无源滤波器参数的优化设计.pdf

第卷第期华北电力大学学报,
年月盯,

文章编号一一一
无源滤波器参数的优化设计

魏晓光,石新春,刘卉

华北电力大学电力工程系,河北保定

摘要根据工程经验和简单的技术经济指标来设计无源滤波器无法得到最优设计参数的问题,提出了一种
无源滤波器的优化设计方法。该方法选择各个滤波支路的电容量作为独立的优化变量,以需要补偿的无功
容量作为等式约束条件,以电网的总谐波电压含有率最小为目标来处理滤波器参数优化的规划问题。
同时,为了提高寻优速度,应用改进遗传算法处理这类优化问题。对具体工程实例的计算表明,此方
法不但可以找到全局最优解,而且明显提高了算法的寻优速度。

关键词无源滤波器改进遗传算法谐波抑制无功补偿

中图分类号文献标识码

七

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引言然不可能找到全局最优解。而己有的优化设计方法
中假设条件较多,寻优空间较小、寻优能力不强、寻
,
由于电网的谐波污染日益严重无源滤波器在,。
优速度较慢且对一些问题如无功补偿未加考虑
电网中得到了广泛应用。无源滤波器的设计在保证
本文对传统遗传算法进行了改
,
基波无功补偿容量的前提下关键之处就在于对滤,
进并用它来处理无源滤波器设计中参数的优
〔。
波器元件参数的优化无源滤波器的设计是。
化这类多约束条件的非线性规划问题
一个多约束、非线性的混合整数规划问题,求解比较

。
困难目前,无源滤波器的设计方法一般是根据工一种改进的遗传算法
程经验或简单的技术经济指标来选择参数,参数
的求取是通过反复计算和比较来实现的,以满足分遗传算法的主要思想是把一个问题的解编码成

,。,
组的无功补偿要求和谐波畸变的要求。这种方法显一个染色体多个染色体组成一个种群然后从

收稿日期一一
作者简介魏晓光一,男,华北电力大学电力工程系硕士研究生石新春一,男,华北电力大学电力工程系
教授,博士生导师
第期魏晓光等无源滤波器参数的优化设计

初始种群出发,按一定的适应值在种群中选择个串自此断开后交换其尾部。例如
体,使用杂交和变异来产生下一代种群。如此一代
双亲后代
代演化下去,直到满足期望的终止条件。遗传算法
主要有以下几个步骤编码、解码、适应值选择、

、「。
叉,
交变异采取变概率方法既考虑到了解的全局性又考
编码与群体虑到了解的收敛性,取值如下
在优化控制变量向遗传信息转换过程中,编码
“一,,
。,‘,
起关键的作用编码的优劣直接关系到能否收敛到、喋军
最优解。编码有很多方式,本文从实际问题出发,
式中为迭代次数只为交叉概率的初值尸为交
,
选用二进制编码用染色体表示处于不同滤波回路。
叉概率末值为最大允许的迭代次数这样交
。,
中的各个电容器的组合遗传算法中一组初始染,
叉概率就会随迭代次数增加而减小从而避免上述
,
色体群随机产生即染色体的每个基因位是由随机。
问题
数产生的。母体数万是遗传算法的一个重要参数,
变异操作是模拟生物在自然环境中由于各种偶
,刀,,
本文中也称为群规模不能太大也不能太小,
然因素引起的基因突变过程表现为码串字符的翻
。
一般选取,,,
转如在二进制码中变为或变为变异
评价与选择
操作可使适应值小的个体或群体性能趋于一致时的
,
评价的标准因所研究的问题不同而异在遗传,,
个体发生变化同时防止适应值大的个体变异从
,
算法中评价值被称为适应函数值本文选取第个,,
而使每一代保持新鲜个体避免进化的停滞过早

体的适应值为。
收敛变异也有种方式一点变异多
凡一,点变异模板变异。

,
,,模仿自然界中某一地区发生大规模的环境恶
式中为一大数由于本文采取标么值计算系统
,
,。化最后导致只有生存能力极强的个体能够保留下
所以取就足够了为目标函数见式
,,
,来这一事实对变异操作进行了改进取排名靠后
个体选择是遗传算法中比较关键的一步它是
,
,的少部分个体重新进行随机取值也就是对它们重
从母体中选择个体形成繁殖库的过程有时直接关
。,
。新编码这样导致了个体的多样性增加竞争更加
系到收敛速度问题传统的遗传算法采用轮盘赌的
,,
,,激烈只有适应能力比较好的解才能不受这部分
方式进行个体的选择这种方式容易在进化中丢
。
,。变异个体的影响而继续保持到下一代计算表明这
掉最优解且速度较慢本文选择采用生存竞争与
。
。种办法能够更快地到全局最
最佳保留机制相结合的原则生存竞争就是随机选找优解
择两个个体比较适应值,大的被选中,小的淘汰。

,。无源波器的优化
这种方法操作方便实现速度快最佳保留机制就滤参数
是把适应值最好的个体按种群规模以一定的比例进

,,图给出了一个典型的装设了滤波器的配