[发明专利]基于差分进化算法的光伏并网逆变器控制器参数辨识方法

摘要

本发明公开了一种基于差分进化算法的光伏并网逆变器控制器参数辨识方法，采用差分进化算法对光伏并网逆变器电流内环d轴控制系统和q轴控制系统比例积分调节器的比例系数和积分系数、积分器输出限幅值和控制器输出限幅值限等参数进行辨识，通过理论计算方法确定初始群体中各解向量的初始值，有效覆盖了整个搜素域，缩小了差分进化算法的搜索范围，加快了待辨识参数收敛到真实值的速度；建立了PI调节器参数和限幅环节参数的分阶段辨识流程，以降低参数辨识维度，提高了控制器参数辨识效率。准确辨识出控制器限幅环节的参数，以便准确反映光伏电源的故障暂态特性，弥补现有控制器参数辨识方法的不足，具有良好的应用前景。

主权项

基于差分进化算法的光伏并网逆变器控制器参数辨识方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤(1)，设置种群规模NP＝50，根据公式(1)和公式(2)分别得到时刻t1、t2的进化群体和其中，分别对应t1时刻第i个种群中d、q轴电流内环PI调节器的比例系数kP、积分系数kI，i＝1，2…，NP；和分别对应t2时刻第i个种群中d、q轴电流内环积分器输出限幅值Lint_up、Lint_low，以及电流内环控制器输出限幅值Lout_up、Lout_low，i＝1，2…，NP；令t1＝0，t2＝0，设置初始种群在区间[kP_1/5，5kP_2]内取值，在区间[kI_1/5，5kI_2]内取值，在区间(0，2.0]内取值，在区间[‑2.0，0]内取值，根据公式(3)，计算得到kP_1、kP_2、kI_1和kI_2的取值，ωc为截止角频率，取值为10ωs，ωs为同步旋转角速度；ξ为阻尼比，ωn为自然振荡频率，ξ＝0.707，ωn＝10ωs；L1为光伏并网逆变器交流侧的滤波电感，R1为滤波电感L1的内阻；根据公式(4)，列出匹配度函数其中，id(k)和iq(k)为在电流内环指令值情况下，光伏并网逆变器电流内环控制器的实际输出；和为在相同的电流内环指令值情况下，光伏并网逆变器电流内环控制器跟踪模型的输出；为解向量；N＝48，为一个工频周期的采样点数；设置并网点电压从1.0pu跌落至0.85pu，使得电流内环控制器工作在线性区域，并执行步骤(2)；步骤(2)，若t1>NG，NG为最大进化代数，则PI调节器的比例系数和积分系数的辨识过程结束，种群中匹配度函数值最小的解向量为辨识出的PI调节器的比例系数和积分系数，并执行步骤(7)；否则，执行步骤(3)；步骤(3)，利用匹配度函数对种群中的各个解向量进行评价，若种群中存在解向量满足如公式(5)所示的匹配条件，则参数辨识成功，其中，ε取值为0.01；相应的解向量为辨识出的PI调节器的比例系数和积分系数，并执行步骤(7)；若种群中的各个解向量均不满足如公式(5)所示的匹配条件，则执行步骤(4)；步骤(4)，对种群中的解向量根据公式(6)进行变异操作，得到变异向量其中，r1、r2、r3∈{1，2，3，…，NP}，均不等于i，且两两互不相等；F为缩放因子，取值范围为[0，1]；步骤(5)，将种群中的解向量与变异向量进行如公式(7)所示的交叉操作，产生试验向量其中，rand(j)∈[0，1]，为均匀分布的随机数；j∈{1，2}，表示第j个变量；randn(i)∈{1，2}，为随机选择的维数变量索引；CR为交叉概率常数，取值范围为[0，1]；步骤(6)，经过变异与交叉操作后产生的试验向量与种群中的解向量进行如公式(8)所示的竞争，并选择匹配度函数值较小的向量作为子代，得到t1+1时刻的种群令t1＝t1+1，返回步骤(2)；步骤(7)，设置并网点电压从1.0pu跌落至0.4pu，使得电流内环控制器工作在非线性区域，并执行步骤(8)；步骤(8)，若t2>NG，则限幅环节参数辨识过程结束，种群中匹配度函数值最小的解向量为辨识出的限幅环节参数；否则，执行步骤(9)；步骤(9)，若种群中存在解向量满足如公式(5)所示的匹配条件，则限幅环节参数辨识成功，辨识过程结束，相应的解向量为辨识出的限幅环节参数；若种群中的各个解向量均不满足如公式(5)所示匹配条件，则执行步骤(10)；步骤(10)，对种群中的解向量根据公式(9)进行变异操作，得到变异向量其中，r1、r2、r3∈{1，2，3，…，NP}，均不等于i，且两两互不相等；F为缩放因子，取值范围为[0，1]；步骤(11)，将种群中的解向量与变异向量进行如公式(10)所示的交叉操作，产生试验向量其中，rand(j)∈[0，1]，为均匀分布的随机数，j∈{3，4，5，6}，表示第j个变量；randn(i)∈{3，4，5，6}，为随机选择的维数变量索引；CR为交叉概率常数，取值范围为[0，1]；步骤(12)，经过变异与交叉操作后产生的试验向量与种群中的解向量进行如公式(11)所示的竞争，并选择匹配度函数值较小的向量作为子代，得到t2+1时刻的种群令t2＝t2+1，返回步骤(8)。