[发明专利]一种直流配电网的变换器级别失稳防御方法

说明书

本发明公开了一种采用融合模糊逻辑控制的改进型模拟退火算法和自适应型虚拟阻抗技术的变换器级别失稳防御方法，属于配电网稳定性防御技术领域。本发明主要特点在于：应用传统模拟退火框架进行频率搜寻；使用Hilbert频谱解析得到主导谐波频率点；通过基于神经网络化的模糊逻辑控制器在模拟退火算法的迭代过程中生成频率新解和新温度；通过“三电平”变步长法来快速跳出模拟退火算法低温时的反复迭代过程。本发明具有独创性，有助于提高直流配电网运行稳定性，具有较大的工程应用价值和推广前景。

技术领域

本发明涉及直流配电网技术领域，具体是一种采用融合模糊逻辑控制的改进型模拟退火算法和自适应型虚拟阻抗技术失稳防御方法。

背景技术

随着光伏、风能等新能源的利用越来越多，以及汽车、照明等直流负载的日益增多，直流配电网的负载愈发复杂。尽管系统中每个变换器在单独设计和检测时是稳定的，但它们实际组成直流配电系统运行时，却会因为不同变换器之间的不匹配而诱发整个系统的振荡乃至失稳。这种不稳定往往是由于负载变换器输入负阻特性导致与源系统频率特性产生交截导致的。

目前，常用的方法为在负阻交截频率处并联虚拟阻抗，改变该频率范围内的负阻特性。但是，由于常见的配电网系统接入多个负载，母线中含有噪声，导致实际谐波幅值-频率曲线为多极值曲线，因此需要一种快速的全局寻优算法来寻找所求负阻交截频率。

公开号为CN112670992A的专利文件“含能量路由器的配电网稳定性分析和失稳校正方法及系统”，采用的失稳校正方法是：在主电网控制器中，采用主电网输出侧并联虚拟电阻，改善主电网的输出阻抗且不影响负载的运行特性。该专利针对的是含能量路由器的配电网。

发明内容

针对如上所述，本发明提出一种直接根据母线数据信息实时监测直流配电系统稳定性的方法，包括：

一种采用融合模糊逻辑控制的改进型模拟退火算法和自适应型虚拟阻抗技术的变换器级别失稳防御方法，所述方法包括：

以经典模拟退火法作为框架，寻找引起变换器失稳的交截频率。所寻交截频率表现为谐波幅值-频率曲线的全局最低点所在频率；

本方法对于基础模拟退火的改进可以分为三部分：在选择初始点时采用Hilbert频谱解析得到主导谐波频率点，以此作为模拟退火算法的初始值；通过基于神经网络化的模糊逻辑控制器在模拟退火算法的迭代过程中生成频率新解和新温度；通过“三电平”变步长法来快速跳出模拟退火算法低温时的反复迭代过程。

在搜寻到的负阻交截频率处，将负载变换器的输入阻抗由原来的负阻改变成正阻，来对系统进行失稳防御。

所搜寻交截频率表现为变换器中设置的虚拟阻抗遍历全频率域时，系统谐波幅值最低点。

所使用基础模拟退火框架，主要包括随机生成初始频率点，人工设置初始温度和每步温度更新步长和邻域范围；在当前频率点邻域随机选取新点，若新点系统谐波幅值更小，则采用新点，若新点系统谐波幅值更高，则采用Metropolis接受准则以概率接受更差频率解；更新温度；反复迭代直至达到温度设定值或迭代次数设定值。

所改进的Hilbert频谱解析得初始点包括：对系统信号进行Hilbert频谱解析；读取系统震荡的主导谐波频率点；将虚拟阻抗设置在相应的频率点上，并记录相应的谐波幅值；选择其中谐波幅值最小的主导谐波频率点作为初始点。

所改进的基于神经网络化的模糊逻辑控制器在模拟退火算法的迭代过程中生成频率新解和新温度包括：邻域生成模糊神经网络Q1，温度生成模糊神经网络Q2,其中Q1输入为当前谐波幅值、谐波幅值变化值以及温度更新值，Q1输出为邻域大小，Q2输入为当前谐波幅值、谐波幅值变化值，Q2输出为温度更新步长。