34] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施 例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲 得其他的附圖。通過附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部 附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點 在于示出本發(fā)明的主旨。
[0035] 圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的三相光伏并網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)圖；
[0036] 圖2示出了抗飽和PID控制的結(jié)構(gòu)圖；
[0037] 圖3示出了本發(fā)明實施例提供的一種優(yōu)化方法的實施例的方法流程圖；
[0038] 圖4示出了本發(fā)明實施例提供的一種參數(shù)更新模塊的實施例的模塊框圖；
[0039] 圖5示出了本發(fā)明實施例提供的一種控制裝置的實施例的模塊框圖。
【具體實施方式】
[0040] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0041] 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。
[0042] 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。
[0043] 如圖1所示為現(xiàn)有的三相光伏并網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，如果忽略三相交流電網(wǎng)的內(nèi)阻，設(shè) 輸出電抗器L的電阻與逆變系統(tǒng)內(nèi)阻等效為R，直流側(cè)母線電壓為u d。，D為防回流二極管， ipv為光伏陣列所提供的直流電流，ic為流入直流側(cè)電容的電流，idc為流入逆變器的電流， T1-T6 為概極雙極型晶體管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)開關(guān)管，Sa，Sb， Sc為上橋臂開關(guān)驅(qū)動信號，S' a，S' b，S'。為下橋臂開關(guān)驅(qū)動信號，u a、ub、u。為逆變側(cè)三相交 流相電壓，ia、ib、i。為逆變輸出三相線電流，11&1^、1^為電網(wǎng)側(cè)三相交流相電壓。
[0044] 在三相平衡電網(wǎng)電壓情況下，光伏并網(wǎng)逆變器在三相abc坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)模型 為：
[0046] 式（1)中，Sa、Sb、S。為逆變器的開關(guān)函數(shù)。S ,定義為單極性二值邏輯開關(guān)函數(shù)， S_j(j = u, V，w) = 1時，上橋臂導(dǎo)通，下橋臂關(guān)斷，S_j= 0時，上橋臂關(guān)斷，下橋臂導(dǎo)通。
[0047] 由于在三相abc坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型中存在時變的三相正弦交流電壓。為了便于控 制器的設(shè)計，通過變換矩陣：
[0049] 將其變換到兩相同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系中，可得
[0051] 式（3)中，Sd、Sq為開關(guān)函數(shù)在dq軸上的分量。
[0052] 在光伏并網(wǎng)逆變的控制系統(tǒng)中，可將指令電流有效值<作為控制目標(biāo)，定義誤差 e(t) =/〖-4 (，設(shè)計PID控制器在線計算電壓：
[0054] 式⑷中士為比例系數(shù)，K :為積分時間常數(shù)，K D為微分時間常數(shù)。
[0055] 從而A相電流ia(t)的基波分量ial (t)，I1⑴為ial⑴的有效值，A相指令電流 i:，/；為ζ的有效值。
[0056] 如圖2是一抗飽和PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，他是在傳統(tǒng)PID控制原理的基礎(chǔ)上，對控 制輸入飽和誤差（圖2中的in-is)進行積分，并通過自適應(yīng)系數(shù)調(diào)整將其加載到PID控制 中的積分項中，其自適應(yīng)變化律為
[0058] 式（5)中，?' =: Omin + d7 25 a >〇，imin和imax為控制輸入信號的最大值最小值。
[0059] 抗飽和PID控制方法：
[0060] u(t) =kpe(t)+kii/ Φ dt+k dde (t)/dt (6)
[0061] 因此，由式（6)可以看出，抗飽和PID控制器的優(yōu)化問題就是確定一組合適的參數(shù) kp、ki和kd，使得指標(biāo)達到最優(yōu)，常用的誤差性能指標(biāo)有ISE、IAE、ITAE、ISTE等，本發(fā)明實 施例中，采用ITAE指標(biāo)，即積分時間和絕對誤差指標(biāo)，其表達式為：
[0063] 為了使系統(tǒng)的控制達到最佳，如圖3所示，本發(fā)明實施例提供了一種優(yōu)化方法來 更新PID控制器的參數(shù)，所述優(yōu)化方法應(yīng)用于光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)，所述光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)如圖1所示，另外，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)，例如，所述預(yù)設(shè)指標(biāo)可以是所述逆變器的輸出電流滿足 符合要求的正弦交流電。
[0064] 如圖3所示，所述方法包括：
[0065] S31 :控制器設(shè)定一個初始的參數(shù)值；
[0066] 本發(fā)明實施例中，所述初始的參數(shù)值的設(shè)定的方式可以是：設(shè)定一個符合行業(yè)標(biāo) 注的初始的參數(shù)值，或者根據(jù)行業(yè)內(nèi)的經(jīng)驗值設(shè)定一個初始的參數(shù)值。
[0067] 所述初始的參數(shù)值的設(shè)定還可以采用Ziegler-Nichols方法整定獲得。
[0068] 傳統(tǒng)的PID經(jīng)驗調(diào)節(jié)大體分為以下幾步：
[0069] 1.關(guān)閉控制器的I和D元件，加大P元件，使產(chǎn)生振蕩。
[0070] 2.減小P，使PID系統(tǒng)找到臨界振蕩點。
[0071] 3.加大I，使系統(tǒng)達到設(shè)定值。
[0072] 4.重新上電，觀察超調(diào)、振蕩和穩(wěn)定時間是否符合系統(tǒng)要求。
[0073] 5.針對超調(diào)和振蕩的情況適當(dāng)增加微分項。
[0074] 以上五個步驟中，尋找合適的I和D參數(shù)，比較困難，而Ziegler-Nichols方法是 一種對PID回路的"整定"，即是指控制器對實際值與設(shè)定值之間的誤差產(chǎn)生的反作用的積 極程度。如果正巧控制過程是相對緩慢的話，那么PID算法可以設(shè)置成只要有一個隨機的 干擾改變了過程變量或者一個操作改變了設(shè)定值時，就能采取快速和顯著的動作。
[0075] 相反地，如果控制過程對執(zhí)行器是特別地靈敏而控制器是用來操作過程變量的 話，那么PID算法必須在比較長的一段時間內(nèi)應(yīng)用更為保守的校正力?；芈氛ǖ谋举|(zhì)就 是確定對控制器作用產(chǎn)生的過程反作用的積極程度和PID算法對消除誤差可以提供多大 的幫助。
[0076] Ziegler-Nichols方法分為以下兩步：
[0077] 1.構(gòu)建閉環(huán)控制回路，確定穩(wěn)定極限。
[0078] 2.根據(jù)公式計算控制器參數(shù)。
[0079] 穩(wěn)定極限是由P元件決定的。當(dāng)出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)振蕩時就達到了這個極限。產(chǎn)生了臨界 系數(shù)Kpcrit和臨界振蕩周期Tcrit。
[0080] 確定臨界系數(shù)Kpcrit和臨界振蕩周期Tcrit后，根據(jù)下表的公式，計算其他參數(shù)。
[0081]
[0082] S32 :參數(shù)更新模塊建立參數(shù)值的種群；
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