用粒子群优化SPWM波及其谐波分析【开题报告】.doc

毕业设计开题报告电气工程与自动化用粒子群优化SPWM波及其谐波分析一、选题的背景与意义现代工业控制领域的控制理论发展迅猛,脉冲宽度调制技术通常被称为PWM控制技术,是通过一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需要波形(包括幅值和相位)的技术。在微处理器被应用于PWM技术并数字化后,各种控制方案不断涌现,从最初追求电压波形的正弦,到电流波形的正弦,再到磁通的正弦,PWM控制技术的发展经历了一个不断创新和不断完善的过程。PWM控制是现代通用变频器的控制核心技术。任何控制算法的最终实现几乎都是以各种PWM控制方式完成的。目前在通用变频器中多采用SPWM正弦波的脉冲宽度调制控制方式。所谓SPWM控制方式就是通过改变PWM输出的脉冲宽度使输出电压的平均值接近于正弦波的控制方式[1]。SPWM在交流传动乃至其它能量变换系统中得到非常广泛的应用,成为电气控制领域研究的热点课题。目前经常采用的数学模型有很多种,例如等效面积法,自然采样法和规则采样法,而规则采样法中又可分成对称规则采样法与不对称规则采样法。优化技术是以数学为基础,可应用到工程问题中。粒子群优化算法(PSO)源于对鸟类捕食系统的模拟,是近年来被广为关注和研究的一种智能优化算法。该算法以其实现容易、精度高、收敛快等优点引起了学术界的重视。并且在解决实际问题中展示了其优越性。基于PSO优化估计各次谐波的幅值于相位,力图得到谐波小的SPWM波形生成的最佳调制比、占空比的实用方法。并于传统方法进行对比,得到此方法的有效性。研究的基本内容与拟解决的主要问题:1、基本内容正弦脉宽调制(SPWM)技术,就是产生与正弦波等效的一系列等幅但不等宽矩形脉冲波形。等效原理是,,设矩形脉冲高度设为Us/2,宽度设为,中点角度为,Um为调制正弦波的振幅,n以为载波比,那么等效面积原理可以表示为:当n较大时,,并设2Um/Us=M,则可得到:图1等效回路算法的原理图有上式可以看出,在输出角频率(n=常量)情况下,等效脉冲宽度和调制度M成正比,也和脉冲所在位置的正弦值成正比。只要按正弦规律变化,SPWM就可以输出正弦电压;变的越宽,输出的电压值越高[2]。1995年,Kennedy和Eberhart首先介绍了粒子群方法。该算法是一种随机优化技术可以比喻为一个鸟群行为,源自社会心理理论。该方法通过适应,一直被认为具有强大的解决非线性和无微性,多重优化,高维数问题的能力。在PSO的每个粒子具有以下属性,被当作是D维搜索空间的一个体积很小的一个点。第个粒子可以被描述为,第个粒子在搜索空间的最佳位置被记录并且被代替为。通过粒子在先前的每一步全局最佳位置被找到,用这个符号来表示,即。第颗粒子的飞行速度表示为。粒子的最大速度是。粒子的范围是。速度和位置每个粒子可以分别被由以下方程修改:(1)(2)其中,=1,2…N,=1,2…D,N是粒子的编号。C1和C2是加速度系数是一个正的常数。加速系数控制在一个单一的迭代一颗粒子将移动多远。通常,。rand1~U(0,1)和rand2~U(0,1)是范围在(0,1)的均匀随机序列。表示的是第颗粒子在第维的第n次迭代的位置。代表第颗粒子在第维的第n次迭代的个体最佳位置。代表第颗粒子在第维的第n次迭代的全局最佳位置。代表第颗粒子在第维的第n次