基于多目标四维可视化算法的有源电力滤波器滤波电感优化设计

脉宽调制技术的应用会产生高频开关纹波,一般采用LCL滤波器对其加以滤除,以保证有源电力滤波器的补偿性能。首先根据系统对纹波电流的抑制要求和最大电流跟踪能力要求,对LCL中的滤波电感取值进行优化设计。然后针对传统电感设计过程复杂繁琐、带有重复性且很难求得可靠解析解的缺点,提出一种四维可视化算法,先推导建立各设计目标和已知自变量之间的三元函数表达式,然后通过四维数据场可视化编程直接给出满足多目标设计要求的最优解集,直观、清晰且简单、实用。最后,根据所提算法结果绕制相应电感,并应用于一台50 k V·A三相四线制有源电力滤波器样机,实验结果验证了该策略的可行性和有效性。     

单相不控整流器直流侧LC滤波器的四维可视化设计

整流滤波电路用途广泛但其优化设计不易得到全局最优解。对单相桥式不控整流电路的LC滤波器进行深分析,得到输出平均电压、浪涌电流、振荡电压、谐波衰减比和体积等的表达式f（L,C,R）,并在Matlab环境下用四维数据场展现其全局的值域分布,按需用不同交集来表征所须兼顾的多个设计目标,逐步导入约束条件来进行优化。实验结果表明,在滤波器外特性基本相同的前提下,基于数据场可视化算法的优化设计达到了体积缩小1／4的效果。     

大容量混合有源滤波器多目标优化设计

针对混合有源滤波器参数设计问题,提出基于粒子群优化算法的混合滤波装置的多目标优化设计方法.建立混合有源滤波器的多目标满意优化模型,综合考虑系统成本、无功补偿容量及滤波效果等因素,并将滤波器对于失谐因素影响的鲁棒性测试作为一个约束条件放在优化过程中进行判决,以提高设计结果的实用性.通过将各个子目标函数模糊化,并选择最大关联满意度作为最后的寻优变量,解决了多目标优化问题.仿真与模拟实验结果表明:采用该优化设计方法设计的混合有源滤波器可以同时满足成本、谐波抑制以及无功补偿多方面要求,而且该优化设计方法算法简单、操作方便.     

交流电感器的一种可视化设计方法

针对交流电感器设计难以优化的问题,通过对交流电感器各约束条件如电感量、损耗、体积、温升等与电感器结构参数之间的关系进行分析,提出了一种基于四维可视化技术的交流电感器优化设计方法。通过分别优化电感器设计要求的各约束条件,取得最优区域的电感器结构参数求解域,然后在电磁场有限元分析软件中建立该结构参数的仿真模型,对电感量、最大磁通密度和温升等进行了评估;最后根据优化参数绕制了一个交流电感器进行实验。仿真与实验结论表明通过该优化算法,只需通过1次循环计算即可得到满足各约束条件的电感器,可避免磁芯电感器设计的盲目性。     

矩阵变换器输入滤波器的多目标优化设计

在深入分析滤波器对系统物理本质影响的基础上，选取了适当的滤波器结构，归纳、总结和完善了矩阵变换器输入滤波器的设计原则。提出一种输入滤波器的多目标优化设计方法。该方法以确保系统稳定、谐波总畸变率低、避免开关频率谐波电流造成滤波器谐振为约束，以工程费用、基频压降、基频相移、功率稳定裕量和阻尼电阻功耗为目标。从矩阵变换器系统稳态数学模型出发，推导出各项性能指标及约束条件的解析表达式。提出采用基于Pareto最优的非劣排序遗传算法（NSGA-II），并对此算法的约束处理作了改进。开发了通用的基于Pareto最优的输入滤波器的多目标优化算法软件，给出了具体优化实例，并对优化结果进行了分析。     

低互感高品质因素无源滤波器的优化设计分析

为降低无源滤波器中三相电抗器互感对单调谐滤波器滤波效果的影响,通过理论分析表明,将其严格按照水平三角方式排列摆放,可有效抑制相间电抗器互感;采用考虑无源滤波器性能和系统总成本的多目标模糊优化方法设计无源滤波器参数,能将多个优化目标转换为单目标的优化求解问题,设计出具有低互感高品质因素的无源滤波器,混合型滤波器系统。新方案投入运行后,取得了较好的现场效果。     

两级LC直流滤波器的四维可视化设计

为减小低通滤波器(LPF)体积,提出并实现了一种基于四维数据可视化技术来设计两级LC直流滤波器的方法。从大幅减小输出纹波电压入手,对滤波器参数进行了优化设计,并对电容的选择方法和电感的设计与测试方法进行了论述,结果证明滤波器瞬态峰值得到了很好的抑制。在获得与单LC滤波器相近的滤波效果下,大幅减小了体积。该方法更直观,其仿真、实验波形等可作为设计其它无源滤波器参考。     

