中国电力 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (3): 113-125.DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202310052
杨帆1(), 卫水平2(
), 任意2(
), 陈秭龙2(
), 乐健2(
)
收稿日期:
2023-10-20
出版日期:
2024-03-28
发布日期:
2024-03-26
作者简介:
杨 帆(1987—),男,硕士,高级工程师,从事电力系统规划设计研究,E-mail:3054518812@qq.com基金资助:
Fan YANG1(), Shuiping WEI2(
), Yi REN2(
), Zilong CHEN2(
), Jian LE2(
)
Received:
2023-10-20
Online:
2024-03-28
Published:
2024-03-26
Supported by:
摘要:
复合功能并网逆变器 (multi-functional grid-connected inverter,MFGCI)在完成功率输出的同时,具备解决配电网中多种电能质量问题的能力,但该能力往往受其可用于电能质量治理的补偿容量的限制。以MFGCI的控制结构为基础,给出了无锁相环补偿指令电流及并网跟踪电流指令,提出了基于变权-混合决策评估的多目标协同优化方法,以更好适用于因新能源不确定性及非线性负荷接入导致的电能质量指标波动问题。构建了以电能质量补偿效果最佳和所需补偿容量最小的多目标函数,采用基于多目标人工蜂鸟算法(multi-objective artificial hummingbird algorithm,MOAHA)更新机制的优化算法,求解补偿各电能质量问题的最优容量分配系数,并通过多种场景下仿真,验证了所提方法的正确性和有效性。
杨帆, 卫水平, 任意, 陈秭龙, 乐健. 变权-混合决策评估的复合功能并网逆变器多目标协同优化控制方法[J]. 中国电力, 2024, 57(3): 113-125.
Fan YANG, Shuiping WEI, Yi REN, Zilong CHEN, Jian LE. Multi-objective Collaborative Optimization Control Method of Composite Function Grid Connected Inverters Considering Variable Weight Hybrid Decision Evaluation[J]. Electric Power, 2024, 57(3): 113-125.
仿真模块 | 变量 | 参数值 | ||
PVMFGCI | 开关频率/Hz | 10 000 | ||
直流母线电压Udc/V | 700 | |||
滤波电感L/mH | 2 | |||
滤波电容C/μF | 10 | |||
阻尼电阻R/Ω | 4 | |||
并网功率跟踪指令 值Pg, Qg(kW, kV·A) | (18, 0)/(20, 0)/(16, 0) | |||
线路 | 线路的单位电阻/ (Ω·km–1) | 0.642 | ||
线路的单位电抗/ (Ω·km–1) | 0.083 | |||
配网电源 | 电压Us/V | 380 | ||
PCC1~3 非线性负荷 | R/Ω, L/H | 15, 0.005 | ||
20, 0.010 | ||||
25, 0.015 | ||||
PCC1~3 三相不平衡 负荷 | R/Ω, L/H | 2.9, 0.17/4, 0.079/1.6, 0.04 | ||
3.3, 0.14/4, 0.072/2.6, 0.035 | ||||
3.1, 0.12/4, 0.065/2.4, 0.046 | ||||
PCC1~3 三相平衡负荷 | R/Ω | (35, 35, 35)/(30, 30, 30)/ (25, 25, 25) | ||
DG1/DG2/DG3 | 指令值P/kW, Q/(kV·A) | (36, 0)/(32, 0)/(36, 0) |
表 1 仿真系统参数
Table 1 Simulation system parameters
仿真模块 | 变量 | 参数值 | ||
PVMFGCI | 开关频率/Hz | 10 000 | ||
直流母线电压Udc/V | 700 | |||
滤波电感L/mH | 2 | |||
滤波电容C/μF | 10 | |||
