[发明专利]一种模块化多电平换流器环流抑制方法

摘要

本发明公开了一种模块化多电平换流器环流抑制方法，涉及电力系统柔性直流输电领域，采用混合粒子群算法来优化PI控制器的PI参数，PI控制器和被控对象组成闭环控制回路，PI控制器输出为被控对象的输入，被控对象输出为系统输出，系统输出被送至系统的输入端形成负反馈，并与系统输入相减生成系统误差,送入PI控制器。通过系统误差及PI控制器输出构建目标函数，再利用混合粒子群算法寻找最优PI参数，系统动态地调整输出和输入使目标函数最优，当目标函数最优时，混合粒子群算法寻优得到的参数即为最优PI参数；所述环流抑制方法环流抑制精度高、响应快、适应性强，能根据系统动态的调整控制器参数，降低损耗，提高整体稳态运行效率。

主权项

1.一种模块化多电平换流器环流抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：(I)对每一相的上、下桥臂的电流i_pj、i_nj进行采样，其中j＝a，b，c，分别代表a，b，c三相，p表示上桥臂，n表示下桥臂；通过每一相的上、下桥臂的电流i_pj、i_nj，计算三相各自的内部电流i_sumj，采用如下公式计算：i_sumj＝(i_pj+i_nj)/2；(II)将三相的内部电流i_sumj进行二倍频负序旋转坐标变换，得到内部环流的d、q轴分量i_2fd、i_2fq；(III)将内部环流的d、q轴分量i_2fd、i_2fq与d、q轴参考量i_{2fd_ref}、i_{2fq_ref}做差，将差值引入PI控制器得d、q轴环流抑制附加电压Δu_2fd、Δu_2fq；再消除耦合部分，得到附加控制信号的d、q轴参考值u_{sumd_ref}、u_{sumq_ref}；(Ⅳ)将d、q轴参考值u_{sumd_ref}、u_{sumq_ref}进行二倍频负序坐标逆变换，得到各相环流抑制附加电压的参考值u_{sumj_ref}；(V)通过环流抑制附加电压的参考值u_{sumj_ref}计算得到MMC各相上、下桥臂应投入的参考电压u_{pj_ref}、u_{nj_ref}；(VI)由上、下桥臂参考电压u_{pj_ref}、u_{nj_ref}和经排序算法调制生成六个桥臂的触发脉冲来控制各子模块中电力电子开关的开通与关断，进而构造基于PI控制器的环流抑制模型；(Ⅶ)根据上述模型建立基于PI环流抑制器的闭环控制回路，进而推导出被控对象的传递函数；(Ⅷ)构建基于粒子群算法和遗传算法组合成的混合粒子群算法，同时构建寻优过程中参数选取的目标函数J；(IX)在PI控制器、被控对象组成的闭环回路中，利用混合粒子群算法对PI参数进行寻优，选择目标函数J最小的结果作为最优PI参数，将该PI参数代入环流抑制控制器中实现对内部环流的抑制；步骤(Ⅷ)中构建混合粒子群算法具体包括如下步骤：(a)将粒子群算法中包括种群的移动、有记忆功能、参考历史信息在内的特点和遗传算法的选择、交叉、变异操作相结合，组成混合粒子群算法；(b)寻优过程中，随着迭代次数的增加，按下式非线性地递减惯性权重；式中，ω_start为初始惯性权重，ω_end为进化至最大代数时的惯性权重，t为当前进化代数，t_max为最大进化代数，a为限制系数，用于保证ω(t)的取值区间，k为控制因子，控制ω(t)与t变化曲线的平滑度；(c)在混合粒子群算法的速度更新公式中增加扰动项，计算多次迭代后表示第i个粒子在多维空间位置的多维向量x_id(t)、及第i个粒子在多维空间位置的飞行速度向量v_id(t)，按如下公式计算：式中，c₁、c₂为加速常数，c₃为扰动因子，均为非负常数，r₁、r₂、r₃为[0，1]之间的随机数，p_id为第i个粒子在迭代过程中寻找到的最优位置，p_gd为粒子群在迭代过程中寻找到的最优位置，p_dd为从粒子群中随机选出的扰动粒子，即新增的扰动项。