基于模糊情感智能算法的准Z源DVR研究

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如今,电网中大量非线性负荷的接入,使电力领域重视的电能质量问题变得愈发严重。在各类电能质量问题中,电压暂降问题最为常见,而在电压暂降治理的诸多电力设备中,动态电压恢复装置(DVR)因其补偿效果好、成本低,成为了最常用的治理装置之一。基于此,本文针对应用于低压配电网下的DVR拓扑结构和控制策略展开具体研究。首先研究DVR的工作原理,对DVR几大主要结构单元进行分析,并对滤波单元的滤波器参数进行约束设计。对比分析几种不同的电压暂降检测方法,根据检测精度和效果选用瞬时dq0检测法进行电压检测,同时对三种补偿策略进行深入研究,并最终确定最小能量补偿策略为本文的补偿策略。其次,在拓扑结构方面,为解决传统DVR拓扑存在的直流母线电压等级高,且输出电压波形畸变大的问题,本文在Z源网络研究的基础上,引入准Z源网络来改善传统拓扑存在的缺陷。研究分析准Z源网络具体的拓扑结构和工作状态,并对准Z源网络的电感电容参数进行约束设计。搭建基于Z源与准Z源网络拓扑的DVR系统仿真模型,仿真验证了准Z源网络能够降低DVR的直流母线电压等级,且降低逆变单元输出电压的波形畸变率,与此同时,准Z源网络能够改善Z源网络存在的启动电感冲击电流大,电容电压应力高的问题。再次,在控制策略方面,针对线性控制方法补偿不理想问题,着重对一种适用于非线性领域的情感智能算法进行研究,并将其应用于准Z源DVR系统。深入分析算法的原理,并进行算法的系统建模。进一步针对算法中的权值学习率,研究分析不同权值学习率对系统的影响,并采用模糊控制算法在线优化权值学习率,来提升情感智能算法的控制性能,优化DVR系统的补偿效果。仿真验证了本文所提出的模糊情感智能算法的优越性,能使准Z源DVR系统具有更快的响应速度,电压补偿效果更好。此外,仿真结果也显现出基于模糊情感智能算法的准Z源DVR系统有较好的负载适应性和不平衡电压跌落补偿能力。最后,通过RT-LAB硬件在环的半实物仿真平台进行硬件实验验证,实验结果进一步验证了本文所提出的拓扑结构和控制策略能够使DVR具有更好的补偿特性,从而保障负载的正常运行。
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