考虑VSC系统谐波稳定条件下的LCL滤波器参数优化设计方法

可再生能源发电系统通常在逆变器出口处接入LCL滤波器以抑制高频谐波,然而在LCL滤波器的参数设计过程中,不合理的参数设计会加剧系统中的谐波不稳定问题。因此,通过结合LCL滤波器的外特性需求,并且综合考虑系统稳定性对滤波器的约束条件,建立以谐波衰减率最大、电感成本最小以及系统稳定性最好为目标函数的LCL滤波器参数多目标优化模型。在模型的求解过程中,针对单目标优化算法和传统的多目标优化算法存在设计目标单一、收敛性差和优化效果不佳等问题,提出采用MOEA/D多目标优化算法来求解。该算法利用权重向量的进化导向性以及子问题邻域的优势共享特征,保证了算法对最优解的寻优能力以及在目标空间上的均匀分布,以获得理想的pareto最优前沿,并进一步采用模糊隶属度函数定量分析其优化效果。最后,利用Matlab/Simulink软件对光伏并网系统中的电压源型逆变器(Voltage Source Converter, VSC)进行仿真。仿真结果充分表明所设计方案的有效性和适用性。     

±800kV特高压直流输电工程交流滤波器优化设计

高压直流输电的换流器向交流电网注入大量谐波,因此必须在换流站装设交流滤波器对这些谐波加以抑制,为此改进了交流滤波器的传统设计方法,提出了以寿命周期成本最小为目标,同时满足多项谐波限制标准等约束条件的交流滤波器参数优化设计方法。利用该优化设计方法,针对我国在建的±800kV向家坝—上海特高压直流试验示范工程,建立了由双调谐高通型滤波器、三调谐高通型滤波器以及并联电容器构成的交流滤波系统优化数学模型,并利用遗传算法分别计算产生了整流站和逆变站交流滤波器的5种优化方案。通过进一步优化对比,从中选出了交流滤波器的最优方案,给出了最优滤波器的参数计算结果。采用的优化设计方法为高压直流输电工程交流滤波器的设计提供了一种新的设计思路。     

计及并网电流控制影响的弱电网下LCL滤波器参数优化设计

现有的LCL滤波器设计方法未能有效兼顾逆变器电流控制对滤波器设计的限制以及电网阻抗对并网稳定性的约束。文章通过建立含数字延迟的弱电网下LCL滤波并网逆变器模型,得到控制性能及并网稳定性对参数设计的约束条件,建立以损耗最小、成本最低、提高对电网阻抗适应能力、提升电流跟踪性能为子目标的多目标优化模型,并采用目标函数离差排序法确定权重系数,自适应权重PSO求解。该设计方案在保证滤波性能和制造成本的同时,增强了LCL并网逆变器在弱电网下的稳定裕度。最后,通过仿真分析验证了该设计方案的正确性与有效性。     

无源滤波器多目标优化设计

配电电网装设无源滤波器以补偿无功和抑制谐波的设计中,滤波器的LC参数是一个多约束、非线性的规划问题,其参数优化最为关键。针对目前现有优化设计方法中,假设条件较多、寻优能力不强、寻优速度较慢等问题,利用改进遗传算法的全局寻优能力,提出了一种新的无源滤波器设计方法,即无源滤波器的成本、无功补偿和滤波效果3个目标全局优化。通过适应度函数的阈值制约以及以不同概率进行染色体选择操作,使得种群向3个目标最佳协调点进化;通过混沌算子解决早熟收敛的问题。工程算例的仿真计算表明了应用遗传算法设计滤波方案的优越性和对遗传算法改进的有效性。     

计及分布式发电的配电网多目标电压优化控制

对分布式发电接入后的配电网电压控制问题进行研究,利用变压器分接头、并联补偿电容器等电压/无功控制手段,以提高全网电压质量、降低网络损耗和抑制电压波动为目标,并计及分布式发电启停的影响,建立了多目标电压优化模型.构造模糊评价函数,将各目标函数值转换为对优化结果的满意度,以便于目标间的比较;利用判断矩阵法,根据各目标间的相对重要性确定权重系数,采用主动禁忌搜索算法求解.仿真结果表明,该方法能兼顾各目标并有效提高全网的电压质量.     

