[發(fā)明專利]微型電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)鋬?yōu)化方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010609693.6
• 申請日: 2010-12-28
• 公開（公告）號: CN102104320A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王豐;卓放;王先為;吳斌;裴云慶;羅珊珊
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H02M1/10
• 分類號: H02M1/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于微型電網(wǎng)拓?fù)漕I(lǐng)域，涉及一種微型電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)鋬?yōu)化方法。

背景技術(shù)：

目前，國內(nèi)外學(xué)者已對單一的電力電子裝置、變換器的拓?fù)溥M(jìn)行了深入的研究，取得了非常多的研究成果，裝置效率、體積、控制性能等方面均達(dá)到了很高的水平。在系統(tǒng)層面上進(jìn)行的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究工作主要集中于通訊系統(tǒng)及計算機(jī)電源系統(tǒng)的分析和優(yōu)化。此類系統(tǒng)中一般為單輸入系統(tǒng)，采用的變換器也主要以DC/DC變換器為主。當(dāng)系統(tǒng)有多個輸入電源、多種電能(電壓或頻率)輸出，需要多種類型變換器組成時，如何選擇系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)仍是一個需要進(jìn)行深入研究的問題。

基于電力電子裝置的微型電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)涞难芯吭谖⑿碗娋W(wǎng)領(lǐng)域中占據(jù)重要地位。長期以來，新的電力電子裝置拓?fù)涞膭?chuàng)立過程主要依賴于靈感，沒有充分的理論基礎(chǔ)和可以遵循的模式，并且目前的電力電子拓?fù)溲芯恐饕性趩蝹€裝置的水平，而多個電力電子裝置級聯(lián)構(gòu)成的多個輸入電源、多種電能輸出，需要多種類型變換器組網(wǎng)的微型電網(wǎng)拓?fù)涞恼w結(jié)構(gòu)推導(dǎo)演繹方法卻鮮有研究。

發(fā)明內(nèi)容：

本方法以圖論理論為指導(dǎo)，結(jié)合電力電子裝置的特點，根據(jù)輸入輸出條件的限定，有效地去除微型電網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)窮舉出的系統(tǒng)拓?fù)渲腥哂嗟牟糠郑岣吡讼到y(tǒng)拓?fù)渖傻挠行裕瑑?yōu)化了可行的拓?fù)浞秶s小了可能拓?fù)涞姆秶瞬槐匾闹貜?fù)研究。

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種微型電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)鋬?yōu)化方法，該方法按照如下步驟：

(1)選擇微型電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)渖傻南薅l件；

(2)對拓?fù)溥M(jìn)行窮舉；

(3)選擇需要驗證的電力電子裝置拓?fù)洌?/p>

(4)將整個系統(tǒng)抽象為節(jié)點和連線構(gòu)成的圖；

(5)通過鄰接矩陣來對系統(tǒng)拓?fù)溥M(jìn)行數(shù)學(xué)表達(dá)；

(6)通過特征值對系統(tǒng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式進(jìn)行同構(gòu)判定；

(7)判斷兩系統(tǒng)拓?fù)涫欠裢瑯?gòu)；如果同構(gòu)則進(jìn)入步驟(7)；如果不同構(gòu)，則進(jìn)入步驟(8)；

(7)如果同構(gòu)則說明拓?fù)涑霈F(xiàn)冗余，予以剔除，進(jìn)入步驟(9)；

(8)如果不同構(gòu)，說明拓?fù)渚哂袀€異性，予以保留，進(jìn)入步驟(9)；

(9)將得到優(yōu)化后的圖還原其電氣特性，生成微型電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

(10)優(yōu)化方案結(jié)束。

所述步驟(1)中，對輸入能源的類型、數(shù)量以及從源到負(fù)載之間進(jìn)行能源變換的次數(shù)進(jìn)行提前給定作為系統(tǒng)初始的限定條件。

所述步驟(2)中，在限定條件的基礎(chǔ)之上對可能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行窮舉，涵蓋所有可能的結(jié)構(gòu)。

眾多電力電子變流電路大多都特異性，即它們僅僅是在某些特殊的場合具有優(yōu)勢，當(dāng)眾多電力電子裝置相互組合構(gòu)成級聯(lián)的系統(tǒng)拓?fù)鋾r，必須在一定的應(yīng)用背景下或者一定的工程條件下，才有可能進(jìn)行拓?fù)涞倪x優(yōu)，否則就毫無意義。我們的技術(shù)方案以圖論方法為指導(dǎo)，通過電能變換的功能來劃分各個電力電子裝置，從而進(jìn)行系統(tǒng)拓?fù)涞母F舉，研究的重點在于將列舉出系統(tǒng)可能的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通過科學(xué)，富有邏輯的技術(shù)方法進(jìn)一步的優(yōu)化，篩檢，以便于進(jìn)一步對有效地的微型電網(wǎng)拓?fù)溥M(jìn)行分析研究。

由于分布式電源系統(tǒng)具有多種類型的輸入能源形式，例如風(fēng)能，太陽能，各種儲能裝置等，其所輸出送給負(fù)載的電能類型也是多種多樣。所以，我們需要不同的電力電子裝置按照其電能變換的功能來進(jìn)行組合。首先，按照功能劃分，電力電子電路可歸為四類：整流電路，逆變電路，直流斬波電路以及交交變頻電路。在上述四種基本變流電路的基礎(chǔ)上，根據(jù)需要的能源形式，進(jìn)行不同的排列組合，然后窮舉出所有可以實現(xiàn)目標(biāo)功能的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的微型電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)鋬?yōu)化方法適用于微型電網(wǎng)拓?fù)鋬?yōu)化方面的研究，通過將系統(tǒng)拓?fù)滢D(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)表述方式，再通過對其數(shù)學(xué)表達(dá)式的鄰接矩陣特征值來辨別是否同構(gòu)拓?fù)洌瑥亩茖?dǎo)出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是否冗余，通過判斷剔除冗余拓?fù)洌岣吡讼到y(tǒng)拓?fù)渖傻挠行裕瑴p少了后繼系統(tǒng)控制研究中不必要的重復(fù)勞動，提高了微型電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的拓?fù)溆行省１痉椒蛇m用于多級多種輸入輸出源的微型電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析。在此以4級能量變換的微型電網(wǎng)拓?fù)鋵嵗M(jìn)行了判定。可以證明該理論在微型電網(wǎng)拓?fù)鋺?yīng)用中的正確性。

附圖說明：

圖1實際系統(tǒng)的數(shù)學(xué)抽象原理圖；

圖2微型電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)鋬?yōu)化方法示意圖；

圖3微型電網(wǎng)系統(tǒng)同構(gòu)拓?fù)浔孀R舉例。

其中：1為單相整流電路AC-DC；2為三相整流電路AC-DC；3為單相逆變電路DC-AC；4為三相逆變電路DC-AC；5為降壓斬波電路DC-DC；6為升壓斬波電路DC-DC；7為交流調(diào)壓電路AC-AC；8為交流調(diào)功電路AC-AC；9為交流調(diào)功電路AC-AC。

具體實施方式：