双馈风力发电系统粒子群优化算法研究
发布时间：2024-12-21 00:32
随着全球化进程不断加快,能源危机和环境恶化等问题日益突出。风能作为一种清洁可再生能源备受关注,风力发电技术也随之迅速发展。对于双馈风力发电系统,传统的变流器控制策略在稳定性、控制性能、效率和可靠性等方面稍显不足。本文分别针对系统中机侧变流器、网侧变流器控制及网侧滤波器进行设计与参数优化,以改善双馈风力发电系统变流器的控制性能。首先,针对粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)在处理复杂的非线性优化问题时,存在易陷入局部最优区域和收敛较慢的缺陷,引入随机权重和粒子自适应变异,设计了混合粒子群算法(Hybrid PSO,HPSO),并通过测试函数验证了该算法的高收敛速度及高精确度;针对各子目标互相冲突的多目标优化问题,设计了基于Pareto最优的混合多目标粒子群优化算法(Hybrid Multi-Objective PSO,H-MOPSO),并将其应用于后续研究中,进一步验证了所提算法的有效性。其次,针对双馈风力发电系统中机侧变流系统,从双馈电机的电气-机械端口受控哈密顿(PCHD)模型出发,并与全阶非奇异终端滑模转速外环相结合,设计了基于PCHD模型...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 能源结构问题
1.1.3 风力发电国内外发展现状
1.2 风力发电系统的基本结构和类型
1.3 风力发电系统关键技术的研究现状
1.3.1 机侧变流器控制技术
1.3.2 网侧变换器输出滤波技术
1.3.3 网侧变换器的电流控制技术
1.3.4 控制器参数的整定
1.4 研究的主要内容
第2章 改进粒子群优化算法
2.1 引言
2.2 标准粒子群优化算法
2.3 改进的粒子群算法
2.3.1 随机权重法
2.3.2 基于种群多样性的自适应变异
2.3.3 测试函数
2.4 基于PARETO最优的多目标粒子群算法
2.4.1 多目标优化问题
2.4.2 多目标优化问题的求解方法
2.4.3 改进的多目标粒子群
2.5 本章小结
第3章 机侧变换器无源控制粒子群优化
3.1 引言
3.2 双馈风力发电机建模与分析
3.2.1 风力机功率模型
3.2.2 DFIG的数学模型
3.3 基于无源控制的机侧变换器控制器设计
3.3.1 基于状态PCHD模型的控制原理
3.3.2 DFIG电气—机械系统的PCHD模型
3.3.3 基于PCHD模型的DFIG无源控制
3.4 控制器参数优化及仿真验证
3.4.1 优化目标函数的建立
3.4.2 系统优化模型建立及参数选取
3.4.3 控制器参数优化结果
3.4.4 HPSO优化参数下无源控制系统仿真验证
3.5 本章小结
第4章 无源阻尼LCL滤波器粒子群参数优化
4.1 引言
4.2 LCL滤波器的谐振抑制方法
4.3 LCL滤波器的等效电路与工作原理
4.3.1 并网电流谐振的抑制
4.3.2 变换器侧电流的传输特性
4.3.3 谐波电流衰减比
4.4 传统LCL滤波器参数设计方法
4.4.1 变换器侧电感L1的设计要求
4.4.2 滤波总电感L的设计要求
4.4.3 滤波电容的设计要求
4.4.4 谐振频率的设计要求
4.5 无源阻尼LCL滤波器的参数优化
4.5.1 优化变量
4.5.2 目标函数
4.5.3 约束条件
4.5.4 优化模型建立及参数选取
4.6 优化结果分析
4.6.1 多种优化方式对比
4.6.2 网侧变换器的运行仿真验证
4.7 本章小结
第5章 网侧变换器滑模控制粒子群优化
5.1 引言
5.2 LCL型网侧变换器数学模型的建立
5.3 LCL网侧变换器控制器设计
5.3.1 全阶非奇异终端滑模电流内环设计
5.3.2 准直接功率外环设计
5.4 控制器参数优化及仿真验证
5.4.1 优化目标函数
5.4.2 系统优化模型建立及参数选取
5.4.3 控制器参数优化结果
5.4.4 HPSO优化参数下滑模控制系统仿真验证
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号：4018107
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景与意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 能源结构问题
1.1.3 风力发电国内外发展现状
1.2 风力发电系统的基本结构和类型
1.3 风力发电系统关键技术的研究现状
1.3.1 机侧变流器控制技术
1.3.2 网侧变换器输出滤波技术
1.3.3 网侧变换器的电流控制技术
1.3.4 控制器参数的整定
1.4 研究的主要内容
第2章 改进粒子群优化算法
2.1 引言
2.2 标准粒子群优化算法
2.3 改进的粒子群算法
2.3.1 随机权重法
2.3.2 基于种群多样性的自适应变异
2.3.3 测试函数
2.4 基于PARETO最优的多目标粒子群算法
2.4.1 多目标优化问题
2.4.2 多目标优化问题的求解方法
2.4.3 改进的多目标粒子群
2.5 本章小结
第3章 机侧变换器无源控制粒子群优化
3.1 引言
3.2 双馈风力发电机建模与分析
3.2.1 风力机功率模型
3.2.2 DFIG的数学模型
3.3 基于无源控制的机侧变换器控制器设计
3.3.1 基于状态PCHD模型的控制原理
3.3.2 DFIG电气—机械系统的PCHD模型
3.3.3 基于PCHD模型的DFIG无源控制
3.4 控制器参数优化及仿真验证
3.4.1 优化目标函数的建立
3.4.2 系统优化模型建立及参数选取
3.4.3 控制器参数优化结果
3.4.4 HPSO优化参数下无源控制系统仿真验证
3.5 本章小结
第4章 无源阻尼LCL滤波器粒子群参数优化
4.1 引言
4.2 LCL滤波器的谐振抑制方法
4.3 LCL滤波器的等效电路与工作原理
4.3.1 并网电流谐振的抑制
4.3.2 变换器侧电流的传输特性
4.3.3 谐波电流衰减比
4.4 传统LCL滤波器参数设计方法
4.4.1 变换器侧电感L1的设计要求
4.4.2 滤波总电感L的设计要求
4.4.3 滤波电容的设计要求
4.4.4 谐振频率的设计要求
4.5 无源阻尼LCL滤波器的参数优化
4.5.1 优化变量
4.5.2 目标函数
4.5.3 约束条件
4.5.4 优化模型建立及参数选取
4.6 优化结果分析
4.6.1 多种优化方式对比
4.6.2 网侧变换器的运行仿真验证
4.7 本章小结
第5章 网侧变换器滑模控制粒子群优化
5.1 引言
5.2 LCL型网侧变换器数学模型的建立
5.3 LCL网侧变换器控制器设计
5.3.1 全阶非奇异终端滑模电流内环设计
5.3.2 准直接功率外环设计
5.4 控制器参数优化及仿真验证
5.4.1 优化目标函数
5.4.2 系统优化模型建立及参数选取
5.4.3 控制器参数优化结果
5.4.4 HPSO优化参数下滑模控制系统仿真验证
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
本文编号：4018107
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