[发明专利]基于TOPSIS综合评估模型的单调谐无源滤波器多目标设计方法

说明书

本发明公开了一种基于TOPSIS综合评估模型的单调谐无源滤波器多目标设计方法，首先分析了单调谐无源滤波器的基本工作原理及参数配置原则；以最小化滤波器建设成本、总谐波畸变率为目标，建立了无源滤波器多目标优化模型，并通过求取多目标问题的帕累托前沿,分析了目标之间的耦合关系；引入逼近理想解排序法对帕累托解集进行综合评估，在保证投资成本及谐波治理效果的前提下，确定单调谐无源滤波器的最优配置方案。本发明的方法将单目标问题转换成了多目标问题，并通过帕累托前沿找到了相互冲突的目标之间的关系，进而通过TOPSIS模型对多个方案进行了综合评价，在保证谐波治理效果的基础上，得到了滤波器最佳参数配置方案，实现了对谐波扰动的治理。

技术领域

本发明属于电力系统的直电能质量领域，涉及一种基于TOPSIS综合评估模型的单调谐无源滤波器多目标设计方法。

背景技术

随着现代电力系统中非线性特性负荷不断攀升，电力电子设备应用日趋广泛，谐波扰动问题日益突出。持续增加的谐波扰动，将导致系统用电设备产生额外热损失，缩短绝缘设备使用寿命，降低设备生产率和工作效率。有源(Active Power Filter,APF)和无源滤波器(Passive Power Filter,PPF)是减少谐波扰动对系统影响，提升系统电能质量具有较为普遍的方法。

为了抑制谐波，滤波器一般建设在电网中具有大量非线性负荷和谐波扰动量较大的敏感位置。但是由于谐波滤波器在进行谐波抑制的同时，会对系统功率因数、电压水平等其他指标造成影响，因此，为了实现电网的全局最优，对谐波滤波器的容量及各项参数进行优化，确定最优配置方案就成为了必须要解决的关键技术问题。由于无源滤波器具有结构简单、技术成熟、运行可靠性高等特点，得到了广泛的应用。无源滤波器主要分为两种，即调谐滤波器和高通滤波器，而调谐滤波器又分为单调谐滤波器和双调谐滤波器，双调谐滤波器主要应用于高压直流输电系统中。

一般的滤波器优化方法主要存在以下两个不足：①通过设计无源滤波器进行谐波治理时，将优化模型考虑成了单目标问题，考虑指标不够充分、影响因素不够全面；②少部分无源滤波器参数配置的多目标优化方法，但两个冲突目标之间往往无法同时达到最优，需要相互妥协，取得“折衷”方案，因此现有方法缺乏对各个方案的综合评估。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提出了一种基于TOPSIS综合评估模型的单调谐无源滤波器多目标设计方法。

本发明的技术方案为：一种基于TOPSIS综合评估模型的单调谐无源滤波器多目标设计方法，具体包括如下步骤：

S1、根据单调谐无源滤波器的工作原理，建立滤波器的参数配置计算模型，滤波器各项参数计算方法，如下所示：

单调谐滤波器的谐振频率如式(1)所示：

其中，f_i为单调谐滤波器第i次谐振频率；L_i与C_i分别为第i次单调谐滤波器的感抗与容抗；

由式(1)推导出滤波器发生谐振的条件，如式(2)所示:

其中，ω_i为第i次谐波谐振角频率，第i次单调谐滤波器的阻抗如式(3)所示：

其中，Z_i为单调谐滤波器阻抗；R_i为单调谐滤波器电阻大小；

结合式(1)-式(3)计算出滤波器品质因子，用于描述与谐振器调谐相关的带宽频率，如式(4)所示：

其中，q_i为无源滤波器品质因子；