[发明专利]一种基于人工蜂群算法的自励磁发电机稳态性能评估方法

说明书

本发明涉及一种基于人工蜂群算法的自励磁发电机稳态性能评估方法，包括一下步骤：步骤S1：建立自励磁发电机单相等值电路模型；步骤S2：利用人工蜂群算法对自励磁发电机阻抗和励磁阻抗、转速进行优化控制；步骤S3：计算定子电流，端电压和负载电流，用于分析自励磁感应发电机的稳态模型；步骤S4：利用数值计算方法求得励磁电抗、频率和电压；并将利用数值计算方法得到的结果与利用人工蜂群算法的优化结果进行对比，验证人工蜂群算法的有效性。本发明利用人工蜂群算法对自励磁感应电机的稳态特性进行研究，避免了数值计算方法中对初始解的特殊要求，不需要将导纳实部和分布分开，简化了计算流程，使计算结果更为精确合理。

技术领域

本发明属于发电机性能评估设计领域，具体涉及一种基于人工蜂群算法的自励磁发电机稳态性能评估方法。

背景技术

随着石油燃料资源的消耗殆尽，风能、核能、太阳能等新型能源逐渐地走入了人们的视野。同时，由于感应电机具有维修简单、无刷异步控制、成本低、等特点，可以广泛应用于风能转化系统。感应电机的励磁单元无需外接直流电源，只需励磁电流就可以为励磁系统和外电路供电。当感应发电机接入电力系统时，它从电网获得无功功率，但是对于独立运行的发电机而言，它是通过在励磁电抗上并联电容维持自己的自励磁模式。当部分偏远地区电力供应不足时，可以采用感应发电机供电，这相比于从电网供电，用感应发电机发电提供电力供应则更加经济实惠。但是，感应发电机发电同样存在一些不足，主要是无法控制节点电压、频率和无功消耗等。

为了评估自励磁感应发电机的相关性能，国内外学者们已经开展了针对发电机稳态性建模的各项研究。已经有的研究就是先建立了计及导纳的单相等效电路模型，计算过载情况下的频率和励磁电抗。建立了导纳实部和虚部两个非线性等式，导纳的实部由f的高阶多项式构成，该多项式不包括X_m。导纳的虚部则包括了X_m和f。通过实部方程可以计算得到f的结果，然后将其结果带入虚部方程，就可以计算得到X_m，通过X_m和f就可以绘制感应发电机的磁化曲线，进而评估感应发电机的稳态特性。遗传算法是一种可以全局搜索的优化算法，遗传算法研究同步发电机的稳态性，但是因为全局搜索范围过大的问题，优化结果并不是十分精确。在早些年的研究中，将导纳函数的实部和虚部进行分离一直是研究的难点，迭代的最初解对于算法的收敛性和解集的合理性十分重要，如果最初解选择的不合适，则会造成结果不收敛或者优化结果不是最优等问题本发明利用人工蜂群算法对自励磁感应电机的稳态特性进行研究，避免了数值计算方法中对初始解的特殊要求，不需要将导纳实部和虚部分开，简化了计算流程，使计算结果更为精确合理。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于人工蜂群算法的自励磁发电机稳态性能评估方法，通过建立自励磁发电机单相等值电路，通过人工蜂群优化算法计算相关参数，对发电机稳态特性进行分析，解决其他计算方法中对初始解有特殊要求以及要将导纳实部和虚部分开的问题，简化计算流程，使计算结果更为精确合理。。

本发明采用以下方法实现：一种基于人工蜂群算法的自励磁发电机稳态性能评估方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：建立自励磁发电机单相等值电路模型；

步骤S2：利用人工蜂群算法对自励磁发电机阻抗和励磁阻抗、转速进行优化控制；

步骤S3：计算定子电流，端电压、负载电流和有功功率，用于分析自励磁感应发电机的稳态模型。

上述的一种基于人工蜂群算法的自励磁发电机稳态性能评估方法中，所述步骤S1中的自励磁发电机单相等值电路模型的建立基于以下四点假设：(1)忽略线路铁损；(2)忽略滑差对于转子电抗的影响；(3)漏抗等于转子电抗；(4)无谐波分量。

上述的一种基于人工蜂群算法的自励磁发电机稳态性能评估方法中，还包括以下步骤：