[发明专利]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

说明书

技术领域

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

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。

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

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。

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V_a～V_c和三相电流I_a～I_c、VSC的直流母线电压V_dc以及三相电网电压U_a～U_c，并利用锁相环提取三相电网电压U_a～U_c的角频率ω和相位θ；

（2）利用相位θ对所述的三相电流I_a～I_c、三相电压V_a～V_c以及三相电网电压U_a～U_c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和电压综合矢量和电压综合矢量和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和

进而从电压综合矢量和中提取对应的正序分量和从电压综合矢量和中提取对应的5次谐波分量和从电压综合矢量和中提取对应的7次谐波分量和从电流综合矢量和中提取对应的正序分量和

（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和以及7次谐波正向坐标系下7次谐波电流矢量参考值和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和使预设的正序电流矢量参考值和与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和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和

（4）根据所述的电流综合矢量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