一种用于轨道交通车载电网的功率控制方法、系统、装置和介质制造方法及图纸

一种用于轨道交通车载电网的功率控制方法、系统、装置和介质。现有轨道交通车载电网的功率控制受制于交流

【技术实现步骤摘要】
一种用于轨道交通车载电网的功率控制方法、系统、装置和介质


[0001]本专利技术涉及轨道交通车载电网的功率控制领域。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的发展，适于轨道交通的车载电网稳定性的需求日益迫切，车载电网的电源可以由我国大电网提供，也可以由独立电源提供，独立电源又可以是各种动力源的独立电源，比如以太阳能、风能、光电互补形式作为能量源的独立电源，也有基于柴/汽油机发电的独立电源。轨道交通的车载电网需要配合各种电源为车辆提供稳定动力，车载电网的功率控制技术成为研究重点。
[0003]轨道交通车载电网中需要用到矩阵变换器来实现稳定的交流电输出，实现发电系统的恒频指标。过去几十年，交流-交流矩阵变换器由于其独特的特征：输入功率因数可控、输入电流谐波小、高功率密度、能量双向流动等，已经得到了巨大的发展，尤其已经应用在轨道交通方面，通过交流-交流矩阵变换器，能够为轨道车辆提供稳定的功率输入，保证轨道车辆运行的稳定性。
[0004]由于交流-交流矩阵变换器没有直流储能元件，所以外部干扰对变换器的影响非常突出。因此，有必要寻求一种原理简单、性能优良，可提升矩阵变换器抗扰性能的控制方法、系统、装置和存储介质，以确保其安全稳定运行。
[0005]通常利用采集的电压电流，以及变换器离散数学模型，循环计算预测功率误差，通过寻找最小预测功率误差，选出矩阵变换器最优矢量，实现变换器的功率控制。由于采集电压电流信息有时间延迟，预测结果受到影响，采样周期缩短有利于预测精度提升，但是对芯片计算能力有较高要求，因此，现有技术中采用粒子群优化方法来计算矩阵变换器的功率预测误差值，虽然这种方法减轻了芯片计算负担，但不能保证找到最优解。
[0006]本专利技术在轨道交通车载电网的功率控制中，将蚁群算法引入到矩阵变换器功率预测误差的计算，能够确保找到最优解，同时，在蚁群算法计算之初，依据交流-交流矩阵变换器中的开关互斥关系设定开关状态之间的距离值，能够快速获得全局最优开关状态组合，将该获得的最优开关状态组合应用到矩阵变换器中，保证车载电网提供稳定的交流电。通过本专利技术提出的用于轨道交通车载电网的功率控制方法、系统、装置和介质，能快速找到全局最小预测功率误差，获得全局最优开关状态组合，实现快速、精确的交流-交流矩阵变换器功率控制，进而保证与交流-交流矩阵变换器输出端相连的、作为负载的轨道车辆的运行稳定性，实现车载电网提供稳定的交流电输出。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的问题是，提供一种用于车载电网的功率控制方法、系统、介质、装置，且该方法、系统、介质、装置可以为车辆提供稳定的交流电，保证车辆运行的稳定性。
[0008]本专利技术一方面提供一种用于轨道交通车载电网的功率控制方法，其特征在于，步
骤1：依据交流-交流矩阵变换器的开关数量初始化蚁群算法；步骤2：依据交流-交流矩阵变换器中开关的通断规则确定开关状态之间的距离，将蚂蚁放置在不同的开关状态上；步骤3：蚂蚁每完成一次遍历，全局最优开关状态组合模块计算交流-交流矩阵变换器预测功率误差；步骤4：最大迭代次数完成后依据获得的交流-交流矩阵变换器全局预测功率最小误差，得到当前交流-交流矩阵变换器的最优开关状态组合；步骤5：依据步骤4获得的最优开关状态组合，调整交流-交流矩阵变换器，确保车载电网提供稳定的交流电。
[0009]步骤1具体为：蚁群中蚂蚁数量为m，将交流-交流矩阵变换器中的开关数设为n，每个开关表示为SW1,SW2,
…
,SW
n
，每个开关具有通和断两种状态，表达为SW
1-1
/SW
1-0
，SW
2-1
/SW
2-0
,
…
,SW
n-1
/SW
n-0
，蚂蚁需要遍历n个开关、2n种开关状态，最终找到n个开关通断情况的最优解。
[0010]本专利技术将m设为2n的1.5倍，即m＝3n，开关状态i到开关状态j之间的距离设为d
ij
(i,j＝1,2,
…
,2n)，尤其是同一个开关的不同状态之间的距离设定为最大值，以此表达同一个开关只能有一个状态，或通或断，优选的，同一个开关不同状态之间的距离设定为无穷大∞。
[0011]tc时刻开关状态i与开关状态j连接路径上的信息素浓度为τ
ij
(tc)。初始时刻，各开关状态连接路径上的信息素浓度相同，都为τ
ij
(tc)＝τ0。然后蚂蚁将按一定概率选择线路，表示tc时刻蚂蚁q从开关状态i转移到开关状态j的概率。
