基于改进量子人工蜂群算法的虚拟同步机参数量化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于改进量子人工蜂群算法的虚拟同步机参数量化方法，包括：S1、初始化改进人工蜂群算法参数；S2、生成蜜源并定义蜜源的表达式；S3、雇佣蜂评价；S4、完成一次迭代后，跟随蜂采用人工量子算法替代式生成新蜂源；S5、跟随蜂比较新旧蜂源，保留最合适的解；S6、判定雇佣峰是否转变为侦察蜂；S7、侦察蜂生成新蜂源；S8、到最大迭代次数后跳出迭代，得到稳态时的惯性和阻尼系数；S9、初始的惯性和阻尼系数经过自适应算法得到相应状态下的惯性和阻尼系数。本发明专利技术通过改进的人工蜂群算法得到初始惯性和阻尼系数，再经过自适应算法得到实际的参数值，相对于传统自适应算法动态响应能力得到提升。能力得到提升。能力得到提升。

【技术实现步骤摘要】
基于改进量子人工蜂群算法的虚拟同步机参数量化方法


[0001]本专利技术涉及电力系统和自动化
，更具体地说，特别涉及一种基于改进量子人工蜂群算法的虚拟同步机参数量化方法。

技术介绍

[0002]随着世界能源问题危机和环境问题的日益加剧，分布式光伏储能逆变器的发电技术和并网技术得到了越来越多的关注。传统电力系统以同步发电机主导，其自身具有惯性和阻尼支撑，可以方便的进行一次调频，稳定性高；而常规的光伏逆变器具有低惯性、无阻尼的特点，越来越多的逆变器并网会导致电力系统的稳定性下降。
[0003]为了解决上述问题，使得光伏逆变器有惯性和阻尼支持，虚拟同步机技术应运而生。虚拟同步机通过控制的方式使逆变器模拟出同步发电机的阻尼和转动惯量，使得逆变器可以以同步发电机的方式并网，提高了电力系统稳定性。其转动惯量和阻尼系数的取值直接关系到虚拟同步机实际的动态特性的好坏，而受限于系统非线性模块和不同的控制方式，实际输出的惯性和阻尼系数和设置的并不一致，因此对惯性和阻尼系数的自适应赋值有十分重要的工程意义。
[0004]目前对惯性和阻尼系数的研究比较欠缺对惯性和阻尼系数实际赋值的研究，少数论文采用自适应的方法对惯性和阻尼系数进行动态更新，虽然相对于取固定的惯性和阻尼系数的方法有所改善，但是动态性能仍不够理想。
[0005]现有的虚拟同步机算法对惯性和阻尼系数取值多采用固定值和传统的自适应算法，虽然采用传统的自适应算法相对于取固定值来说动态性能有所提升，但是整体而言还是不够理想，当功率突然变大时，输出频率还是有较为显著的波动。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于改进量子人工蜂群算法的虚拟同步机参数量化方法，以克服现有技术所存在的缺陷。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]基于改进量子人工蜂群算法的虚拟同步机参数量化方法，包括以下步骤：
[0009]S1、初始化改进人工蜂群算法参数；
[0010]S2、生成蜜源并定义蜜源的表达式；
[0011]S3、雇佣蜂评价，选取输出频率误差值、输出电压幅值误差值、有功功率均分误差值、无功功率均分的误差值和总谐波畸变量作为参考生成适应度方程；
[0012]S4、完成一次迭代后，跟随蜂采用人工量子算法替代式生成新蜂源；
[0013]S5、跟随蜂比较新旧蜂源，保留最合适的解；
[0014]S6、判定雇佣峰是否转变为侦察蜂；
[0015]S7、侦察蜂生成新蜂源，引入小周期和不动点的Tent混沌序列来生成新蜜源，从而优化寻优的随机性和均匀性；
[0016]S8、到最大迭代次数后跳出迭代，得到稳态时的惯性和阻尼系数；
[0017]S9、初始的惯性和阻尼系数经过自适应算法得到相应状态下的惯性和阻尼系数。
[0018]进一步地，所述步骤S1具体为：设置迭代次数t为1，最大迭代次数Tmax，蜜源探索次数s为0，蜜源最大探索次数Smax，混沌迭代次数m为0，馄饨最大迭代次数Mmax，蜜源总数Ns，蜜蜂总数2Ns。
[0019]进一步地，所述步骤S2的步骤包括：
[0020]定义第t次迭代的蜜源为：
[0021][0022]式中，Ns为可行解数量，n为解向量的维数；
[0023]生成蜜源的表达式为：
[0024][0025]式中，表示的第k维参数，其最大值为U
k
，最小值为L
k
，rand(0,1)是一个0
‑
1间的随机数。
[0026]进一步地，所述步骤S3的雇佣蜂评价中，构建的适应度函数包括总谐波畸变率THD与应用时间乘以绝对误差积分ITAE，比较最优解并把最适合的解保存在外部档案；
[0027]所述总谐波畸变率THD的表达式为：
[0028][0029]式中，U
zo1
为输出电压的基波，U
zon
为输出电压的第n次谐波幅值；
[0030]所述应用时间乘以绝对误差积分ITAE的表达式为：
[0031][0032]式中，Ta为该参数下算法运行的总时间，e(t)为误差值；
[0033]依据应用时间乘以绝对误差积分ITAE的定义，通过e1(t)、e2(t)、e3(t)、e4(t)分别表示输出频率的误差值，输出电压幅值的误差值，有功功率均分的误差值与无功功率均分的误差值如下：
[0034][0035]式中，N是所有参与并联的VSG系统的逆变器台数；