有源滤波器中输出滤波器的参数设计及优化

现有的输出滤波器(Output Filter,OF)参数设计大多以工程经验选取为主,没有考虑输出滤波对有源滤波系统的补偿能力和补偿性能的影响。本文综合考虑了输出滤波器的输出补偿谐波能力和滤除开关谐波能力等性能要求,在并联型有源滤波器的框架内,提出了一套输出滤波器参数设计和优化的方法。仿真和实验结果表明,该方法可以提高逆变器的工作效率达50%左右,证明了该方法的有效性。     

实现五维数据可视化的一种方法

将第4个自变量映射到时间上,使因变量的空间色场有规律地变化,能够实现五维数据场可视化,但其实现方法是原理性的,需对事先得到的四维可视化图形簇进行按序排列的人工预处理,再依次展现出来,不但耗时且需要操作技巧。此处提出了一种改进的五维数据可视化方法,一次性地用程序实现了完全五维数据场的可视化。提供了电压型PWM变频电源用非对称T型无源滤波器优化设计的算例和程序框图,并对所耗计算机时空资源进行了分析。     

基于粒子群优化算法的混合有源滤波器中无源滤波器的多目标优化设计

混合有源滤波器是非常有应用前景的滤波装置,但其综合性能受无源滤波器参数优化程度的影响很大。该文基于课题项目中谐波源的特点,针对已有优化设计方法的各种缺点,提出了基于改进粒子群优化算法的混合滤波装置中无源滤波器的多目标优化设计方法。通过将无源滤波器的无功补偿容量、初期投资及补偿后滤波效果作为优化目标,利用简便、有效的粒子群优化算法对其参数进行了优化设计,大大减少了人工的计算量,而且明显提高了算法的寻优速度。最后仿真及现场模拟实验表明,此优化设计无源滤波器的成本比经验设计方法有所降低,滤波效果有明显的提高。     

故障录波分析中的三维分析方法

根据目前国内各种故障录波分析软件的现状和计算机技术的发展趋势,提出一种电力故障三维分析方法.通过分析电力故障分析方法的优点,介绍了OpenGL技术.以阻抗轨迹为例给出了三维矢量数据的生成算法及其他多种电力故障分析算法的三维分析模块图例.讨论了电力故障三维分析模块的实时交互技术和数据接口设计,总结并指出了电力故障三维分析方法在电力故障分析中的应用前景.     

无源滤波器的多目标优化设计

针对目前根据工程经验或简单的技术经济指标来设计无源滤波器的现状，以及现有优化设计方法中假设条件较多、寻优空间较小、寻优能力不强、对实际因素考虑不全面等问题，提出了一种无源滤波器的多目标优化设计方法。将无源滤波器的初期投资、无功功率补偿容量、滤波后电网谐波含量作为三个目标，利用遗传算法对无源滤波器的参数进行优化设计。通过适应度函数的阈值制约以及以不同概率进行染色体选择操作，使得种群朝三个目标最佳协调点的方向进化；并且，为了克服算法的早熟收敛，引入混沌算子来增加种群的多样性；最后对一个混全滤波实验系统进行了无源滤波参数的多目标优化设计。实践表明，设计出的无源滤波器具有良好的综合性能。     

复合储能在主动配电网中的容量配置

根据主动配电网中储能系统作用不同,提出了一种基于复合储能的主动配电网容量配置方法。以兼顾复合储能系统加入后分布式能源的波动率最小及整个主动配电系统负荷缺电率最小为目标函数,实现主动配电网系统的供电可靠性和经济性。首先,对比分析复合储能和单一储能对平抑新能源波动的效果;其次,选取不同滤波时间常数在满足优化目标的前提下配置系统容量,对比两种储能形式容量需求;最后,采用自适应遗传算法进行多目标优化,设置不同的权重系数,在抑制分布式能源波动的情况下合理地减小负荷的缺电率。     

基于NBI法的发电权交易多目标优化

在一次发电权交易中,社会效用和网损是两个需要优化的目标。本文提出一种新的发电权交易报价方式,建立了一种以社会效用(大)和网损(小)为目标的优化模型。采用NBI法将多目标优化问题转化为单目标优化问题,并推导了NBI法下社会效用与网损之间置换度指标的表达式。采用约束松弛变量内点法对所提模型进行求解,在IEEE118节点系统上验证了所提模型与方法的有效性。     

无源滤波器多目标优化设计及实验仿真

针对现有无源电力滤波器的设计方法中过分依赖经验和优化能力不强的情况,利用改进遗传算法的全局寻优能力,提出了一种基于遗传算法的无源电力滤波器设计方法,即从无源滤波器的成本、无功补偿和滤波效果3个目标全局优化.通过适应度函数的阈值制约以及以不同概率进行染色体选择操作,使得种群朝3个目标最佳协调点的方向进化.通过混沌算子来解决早熟收敛的问题.最后利用PSIM软件建立仿真模型,仿真实验结果说明了该方法在无源滤波器优化设计中的有效性和正确性.