阻尼电阻R/Ω | 4 | |||
并网功率跟踪指令 值Pg, Qg(kW, kV·A) | (18, 0)/(20, 0)/(16, 0) | |||
线路 | 线路的单位电阻/ (Ω·km–1) | 0.642 | ||
线路的单位电抗/ (Ω·km–1) | 0.083 | |||
配网电源 | 电压Us/V | 380 | ||
PCC1~3 非线性负荷 | R/Ω, L/H | 15, 0.005 | ||
20, 0.010 | ||||
25, 0.015 | ||||
PCC1~3 三相不平衡 负荷 | R/Ω, L/H | 2.9, 0.17/4, 0.079/1.6, 0.04 | ||
3.3, 0.14/4, 0.072/2.6, 0.035 | ||||
3.1, 0.12/4, 0.065/2.4, 0.046 | ||||
PCC1~3 三相平衡负荷 | R/Ω | (35, 35, 35)/(30, 30, 30)/ (25, 25, 25) | ||
DG1/DG2/DG3 | 指令值P/kW, Q/(kV·A) | (36, 0)/(32, 0)/(36, 0) |
场景 | 设置 | |
1 | 0~0.1 s, PVMFGCI 1~3均不投入 | |
2 | 0.1~0.2 s,PVMFGCI 1~3分别补偿100%、80%和70%的谐波分量 | |
3 | 0.2~0.3 s,PVMFGCI 1~3均同时补偿全部谐波和不平衡分量 | |
4 | 0.3~0.4 s,PVMFGCI 1同时补偿全部谐波、不平衡分量以及60%的无功分量,PVMFGCI 2同时补偿全部谐波、不平衡分量以及70%的无功分量,PVMFGCI 3同时补偿全部谐波、不平衡分量以及80%的无功分量。 | |
5 | 0.4~0.5 s,PVMFGCI 1~3均完全补偿 | |
6 | 0.5~0.6 s,采用基于MOAHA的多目标优化补偿,多目标函数及决策变量按照3.1节原则设定,分别为各补偿点的电能质量综合指标最小、补偿容量最小及谐波畸变率、负序不平衡度、零序不平衡度、无功系数的补偿系数,MOAHA优化算法中种群设置为100,迭代次数为1 000,整体优化过程按照3.2中流程来实施 |
表 2 仿真场景设置
Table 2 Simulation scene settings
场景 | 设置 | |
1 | 0~0.1 s, PVMFGCI 1~3均不投入 | |
2 | 0.1~0.2 s,PVMFGCI 1~3分别补偿100%、80%和70%的谐波分量 | |
3 | 0.2~0.3 s,PVMFGCI 1~3均同时补偿全部谐波和不平衡分量 | |
4 | 0.3~0.4 s,PVMFGCI 1同时补偿全部谐波、不平衡分量以及60%的无功分量,PVMFGCI 2同时补偿全部谐波、不平衡分量以及70%的无功分量,PVMFGCI 3同时补偿全部谐波、不平衡分量以及80%的无功分量。 | |
5 | 0.4~0.5 s,PVMFGCI 1~3均完全补偿 | |
6 | 0.5~0.6 s,采用基于MOAHA的多目标优化补偿,多目标函数及决策变量按照3.1节原则设定,分别为各补偿点的电能质量综合指标最小、补偿容量最小及谐波畸变率、负序不平衡度、零序不平衡度、无功系数的补偿系数,MOAHA优化算法中种群设置为100,迭代次数为1 000,整体优化过程按照3.2中流程来实施 |
PCC | C1 | C2 | C3 | C4 | ||||
1 | 0.1 815 | 0.1 267 | 0.2 443 | 0.3 458 | ||||
2 | 0.1 664 | 0.1 083 | 0.1 859 | 0.2 939 | ||||
3 | 0.1 298 | 0.0 713 | 0.1 308 | 0.2 738 |
表 3 未补偿时的电能质量指标
Table 3 Power quality indicators without compensation
PCC | C1 | C2 | C3 | C4 | ||||
1 | 0.1 815 | 0.1 267 | 0.2 443 | 0.3 458 | ||||
2 | 0.1 664 | 0.1 083 | 0.1 859 | 0.2 939 | ||||
3 | 0.1 298 | 0.0 713 | 0.1 308 | 0.2 738 |
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