基于混沌算法的无源电力滤波器参数优化设计

论文摘要

电力系统谐波污染的治理有多种方式。本文从我国实际情况和系统的经济性角度考虑,采用了无源电力滤波器的方案。由于结构简单、造价低廉、维护方便等优点,无源电力滤波器仍然是当前实际工程应用中最常采用的一种滤波手段。首先,本文阐述了电力谐波的产生原因、危害及主要治理方法。尤其详细介绍了无源电力滤波器的各种类型、滤波原理和特点,推导出了无源滤波器的物理模型。其次,详尽分析了进行无源电力滤波器参数设计的多种常用方法,分别归纳指出了各种方法的优点及不足。接着,本文引入混沌优化的概念。详述了混沌的发展、定义和特性,通过数学推导验证了Logistic映射处于混沌状态时的遍历性特征,进而简要介绍了混沌算法在优化领域的应用现状。然后,本文综合考虑无源滤波器的初期投资、无功补偿容量、滤波后电网谐波含量等因素,同时结合混沌算法的全局遍历性特征,提出了一种基于混沌优化算法的多目标参数优化设计过程。并通过对该算法进行仿真研究,与传统经验方法结果的对比分析,验证了由该算法设计出的无源滤波器具有较好的综合性能。最后,本文针对只单纯采用了混沌优化而搜索速度较慢的不足,提出了基于混沌优化原理结合模拟退火策略的改进算法。详细分析了该改进算法的设计过程,并归纳总结了其计算步骤。再次通过计算机仿真实验,验证了该优化算法具有良好的可行性和高效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 电力谐波的产生
• 1.2 电力谐波的危害
• 1.3 电力谐波的治理
• 1.4 无源电力滤波器的分类及其特点
• 1.5 无源电力滤波器的滤波原理及模型
• 1.5.1 单调谐滤波器
• 1.5.2 二阶减幅滤波器
• 1.6 论文的主要研究内容及结构安排
• 第二章 无源电力滤波器参数设计的常用方法
• 2.1 传统经验法
• 2.2 加权函数法
• 2.3 模拟优化法
• 2.4 罚函数法
• 2.5 小结
• 第三章 混沌优化的概念和原理
• 3.1 混沌的发展
• 3.2 混沌的定义及其特征
• 3.2.1 混沌的定义
• 3.2.2 混沌的特征
• 3.3 混沌在优化中的原理及应用
• 3.4 Logistic 映射处于混沌状态时的遍历性特征
• 3.5 参数混沌优化的当前应用领域及现状
• 3.6 小结
• 第四章 无源电力滤波器参数的混沌优化设计
• 4.1 优化问题的描述
• 4.1.1 无源电力滤波器的成本
• 4.1.2 无功补偿容量
• 4.1.3 滤波效果
• 4.2 构造目标函数
• 4.3 多目标优化的协调
• 4.4 混沌优化算法的描述
• 4.5 算法应用仿真
• 4.6 小结
• 第五章 无源电力滤波器参数的混沌模拟退火优化设计
• 5.1 模拟退火算法的发展及原理
• 5.2 模拟退火算法的模型和应用
• 5.3 混沌模拟退火参数优化设计的过程
• 5.4 算法应用比较
• 5.5 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