[发明专利]一种基于粒子群算法的不平衡电网下VSC的多目标控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子设备控制技术领域，具体涉及一种基于粒子群算法的不平衡电网下VSC的多目标控制方法。

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，运行于不平衡电网电压条件下的VSC将表现出三相输出电流不平衡，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，探讨运行于不平衡电网电压条件下的VSC控制技术，以期消除三相输出电流不平衡，以及输出功率震荡等不良影响是具有十分积极意义的。

在不平衡电网电压条件下，Jiabing Hu和Yikang He在标题为Reinforced Control and Operation of DFIG-Based Wind-Power-Generation System Under Unbalanced Grid Voltage Conditions（IEEE Trans.Energy Conversion,vol.4,no.4,pp.905-915,Dec.2009）的文献中提出了一种基于负序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负序分量分别提取，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对称的三相电网电流，或者平稳的输出有功功率，或者平稳的输出无功功率，其通过在三个目标中选择其一，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，通过比例积分谐振调节器的有效工作，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，传统控制策略中的三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，将会导致其余两个控制目标性能的恶化，如当三相电网电流保持平衡时，输出有功功率及无功功率将产生100Hz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或者无功功率100Hz波动时，将导致注入电网电流的不平衡，同样不利于电网可靠稳定运行。因此，不平衡电网下VSC传统控制策略仅能关注三个控制目标之一，而无法兼顾三者，从而使得在达成某一控制目标的同时而使得其余目标性能大为恶化，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不平衡电网下VSC的多目标控制方法，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不平衡电网下VSC的多目标控制方法，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负序分量的电流综合矢量和电压综合矢量和电压综合矢量和以及反向同步速坐标系下包含正负序分量的电压综合矢量和进而从电压综合矢量中提取正序分量从电压综合矢量和中提取对应的负序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反向同步速坐标系下电流综合矢量的负序参考分量和进而对负序参考分量和进行坐标旋转变换得到正向同步速坐标系下电流综合矢量的负序参考分量和使给定的电流正序参考分量和与负序参考分量和对应叠加得到正向同步速坐标系下包含正负序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

（5）对调制信号和进行Park反变换得到静止α-β坐标系下的调制信号和进而通过SVPWM（空间矢量脉宽调制）技术构造得到一组PWM信号以对VSC进行控制。