改进自适应遗传算法在零序滤波器优化设计中的应用

摘要

在三相四线制低压配电网中，由于存在大量的非线性负荷，导致配电网谐波污染严重，其中三相零序谐波电流因等大、同相，易造成中性线的过流。无源滤波器和有源滤波器因其固有的局限难以满足电压源型非线性负载谐波抑制的需求，基于磁通补偿原理、无电容拓扑的零序滤波器，其滤波特性不受电网参数影响，无谐波放大、无失谐等问题，可以实现电压型非线性负载的谐波低阻通道。零序滤波器的漏电抗是影响滤波效果的重要参数，降低设备损耗也是提高滤波器运行可靠性的重要措施，二者与滤波设备的电磁及结构参数密切相关，因此提出对零序滤波器的优化设计。
　　本文将一种基于个体浓度的自适应遗传算法应用于150kVA/400V零序滤波器的优化设计中，主要目的为减小零序滤波器的零序漏抗及其空载损耗。算法的交叉概率及变异概率可根据个体浓度自动调整，同时通过调整初始种群适应度及移民策略等避免进化过程中解的过早收敛，使优化变量跳出局部可行解域。分别采用传统遗传算法、自适应遗传算法和改进自适应遗传算法对零序滤波器结构参数进行优化，仿真结果表明改进自适应遗传算法全局寻优能力强，在同样的约束条件下，能更大程度的降低零序漏抗及空载损耗，改进自适应遗传算法有助于改善零序滤波器的电磁及结构参数。
　　以一套150kVA/400V磁通补偿型零序滤波器为实验测试对象，进行滤波效果、空载电流、设备效率、电压降落等性能参数测试，测试结果表明中性线电流下降至未投入零序滤波器前的10％以下，空载电流、设备效率、电压降落偏差都在工程要求范围内。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 变压器优化设计的国内外研究现状

1．3 本论文的主要研究内容

第2章 磁通补偿型零序滤波器工作原理分析

2．1 磁通补偿原理

2．2 零序磁通补偿电路设计

2．3 滤波主电路拓扑分析

2．4 本章小结

第3章 遗传算法的基本原理

3．1 遗传算法概述

3．2 遗传算法的数学理论

3．2．1 模式定理

3．2．2 积木块假设

3．3 遗传算法的实现

3．3．1 编码方法

3．3．2 适应度函数的生成

3．3．3 选择、交叉和变异

3．4 传统遗传算法的缺点

3．5 本章小结

第4章 改进自适应遗传算法在零序滤波器优化设计中的应用

4．1 零序滤波器结构与性能参数的设计依据

4．2 零序滤波器的结构与性能参数

4．2．1 铁芯直径

4．2．2 线圈匝数及线径的选择

4．2．3 绕组结构及其绝缘

4．2．4 零序滤波器漏电抗的计算

4．2．5 零序滤波器空载损耗的计算

4．2．6 零序滤波器的温升计算

4．3 零序滤波器的基本设计原理

4．4 改进自适应遗传算法

4．4．1 交叉概率与变异概率

4．4．2 初始种群的产生

4．4．3 移民策略

4．5 本章小结

第5章 零序滤波器滤波效果及优化算法仿真

5．1 零序滤波器滤波效果仿真

5．1．1 仿真电路

5．1．2 滤波效果仿真

5．2 改进自适应遗传算法的仿真

5．2．1 以零序滤波器漏电抗电压百分比为目标的优化

5．2．2 以零序滤波器空载损耗为目标的优化

5．2．3 漏电抗电压百分比和空载损耗的双目标优化

5．2．4 优化算法中的收敛性分析

5．3 本章小结

第6章 实验验证

6．1 测量仪器介绍

6．2 实验线路

6．3．1 滤波效果测试

6．3．2 空载电流测试

6．3．3 额定运行效率测试

6．3．4 电压降落测试

6．4 本章小结

第7章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