[发明专利]一种基于打洞函数算法的UPQC参数优化方法

权利要求书

1.一种基于打洞函数算法的UPQC参数优化方法，所述UPQC电路是由串联单元和并联单元两个有源滤波电路组合而成，其特征在于，所述UPQC参数优化方法包括以下步骤：

S1、建立UPQC的数学模型，根据UPQC的数学模型分别推导出串联单元和并联单元的传递函数；

S2、根据传递函数分别计算串联单元和并联单元的幅值裕度和相角裕度，并计算滤波效果函数和电路成本函数；

S3、确定需要滤除的谐波频率范围、谐波电流的跟踪性能要求和电流纹波要求；

S4、以待优化的滤波效果函数和电路成本函数为目标函数，以串联单元和并联单元中的电阻、电抗和电感为决策变量，以谐波电流的跟踪要求和电流纹波要求为约束函数建立UPQC优化模型；

S5、采用打洞函数对UPQC优化模型进行UPQC电阻、电抗和电感的求解目标函数，确定适合具体工况下的UPQC参数设置方案。

2.根据权利要求1所述的基于打洞函数算法的UPQC参数优化方法，其特征在于：所述S1中串联单元包括由L_c、C_c、R_c构成的LCR型输出滤波器，并联单元包括由L_b、C_b、R_b构成的LCR型输出滤波器，根据UPQC的数学模型先进行拉普拉斯变换并推导频域下串联单元的电压传递函数G_c(ω)和并联单元的电压传递函数G_b(ω)：

其中

Z_c”(ω)＝Z_c'(ω)+jωL₀ (7)

其中，U_0c、U_0b分别表示串联单元和并联单元的输出电压；L₀为系统阻抗，I₀为负载谐波电流源；K为串联单元的隔离变压器的变比；U_dc表示直流电容电压，K_c、K_b分别表示串联环节和并联环节中逆变器的调制比；U₀₁表示电源电压的基波分量，I₀₁表示电源电流的基波分量。

3.根据权利要求1所述的基于打洞函数算法的UPQC参数优化方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括以下步骤：

S201、计算表征滤波器工作稳定性能的幅值裕度h和相角裕度γ；

S202、构造描述UPQC滤波效果函数，即

G(ω_k)≤λ (11)

其中ω₁、ω_d、ω_r分别是UPQC输出的最小次补偿谐波、最大次补偿谐波和谐振点的角频率，ω_k是功率元件开关角频率，λ是国标要求的数值；

S203、计算UPQC电路的成本函数，其中滤波电感L的成本主要由其三相的基波和各次谐波容量之和确定，即

其中电容C的成本主要由其耐压值U_cn和电容值C_cn共同决定，即

C_AC为滤波电容，C_DC为直流电容器，K_L为L的价格系数，K_C为直流电容器单位容量的价格系数；

确定UPQC的初始投资费用为F₀，即

F₀＝F_L+F_C+Cons (14)

其中Cons为常数，表示UPQC其他元件以及装置封装费用的固定成本。