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专利号: 2018116192584
申请人: 湖南科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于电流定额自适应的BBMC主电路参数优选方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)以BBMC的主电路参数桥臂电感L和电容C为优化对象,以BBMC输出电压谐波失真度THD及BBMC实际输出电流相对于其额定输出电流的偏差△i为优化目标,建立优化对象和优化目标间的数学模型;具体步骤如下:以BBMC中电容电压uC与电感电流iL为系统控制变量,建立BBMC的状态微分方程:式中:uD为BBMC直流侧电压,L和C分别为BBMC中电感参数和电容参数,R为BBMC的负载电阻;d为BBMC中功率开关的占空比,d∈[0,1];

由于BBMC的输出电压u为电容电压uC的交流分量,通过求解状态微分方程式(1),可得输出电压u的解析表达式为:根据输出电压u和负载电阻R,可得输出电流i的解析表达式为:根据谐波失真度的定义,可得输出电压u的谐波失真度为:

其中:E1=1/(RC)2,F1=(1-d)2,E2=LC,F2=RC, T为电压的周期,ω为电压的角频率;

由式(3)所得输出电流i的解析表达式,可得BBMC实际输出电流i相对于其额定输出电流Ie的偏差△i为:(2)任选一种电流定额作为BBMC的额定输出电流;建立多目标优化满意度函数和多目标优化适应度函数;

(3)采用自适应狼群优化算法对BBMC主电路参数进行迭代寻优,使多目标优化适应度函数值达到最大,即BBMC输出电压谐波失真度THD与电流偏差△i达到协同最优,从而获得一组最优的主电路参数;按一定间距改变BBMC的额定输出电流,获得n组相应的最优主电路参数;

(4)根据所获得的n组最优主电路参数以及相应的电流定额,采用数值拟合方法获得相应的函数关系式,根据该函数关系式即可确定任意电流定额所对应的BBMC最优主电路参数。

2.根据权利要求1所述的基于电流定额自适应的BBMC主电路参数优选方法,其特征在于,所述步骤(2)中所述建立多目标优化满意度函数的具体步骤如下:

1)分别建立优化目标THD和△i的满意度函数,其中:

THD的满意度函数如式(6)所示:

△i的满意度函数如式(7)所示:

其中:THD'和△i'分别为THD和△i的临界值;c1、c2分别为满意度曲线的系数,且有:c1>

0,c2>0;

2)建立上述两个优化目标的多目标优化满意度函数,如式(8)所示:f=k1f1+k2f2                       (8)其中:k1为优化目标THD的权重系数,k2为优化目标△i的权重系数,且k1+k2=1。

3.根据权利要求1所述的基于电流定额自适应的BBMC主电路参数优选方法,其特征在于,所述步骤(2)中所述建立多目标优化适应度函数,包括:

1)当任一所述优化目标的满意度fj小于满意度阈值M时,j=1,2,则配置一个相应的惩罚因子bj;其中,所述满意度阈值M的取值范围为:0.5~0.8;所述惩罚因子bj的取值范围为:

0.4~0.6;

否则,若所述满意度fj大于或等于所述满意度阈值M,j=1,2,则视所述惩罚因子为bj=

1;

2)当配置所述惩罚因子后,所述多目标优化适应度函数如式(9)所示:fs=k1b1f1+k2b2f2                 (9)。

4.根据权利要求1所述的基于电流定额自适应的BBMC主电路参数优选方法,其特征在于,所述步骤(3)中采用自适应狼群优化算法对BBMC主电路参数进行迭代寻优,具体包括如下步骤:步骤1:将选取的BBMC额定输出电流作为自适应狼群优化算法的猎物气味浓度判定参考值;

步骤2:初始化参数;包括:狼群数量N表示N组主电路参数(L,C),每只狼的位置信息Xi(L,C),i=(1,N),最大迭代次数kmax,最大游走次数Tmax,探狼比例因子α,步长因子β,以多目标优化适应度函数fs表示猎物气味浓度S(i);

步骤3:选取猎物气味浓度S(i)=Sm最大者为头狼,其位置记为Xm(L,C);探狼随机游走搜索猎物,若发现某个位置的猎物气味浓度大于头狼的猎物气味浓度,将更新头狼位置为Xm(L,C),同时头狼发出召唤行为;否则,探狼将继续游走,直到达到最大游走次数Tmax,头狼在原位置Xm(L,C)发出召唤行为;

步骤4:听到头狼召唤的猛狼以两倍游走步长快速向头狼奔袭,若奔袭途中猛狼的猎物气味浓度大于头狼的猎物气味浓度,则更新头狼位置Xm(L,C);否则,猛狼将继续奔袭直到进入围攻范围;

步骤5:靠近头狼的猛狼将联合探狼对猎物进行围捕,围捕过程中若某只狼的猎物气味浓度大于头狼的猎物气味浓度,则更新头狼位置Xm(L,C);否则,头狼保留其原位置Xm(L,C);

步骤6:淘汰狼群中猎物气味浓度较小的N/10只狼,并在解空间中随机生成相同数量的新狼,实现狼群的更新;

步骤7:判断是否达到最大迭代次数;若达到,则输出此头狼的位置Xm(L,C),即输出主电路参数L、C的最优解,进入步骤8;否则,迭代次数加1后,返回步骤3;

步骤8:判断是否已获得n组最优主电路参数,若已获得n组最优主电路参数,则进入步骤9;否则,按一定间距改变BBMC的额定输出电流后,返回步骤1;

步骤9:输出n组最优主电路参数以及相应的电流定额。

5.根据权利要求4所述的基于电流定额自适应的BBMC主电路参数优选方法,其特征在于,所述n组最优主电路参数的取值范围为:n≥6。

6.根据权利要求1所述的基于电流定额自适应的BBMC主电路参数优选方法,其特征在于,所述步骤(4)中根据所获得的n组最优主电路参数以及相应的电流定额,采用数值拟合方法获得相应的函数关系式;所述数值拟合方法采用最小二乘法;所述函数关系式包括最优主电路电感L与电流定额Ie间的函数关系式和最优主电路电容C与电流定额Ie间的函数关系式,具体步骤如下:

1)最优主电路电感L与电流定额Ie之间的函数关系,如式(10)所示:

2)最优主电路电容C与电流定额Ie之间的函数关系,如式(11)所示:式中:fL(Ie)和fC(Ie)分别为最优主电路电感函数和最优主电路电容函数;a1、a2、a3、a4、a5、a6分别为电感函数的系数;b1、b2、b3、b4、b5、b6分别为电容函数的系数。