[0012][0013]其中，为启发函数，表示蚂蚁从开关状态i转移到开关状态j的期望程度，allow
com
为蚂蚁待访问开关状态的集合，若开关状态j属于allow
com
，则若开关状态j不属于allow
com
，则μ表示信息素重要程度因子，值越大表明信息素浓度在转移中作用越大；θ为启发函数重要程度因子，其值越大表示启发函数在转移中作用越大，蚂蚁会较大概率转移到距离短的开关状态；
[0014]步骤2具体为：根据开关之间通断的互斥关系，计算开关状态之间的距离值。
[0015]首先，d
ij
的计算方式为：
[0016][0017]是allow
com
的取非运算，表示已经访问过的开关状态的集合，γ为常量；
[0018]之后，为了进一步提高蚁群算法的计算效率和准确度，对d
ij
进行修正，当j与中任一开关状态均不是同一开关通断状态时，判断开关状态i与开关状态j分别对应的开关是否为互斥关系：
[0019]若两者为互斥关系，继续判断当前开关状态i与开关状态j是否有相同的状态指示，即均是开，或者均是关，若指示状态相同，则d
ij
＝∞；若指示状态不同，表明开关状态i与开关状态j满足了互斥要求，一个开一个关，则两个状态是必然同时存在的，故将此时的开
关状态i与开关状态j之间的距离设为最小值，可以是1。
[0020]若开关状态i与开关状态j分别对应的开关不是互斥关系，则开关状态i与开关状态j之间的距离设为γ，γ为大于1的常量。
[0021]因此，d
ij
的最终计算方式为：
[0022][0023]将蚂蚁随机放置在开关状态上。
[0024]初始时，allow
com
中有2n-1个元素，表示除了蚂蚁q出发的开关状态之外的其他所有开关状态，随着时间推移，allow
com
中的元素不断减少，直至为空，表示所有开关状态均访问完毕。在蚂蚁释放信息素的同时，各个开关状态连接路径上的信息素逐渐消失，当所有蚂蚁完成一次循环后，各个开关状态连接路径上的信息素浓度进行实时更新，具体为：
[0025][0026]式中，为第q只蚂蚁在开关状态i与开关状态j连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于轨道交通车载电网的功率控制方法，其特征在于，步骤1：依据交流-交流矩阵变换器的开关数量初始化蚁群算法；步骤2：依据交流-交流矩阵变换器中开关的通断规则确定开关状态之间的距离，将蚂蚁放置在不同的开关状态上；步骤3：蚂蚁每完成一次遍历，全局最优开关状态组合模块计算交流-交流矩阵变换器预测功率误差；步骤4：最大迭代次数完成后依据获得的交流-交流矩阵变换器全局预测功率最小误差，得到当前交流-交流矩阵变换器的最优开关状态组合；步骤5：依据步骤4获得的最优开关状态组合，调整交流-交流矩阵变换器，确保车载电网提供稳定的交流电。2.根据权利要求1所述的方法，步骤1具体为：蚁群中蚂蚁数量为m，交流-交流矩阵变换器中的开关数为n，每个开关表示为SW1，SW2，
…
，SW
n
，每个开关具有通和断两种状态，表达为SW
1-1
/SW
1-0
，SW
2-1
/SW
2-0
，
…
，SW
n-1
/SW
n-0
，蚂蚁需要遍历n个开关、2n种开关状态，最终找到n个开关通断情况的最优解；tc时刻开关状态i与开关状态j连接路径上的信息素浓度为τ
ij
(tc)，；初始时刻，各开关状态连接路径上的信息素浓度相同，都为τ
ij
(tc)＝τ0；然后蚂蚁将按一定概率选择线路，表示tc时刻蚂蚁q从开关状态i转移到开关状态j的概率；其中，为启发函数，表示蚂蚁从开关状态i转移到开关状态j的期望程度，allow
com
为蚂蚁待访问开关状态的集合，若开关状态j属于allow
com
，则若开关状态j不属于allow
com
，则μ表示信息素重要程度因子，值越大表明信息素浓度在转移中作用越大；θ为启发函数重要程度因子，其值越大表示启发函数在转移中作用越大，蚂蚁会较大概率转移到距离短的开关状态；开关状态i到开关状态j之间的距离设为d
ij
(i，j＝1，2，
…
，2n)。3.根据权利要求2所述的方法，步骤2具体为：d
ij
的计算方式为：
是allow
com
的取非运算，表示已经访问过的开关状态的集合，γ为大于1常量；当j与中任一开关状态均不是同一开关通断状态时，判断开关状态i与开关状态j分别对应的开关是否为互斥关系，若两者不是互斥关系，则d
ij
＝γ；若两者为互斥关系，则继续判断开关状态i与开关状态j是否有相同的状态指示，若均是打开状态或均是关闭状态，则d
ij
＝∞，若两者状态指示满足互斥要求，即一个打开一个关闭...

【专利技术属性】
技术研发人员：易楠，张少辉，索利巧，刘峻峰，赵慧，张天彤，王洋，杨培义，王若飞，班希翼，
申请(专利权)人：郑州铁路职业技术学院，
类型：发明
国别省市：