一種優(yōu)化方法、參數(shù)更新模塊及控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及新能源的并網(wǎng)控制領(lǐng)域，具體而言，涉及一種優(yōu)化方法、參數(shù)更新模塊 及控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏發(fā)電作為分布式發(fā)電的一種重要形式，在新能源技術(shù)領(lǐng)域中正在逐步走向成 熟。而逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的重要組成部分，逆變器采用的控制策略優(yōu)良與否直接影 響到系統(tǒng)的性能指標好壞。多數(shù)光伏并網(wǎng)逆變器采用電壓型PWM變流器拓撲結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu) 有良好的控制性能。在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，因光伏陣列最大功率點受環(huán)境的影響具有時 變性，并且外界環(huán)境的干擾等因素的存在，要求并網(wǎng)逆變器必須具有良好的系統(tǒng)動靜特性。 [0003] 并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型呈非線性特性，如何來對其進行有效的控制是我們共同關(guān) 注的問題，在實際控制中，由于比例-積分-微分（proportion-integration-differentiat ion，PID)控制其所涉及的算法和控制結(jié)構(gòu)簡單而被應(yīng)用，但將其用于光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的 控制時，還存在一些問題，在控制過程中會出現(xiàn)積分飽和現(xiàn)象，為了解決積分飽和現(xiàn)象就可 以采用抗飽和控制算法，而在進行抗飽和控制時，為了取得較好的的性能，其關(guān)鍵是kp、ki 和kd這3個參數(shù)的選取及其合理性，因此，優(yōu)化抗飽和PID控制器參數(shù)具有重要意義。目 前，其參數(shù)主要靠人工調(diào)整和試湊，這種方法不僅費時，而且不能保證獲得最佳的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種優(yōu)化方法、參數(shù)更新模塊及控制裝置，以有效降低現(xiàn) 有的PID控制算法的參數(shù)選擇的人力成本以及有效提高現(xiàn)有的PID控制算法的性能。
[0005] 第一方面，本發(fā)明實施例提供的一種優(yōu)化方法，應(yīng)用于光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)，所述系 統(tǒng)包括逆變器、控制器和參數(shù)更新模塊，所述控制器內(nèi)預(yù)設(shè)有初始的參數(shù)值，所述控制器用 于根據(jù)所述初始的參數(shù)值控制所述逆變器，以使所述逆變器輸出的電流值滿足預(yù)設(shè)指標， 所述方法包括：
[0006] 所述參數(shù)更新模塊獲得所述初始的參數(shù)值；
[0007] 所述參數(shù)更新模塊根據(jù)預(yù)設(shè)第一算法以所述初始的參數(shù)值為基礎(chǔ)生成多個新的 參數(shù)值；
[0008] 所述參數(shù)更新模塊根據(jù)設(shè)有預(yù)設(shè)適應(yīng)度函數(shù)的遺傳算法對所有所述新的參數(shù)值 處理，以獲得符合所述預(yù)設(shè)標準的新的參數(shù)值，其中，所述預(yù)設(shè)適應(yīng)度函數(shù)根據(jù)所述逆變器 的輸出值計算獲得；
[0009] 所述參數(shù)更新模塊將符合預(yù)設(shè)標準的所述新的參數(shù)值發(fā)送至所述控制器，以使所 述控制器將所述初始的參數(shù)值替換為所接收的所述新的參數(shù)值。
[0010] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例還提供了第一方面的第一種可能實施方式，其中，所 述適應(yīng)度函數(shù)的表達式為：F = 1/J，其中，J的表達是為：
[0012] 所述J的表達式中，e(t)表示所述控制器的t時刻的指令電流的有效值與所述逆 變器的輸出電流有效值之差。
[0013] 結(jié)合第一方面的第一種可能實施方式，本發(fā)明實施例還提供了第一方面的第二種 可能實施方式，其中，所述參數(shù)更新模塊根據(jù)預(yù)設(shè)第一算法以所述初始的參數(shù)值為基礎(chǔ)生 成多個新的參數(shù)值，包括：
[0014] 所述參數(shù)更新模塊以所述初始的參數(shù)值為試驗點，在預(yù)設(shè)試驗范圍內(nèi)通過均勻設(shè) 計方法生成多個新的參數(shù)值。
[0015] 結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能實施方式或第二種可能實施方式，本發(fā)明 實施例還提供了第一方面的第三種可能實施方式，其中，所述控制器為抗飽和PID控制器， 所述參數(shù)值包括比例系數(shù)、積分時間常數(shù)和微分時間常數(shù)。
[0016] 第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種參數(shù)更新模塊，應(yīng)用于包括所述參數(shù)更新模 塊的光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括逆變器和控制器，所述控制器內(nèi)預(yù)設(shè)有初始的參 數(shù)值，所述控制器用于根據(jù)所述初始的參數(shù)值控制所述逆變器，以使所述逆變器輸出的電 流值滿足預(yù)設(shè)指標，所述參數(shù)更新模塊包括：
[0017] 獲取單元，用于獲得所述初始的參數(shù)值；
