数学建模，开展基于帕雷托(Pareto)最优解理论的混沌粒子群优化算法，解决多个优化目标自动均衡问题；针对实际应用中的负载突变问题，对三相三开关两电平整流器进行输出性能和提升其适应能力。

本发明采取的技术方案为：

基于三相三开关两电平整流器的混沌粒子群多目标优化方法，先根据整流器的工作原理以及坐标变换技术，建立两相同步旋转坐标系下的基于PI控制三相三开关两电平整流器模型；分别对电流内环、电压外环进行分析，得到控制参数对系统的影响；根据所控量和系统控制参数的关系，选取总谐波畸变率、直流电压误差绝对值积分和时间乘以误差绝对值积分作为三相三开关两电平整流器混沌粒子群优化目标函数；利用单向耦合映像格子时空混沌模型初始化粒子群，并通过所得的优化结果设置模型仿真参数并搭建混沌粒子群多目标优化CPSO优化模型；最后通过仿真实验及分析实验结果体现可行性。

基于三相三开关两电平整流器的混沌粒子群多目标优化方法，包括以下步骤：

步骤1：分析三相三开关两电平整流器的工作过程，运用坐标变换，建立同步旋转坐标系下三相三开关两电平整流系统数学模型。

步骤2：对电流内环采用PI结构的前馈解耦控制策略，电压外环采用传统PI控制，分析双闭环控制器的控制方程，得出控制参数对系统性能的影响。

步骤3：根据所控量与系统控制参数的关系，选取总谐波畸变率、直流电压误差绝对值积分和时间乘以误差绝对值积分，作为三相三开关两电平整流器混沌粒子群算法优化目标函数。

步骤4：利用单向耦合映像格子时空混沌映射，得到单向耦合映像格子时空混沌模型，运用此模型初始化粒子群并结合Pareto最优解集理论，提出CPSO优化算法。