[发明专利]基于分子动理论的光伏并网三电平逆变器控制优化平台

说明书

技术领域

本发明涉及逆变器控制领域，具体是一种基于分子动理论的光伏并网三电平逆变器控制优化平台。

背景技术

随着我国国民经济的高速发展，建设大规模光伏发电站是未来的发展趋势，因此多电平逆变器在电力系统中的直流输电等应用的发展，符合高压大功率交流电动机的变频调速系统大量应用的需求；三电平逆变器在如今已经应用到越来越多的高压、大功率场合中，具有输出谐波含量少、开关频率较低、电磁干扰较小等优点。

现代控制算法是目前研究的热门，它的出现极大地提高了社会各方面的工作效率，同样在本发明中，使用分子动理论优化算法符合现代控制的发展。在目前逆变器控制研究中，部分学者直接将输入直流源视为恒压源，然而在实际应用中，由于光伏发电存在光照等因素的变化，导致光伏电池不能以恒定直流源的形式输出一个稳定值，因此在逆变器应用中，逆变器需要满足在直流源非稳定状态下工作。部分专利对智能算法的应用中没有抓住输入端十分不稳定的特性，不能很好地贴近实际情况。本文以此为研究重点，在逆变器仿真中将直流源设定在某固定值上下百分之十之间按照符合正态分布的随机数输出，采用分子动理论优化算法控制双闭环参数时刻跟随系统发生变化并控制开关管关断，使系统输出更优化的波形。

发明内容

本发明的目的是为解决绝大多数学者在对逆变器进行研究时将直流输入端视为恒定值，与实际情况相差较大的问题而提出一种基于分子动理论的光伏并网三电平逆变器控制优化平台。

本发明具体实施方案：种基于分子动理论的光伏并网三电平逆变器控制优化平台，包括光伏电池输出电压模拟模块、输入电流测量模块、输入功率测量 模块、输出电流电压测量模块、滤波模块、电压电流双闭环控制模块、控制算法模块、信号脉冲驱动模块、坐标变换模块、逆变器模块。所述的光伏电池输出电压模拟模快输出接输入电流测量模块及输出功率测量模块，输入电流测量模块及输出功率测量模块输出接逆变器模块，逆变器模块输出接电压电流测量模块，电压电流测量模块输出接滤波模块，电压电流控制模块输出接控制算法模块，控制算法模块输出接坐标变化模块，信号脉冲驱动模块输出接逆变器模块。

所述的控制算法模块即基于分子动理论优化算法求解模型参数问题，流程图如图2所示,求解过程如下：

(1)对变量施加阶跃扰动记录上述提及的量测量数据(i_qd、u_qc)，输入控制变量、状态变量的个数及其取值范围；(2)对分子动理论算法进行初始化，在约束范围内随机产生群体个体的初始速度及初始位置；(3)对群体中的个体，根据内环、等效内环、外环模型计算i_dq-cai(k)；(4)根据计算的结果，来计算种群个体的适应值，并根据适应值大小，选出种群中的最优个体；(5)更新迭代次数k＝k+1；(6)根据种群个体与最优个体距离，判断其受力情况，计算个体的引力加速度、斥力加速度和扰动加速度；(7)更新种群个体的速度、位置，如果个体速度越过边界，则把边界值赋值给当前个体速度；(8)重新进行模型计算，计算每个个体的适应值，并根据每个个体的适应值大小。若满足停止标准，转向(9)，否则转向(5)；(9)输出最优解，算法结束。

所述的逆变器模块包括：在simpowersystems——electrical sources中选择选择电压源模块；在power electronics库中选择universal bridge模块，并设置桥臂数为3，开关器件选择反并联二极管IGBT；在elements库中选择三相串联RLC负载模块，并设置为星形连接；其中inverter1的内部结构如下，即为三相桥电路；

所述的电压电流控制模块包括其中PIcontrol模块，该模块由坐标变化模块、分子动理论优化算法模块、电压外环模块、电流内环模块及开关状态模块组成，其中优化算法模块根据实际电压与参考电压通过目标函数的寻优得到最优的参数值，采用s-function模块实现此功能，算法的实现过程按照以上提出的建模思路进行；电压外环及电流内环模块分别进行内外环控制；开关状态模块将输出的开关状态转换成驱动开关管的波形。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)解决了直流输入端再去、之前的工作研究中将其视为恒定值的问题，是整体的逆变器仿真工作更接近于实际工作环境。

(2)控制算法采用双闭环控制，同时使用优化算法对双闭环参数进行辨识，解决了传统的求解参数的大计算量的问题。

(3)谐波分析检测逆变器效果是否达到。

附图说明