[0018] 種群生產(chǎn)單元，用于根據(jù)預(yù)設(shè)第一算法以所述初始的參數(shù)值為基礎(chǔ)生成多個新的 參數(shù)值；
[0019] 查找單元，用于根據(jù)設(shè)有預(yù)設(shè)適應(yīng)度函數(shù)的遺傳算法對所有所述新的參數(shù)值處 理，以獲得符合所述預(yù)設(shè)標準的新的參數(shù)值，其中，所述預(yù)設(shè)適應(yīng)度函數(shù)根據(jù)所述逆變器的 輸出值計算獲得；
[0020] 更新單元，用于將符合預(yù)設(shè)標準的所述新的參數(shù)值發(fā)送至所述控制器，以使所述 控制器將所述初始的參數(shù)值替換為所接收的所述新的參數(shù)值。
[0021] 結(jié)合第二方面，本發(fā)明實施例還提供了第二方面的第一種可能實施方式，其中，所 述適應(yīng)度函數(shù)的表達式為：F = 1/J，其中，J的表達是為：
[0023] 所述J的表達式中，e(t)表示所述控制器的t時刻的指令電流的有效值與所述逆 變器的輸出電流有效值之差。
[0024] 結(jié)合第二方面的的第一種可能實施方式，本發(fā)明實施例還提供了第二方面的第二 種可能實施方式，其中，所述種群生成單元具體用于：以所述初始的參數(shù)值為試驗點，在預(yù) 設(shè)試驗范圍內(nèi)通過均勻設(shè)計方法生成多個新的參數(shù)值。
[0025] 結(jié)合第二方面或第二方面的第一種可能實施方式或第二種可能實施方式，本發(fā) 明實施例還提供了第二方面的第三種可能實施方式，其中，所述控制器為抗飽和比例-積 分-微分控制器，所述參數(shù)值包括比例系數(shù)、積分時間常數(shù)和微分時間常數(shù)。
[0026] 第三方面，本發(fā)明實施例提供了一種控制裝置，應(yīng)用于包括所述控制裝置的光伏 并網(wǎng)逆變系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括逆變器，所述控制裝置包括信號處理芯片；
[0027] 所述信號處理芯片用于根據(jù)所述逆變器的輸出信號通過比例-積分-微分算 法控制所述逆變器內(nèi)的開關(guān)管的導(dǎo)通，使所述逆變器的輸出滿足預(yù)設(shè)指標，其中，所述比 例-積分-微分算法的參數(shù)更新方式采用預(yù)設(shè)優(yōu)化方法，所述信號處理芯片內(nèi)存儲有所述 比例-積分-微分算法的初始的參數(shù)值；
[0028] 所述預(yù)設(shè)優(yōu)化算法包括：根據(jù)預(yù)設(shè)第一算法以所述初始的參數(shù)值為基礎(chǔ)生成多個 新的參數(shù)值，所述參數(shù)更新模塊根據(jù)設(shè)有預(yù)設(shè)適應(yīng)度函數(shù)的遺傳算法對所有所述新的參數(shù) 值處理，以獲得符合所述預(yù)設(shè)標準的新的參數(shù)值，其中，所述預(yù)設(shè)適應(yīng)度函數(shù)根據(jù)所述逆變 器的輸出值計算獲得，將所述初始的參數(shù)值替換為符合所述預(yù)設(shè)標準的新的參數(shù)值。
[0029] 結(jié)合第三方面，本發(fā)明實施例還提供了第二方面的第四種可能實施方式，其中，還 包括：信號調(diào)理器和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；
[0030] 所述信號調(diào)理器用于接收所述逆變器輸出的電流，對所接收的電流放大和濾波處 理；
[0031] 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將所述信號調(diào)理器輸出的模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸 入至所述信號處理芯片。
[0032] 本發(fā)明實施例，首先通過預(yù)設(shè)的第一算法并且以所述初始的參數(shù)值為基礎(chǔ)生成多 個新的參數(shù)值，即構(gòu)建成一個種群，例如可以采用Z-N方法整定的PID控制3個參數(shù)值附 近利用均勻設(shè)計方法產(chǎn)生一定規(guī)模的初始群體；然后，再根據(jù)遺傳算法對所有所述新的參 數(shù)值處理，以獲得符合所述預(yù)設(shè)標準的新的參數(shù)值。例如，將PID的k p、kdP k d3個參數(shù)組 合在一起做為遺傳算法群中的每一個個體，根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)計算每一組參數(shù)的適應(yīng)度值， 然后，對群體進行選擇、交叉和變異操作，不斷的進化，直到找到群體中最優(yōu)目標個體，得到 PID控制器的最優(yōu)參數(shù)。其中，所述遺傳算法的適應(yīng)度函數(shù)包括所述逆變器的三相交流相電 壓的數(shù)學(xué)模型，也即以所述逆變器的三相交流相電壓的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)構(gòu)建所述遺傳算法 的適應(yīng)度函數(shù)，因此，能夠不斷的優(yōu)化PID算法的參數(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)的人工手動調(diào)整相比， 遺傳算法能夠自動更新，以有效降低現(xiàn)有的PID控制算法的參數(shù)選擇的人力成本以及有效 提高現(xiàn)有的PID控制算法的性能。
[0033] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書闡述，并且，部分地從說明書中變得 顯而易見，或者通過實施本發(fā)明實施例了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說 明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
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