[发明专利]基于粒子群算法的LCL滤波器参数及控制参数全局优化设计方法、系统及介质

说明书

本发明公开了一种基于粒子群算法的LCL滤波器参数及控制参数全局优化设计方法、系统及介质，方法包括确定LCL滤波器控制系统模型、确定优化目标以及约束条件；初始化参数的取值边界范围或取值；确定适应度函数；根据适应度函数利用粒子群算法对LCL滤波器控制系统模型的滤波器参数和控制参数进行优化设计。本发明将滤波器参数及控制参数进行全局优化设计，能够有效滤除谐波分量、使得并网电流接近于标准正弦波，谐波抑制效果好，能够很好地满足LCL滤波器逆变器系统的整体系统性能要求，能够适应需要设计的参数和考虑的约束条件较多，且目标函数和约束条件多为非线性的情况，且参数寻优时收敛速度快，寻优结果好，非常适应于工程应用。

技术领域

本发明涉及功率电子变换领域的对并网逆变器有源阻尼优化设计技术，具体涉及一种基于粒子群算法的LCL滤波器参数及控制参数全局优化设计方法、系统及介质，可用于光伏并网、风电并网等分布式能源的并网设计。

背景技术

并网逆变器是连接发电系统和电网的关键设备，在光伏并网等分布式发电领域具有重要作用。由于高频PWM调制技术的使用，并网逆变器会向电网注入高频谐波电流而影响电能质量。因此，对并网逆变器交流测输出滤波器的设计成为研究热点。常用的单相全桥LCL滤波器逆变器系统如图1所示，V_dc为直流母线电压，v_i为逆变桥输出电压，v_s为电网电压，v_c为电容电压，i₁为逆变器侧电流，i₂为并网电流。L₁、R_f1为滤波器内电感的电感值和寄生电阻，C为滤波器的电容，L₂、R_f2为外电感的电感值和寄生电阻。

与L型滤波器相比，LCL型滤波器属于三阶滤波器，其高频衰减特性可以更好地抑制高频谐波，在中高功率与低开关频率场合得到广泛应用。但LCL型滤波器设计复杂。一方面，由于谐振效应的存在，并网电流直接闭环控制存在不稳定问题。另一方面，LCL滤波器参数设计需考虑率滤波性能、控制性能以及工程应用等诸多限制条件。目前大多数设计方案将控制参数和滤波器参数分开分析设计。在滤波器参数设计时，将LCL滤波器的谐振频率以及性能要求控制在规定范围，利用传统算法或者优化算法寻找合适参数；在控制器设计时，以稳定性和LCL谐振抑制为目标，根据伯德图或者根轨迹方法对调节器参数进行反复试凑、比较，得到较理想的控制器，从而满足整体系统性能要求。然而，由于LCL滤波器和控制器共同决定了逆变器系统的滤波性能和稳定性，因此分开设计系统的参数很难满足全局最优。而且在设计时，很多约束同时涉及两类参数，分开设计则无法综合考虑不同约束间的相互影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于粒子群算法的LCL滤波器参数及控制参数全局优化设计方法、系统及介质，本发明将滤波器参数及控制参数进行全局优化设计，能够有效滤除谐波分量、使得并网电流接近于标准正弦波，谐波抑制效果好，能够很好地满足LCL滤波器逆变器系统的整体系统性能要求，能够适应需要设计的参数和考虑的约束条件较多，且目标函数和约束条件多为非线性的情况，且参数寻优时收敛速度快，寻优结果好，非常适应于工程应用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于粒子群算法的LCL滤波器参数及控制参数全局优化设计方法，实施步骤包括：

1)确定LCL滤波器参数与控制参数综合设计的LCL滤波器控制系统模型；

2)综合考虑LCL滤波器的滤波器参数和控制参数确定LCL滤波器控制系统模型的优化目标以及约束条件；

3)初始化LCL滤波器控制系统模型的滤波器参数和控制参数的取值边界范围或取值；

4)根据LCL滤波器控制系统模型的优化目标确定粒子群算法评价粒子的适应度函数；