[0036]该解的适应值函数表达式为：
[0037][0038]A+B+C+D+E＝1
[0039]式中，A、B、C、D、E是各个性能参数的权值。
[0040]进一步地，所述步骤S4中的量子人工算法替代式的生成新蜜源V
it+1
的公式为：
[0041][0042][0043][0044]式中，round函数的作用是将数值的小数部分四舍五入得到整数，为第i个雇佣蜂在第t次迭代时得到的最优解的第k维分量，是第t次迭代时所有解中最优解的第k维分量，与u是0
‑
1间的随机数，当u小于0.5，的绝对值取正，u大于0.5时，取负数，α是收缩扩张系数。
[0045]进一步地，所述步骤S5中若保留的是旧蜜源，则蜜源探索次数s加1，若旧蜜源被舍弃，则探索次数s归零。
[0046]进一步地，所述步骤S6具体为：若一个蜜源探索次数s达到最大探索次数Smax，则舍弃该蜜源，雇佣蜂转为侦察蜂生成新蜜源进入下一步骤，若一个蜜源探索次数s没有达到最大探索次数Smax，迭代次数t加1，并判断是否达到最大迭代次数Tmax，若没有，则进入步骤S3探索新的蜜源，若达到了，则迭代结束。
[0047]进一步地，所述步骤S7具体为：
[0048]t次迭代后，蜜源的探索次数s达到Smax，进入混沌迭代流程生成新蜜源，在第m+1次混沌迭代后，得到蜜源该蜜源第k维可行解在[0,1]的映射为旧蜜源与的映射关系如下：
[0049][0050]生成新蜜源参数的表达式如下:
[0051][0052]还原得到新蜜源
[0053][0054]比较新、旧蜜源的适应值，若新蜜源优于旧蜜源，则混沌算法结束，进入步骤S3，继续完成第t+1次迭代，若旧蜜源优于新蜜源，则混沌迭代次数m加1，重复式的计算公式生成新的混沌蜜源，若m大于Mmax，跳出混沌算法，进入步骤S2生成新蜜源。
[0055]进一步地，所述步骤S9具体为：
[0056]根据系统已知的角频率ω和角频率差值Δω与变化率dω/dt，代入下列自适应策略如下式：
[0057][0058][0059]式中，m1、Jo为稳态时的惯性系数，Do为稳态时的阻尼系数，k1为函数系数，N为频率变化率判断阈值。
[0060]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术提供的一种基于改进量子人工蜂群算法的虚拟同步机参数量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于改进量子人工蜂群算法的虚拟同步机参数量化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、初始化改进人工蜂群算法参数；S2、生成蜜源并定义蜜源的表达式；S3、雇佣蜂评价，选取输出频率误差值、输出电压幅值误差值、有功功率均分误差值、无功功率均分的误差值和总谐波畸变量作为参考生成适应度方程；S4、完成一次迭代后，跟随蜂采用人工量子算法替代式生成新蜂源；S5、跟随蜂比较新旧蜂源，保留最合适的解；S6、判定雇佣峰是否转变为侦察蜂；S7、侦察蜂生成新蜂源；S8、到最大迭代次数后跳出迭代，得到稳态时的惯性和阻尼系数；S9、初始的惯性和阻尼系数经过自适应算法得到相应状态下的惯性和阻尼系数。2.根据权利要求1所述的基于改进量子人工蜂群算法的虚拟同步机参数量化方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：设置迭代次数t为1，最大迭代次数Tmax，蜜源探索次数s为0，蜜源最大探索次数Smax，混沌迭代次数m为0，馄饨最大迭代次数Mmax，蜜源总数Ns，蜜蜂总数2Ns。3.根据权利要求1所述的基于改进量子人工蜂群算法的虚拟同步机参数量化方法，其特征在于，所述步骤S2的步骤包括：定义第t次迭代的蜜源为：式中，Ns为可行解数量，n为解向量的维数；生成蜜源的表达式为：式中，表示的第k维参数，其最大值为U
k
，最小值为L
k
，rand(0,1)是一个0
‑
1间的随机数。4.根据权利要求1所述的基于改进量子人工蜂群算法的虚拟同步机参数量化方法，其特征在于，所述步骤S3的雇佣蜂评价中，构建的适应度函数包括总谐波畸变率THD与应用时间乘以绝对误差积分ITAE，比较最优解并把最适合的解保存在外部档案；所述总谐波畸变率THD的表达式为：式中，U
zo1
为输出电压的基波，U
zon
为输出电压的第n次谐波幅值；所述应用时间乘以绝对误差积分ITAE的表达式为：式中，Ta为该参数下算法运行的总时间，e(t)为误差值；
依据应用时间乘以绝对误差积分ITAE的定义，通过e1(t)、e2(t)、e3(t)、e4(t)分别表示输出频率的误差值，输出电压幅值的误差值，有功功率均分的误差值与无功功率均分的误差值如下：式中，N是所有参与并联的VSG系统的逆变器台数；该解的适应值函...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡典仑，薛家祥，肖丽军，冯金生，周宜福，胡炫，叶文斌，舒名华，
申请(专利权)人：广州菲利斯太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：