基于改进人工鱼群算法的特定谐波消除策略研究

摘要

随着电力电子技术的快速发展，逆变器系统在大功率牵引、交直流调速、不间断电源、太阳能光伏发电等领域的应用日趋广泛，因此逆变器调制策略成为研究热点。由于PWM调制方式的局限性，造成了较大的谐波污染问题，特别是在对于开关损耗、电磁兼容、波形质量要求较高的领域，如何降低逆变器输出谐波含量已经成为学者研究的主要课题。本文在研究多种调制策略的基础上，针对抑制谐波效果较好的特定谐波消除调制策略展开了深入研究。
　　特定谐波消除调制策略实现的难点在于特定消谐方程组的求解，目前主要的求解方法为传统数值方法和智能算法，传统数值方法在求解过程中依赖于初值的适当选取，智能算法如遗传算法、差分进化算法容易陷入局部极值，影响求解精度。针对以上不足，本文提出以人工鱼群算法对特定消谐方程组进行求解，详细阐述了人工鱼群算法对于特定消谐问题的求解过程；针对人工鱼群个体之间缺少超越可视域局限的联系的问题，引入差分变异算子，提出改进人工鱼群算法；针对人工鱼群算法参数多的特点，对于算法中移动步长、可视域范围、拥挤因子、差分变异算子等因素的影响进行了详细研究分析，最后将改进人工鱼群算法的求解结果进行了特定消谐仿真分析和实验研究。
　　本文通过将改进人工鱼群算法与其它智能算法对比，表明了其在求解消谐问题上具有一定的优越性；应用改进人工鱼群算法针对不同开关角数的情况进行求解，将所得开关角用于搭建的特定消谐仿真模型，一方面能够依据调制度有效控制基波幅值，另一方面能够有效消除指定频次的谐波，从而证明了改进人工鱼群算法求解的正确性和有效性；通过对改进人工鱼群算法参数的分析，选取了较优的移动步长、可视域以及差分变异策略作为求解参数；最后在两电平逆变功率系统上验证了不同频率、不同开关角个数下的基于改进人工鱼群算法的特定谐波消除调制策略的效果。

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第一章 绪论

1.1逆变器调制策略研究现状与谐波危害

1.2特定谐波消除技术研究现状

1.3论文主要研究内容

第二章 特定谐波消除技术中消谐非线性方程组求解方法的研究

2.1特定谐波消除技术数学模型的建立

2.2消谐问题的求解方法

2.3改进人工鱼群算法对消谐问题的求解

2.4本章小结

第三章 基于改进人工鱼群算法逆变器特定谐波消除技术研究

3.1基于改进人工鱼群算法的特定消谐仿真分析

3.2人工鱼群算法的参数对特定消谐方程求解的影响及仿真分析

3.3多种差分变异策略对改进算法的影响及仿真分析

3.4本章小结

第四章 基于改进人工鱼群算法的特定消谐实验研究

4.1实验系统硬件设计

4.2实验系统软件设计

4.3改进人工鱼群算法的实验研究与分析

4.4本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