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(biāo)好壞。多數(shù)光伏并網(wǎng)逆變器采用電壓型PWM變流器拓?fù)浣Y(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(diǎn)受環(huán)境的影響具有時(shí) 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(dòng)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(jìn)行有效的控制是我們共同關(guān) 注的問題，在實(shí)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(shí)，還存在一些問題，在控制過程中會(huì)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(jìn)行抗飽和控制時(shí)，為了取得較好的的性能，其關(guān)鍵是kp、ki 和kd這3個(gè)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(fèi)時(shí)，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(shí)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(biāo)， 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(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)算獲得；
[0009] 所述參數(shù)更新模塊將符合預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)施例還提供了第一方面的第一種可能實(shí)施方式，其中，所 述適應(yīng)度函數(shù)的表達(dá)式為：F = 1/J，其中，J的表達(dá)是為：
[0012] 所述J的表達(dá)式中，e(t)表示所述控制器的t時(shí)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(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例還提供了第一方面的第二種 可能實(shí)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(gè)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(yàn)點(diǎn)，在預(yù)設(shè)試驗(yàn)范圍內(nèi)通過均勻設(shè) 計(jì)方法生成多個(gè)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(shí)施方式或第二種可能實(shí)施方式，本發(fā)明 實(shí)施例還提供了第一方面的第三種可能實(shí)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(shí)間常數(shù)和微分時(shí)間常數(shù)。
[0016] 第二方面，本發(fā)明實(shí)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(biāo)，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(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)算獲得；
[0020] 更新單元，用于將符合預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)施例還提供了第二方面的第一種可能實(shí)施方式，其中，所 述適應(yīng)度函數(shù)的表達(dá)式為：F = 1/J，其中，J的表達(dá)是為：
[0023] 所述J的表達(dá)式中，e(t)表示所述控制器的t時(shí)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(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例還提供了第二方面的第二 種可能實(shí)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(yàn)點(diǎn)，在預(yù) 設(shè)試驗(yàn)范圍內(nèi)通過均勻設(shè)計(jì)方法生成多個(gè)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(shí)施方式或第二種可能實(shí)施方式，本發(fā) 明實(shí)施例還提供了第二方面的第三種可能實(shí)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(shí)間常數(shù)和微分時(shí)間常數(shù)。
[0026] 第三方面，本發(fā)明實(shí)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(hào)處理芯片；
[0027] 所述信號(hào)處理芯片用于根據(jù)所述逆變器的輸出信號(hào)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(biāo)，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(hào)處理芯片內(nèi)存儲(chǔ)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(gè) 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(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)的新的參數(shù)值。
[0029] 結(jié)合第三方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了第二方面的第四種可能實(shí)施方式，其中，還 包括：信號(hào)調(diào)理器和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；
[0030] 所述信號(hào)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(hào)調(diào)理器輸出的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸 入至所述信號(hào)處理芯片。
[0032] 本發(fā)明實(shí)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(gè)新的參數(shù)值，即構(gòu)建成一個(gè)種群，例如可以采用Z-N方法整定的PID控制3個(gè)參數(shù)值附 近利用均勻設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)的新的參數(shù)值。例如，將PID的k p、kdP k d3個(gè)參數(shù)組 合在一起做為遺傳算法群中的每一個(gè)個(gè)體，根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算每一組參數(shù)的適應(yīng)度值， 然后，對群體進(jìn)行選擇、交叉和變異操作，不斷的進(jìn)化，直到找到群體中最優(yōu)目標(biāo)個(gè)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(dòng)調(diào)整相比， 遺傳算法能夠自動(dòng)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(diǎn)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(shí)施本發(fā)明實(shí)施例了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
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