[發明專利]一種并網逆變器運行參數的仿真優化方法

有效

• 申請號: 202011351824.5
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112462626B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 李飛;葛曉露;侯邦苧;宋志遠;朱時羽
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

1.一種并網逆變器運行參數的仿真優化方法，其特征在于，首先基于Simulink仿真平臺構建并網逆變器仿真模型，然后將該并網逆變器仿真模型轉換為RT-LAB環境中，通過運行該并網逆變器仿真模型對并網逆變器運行中的運行參數進行仿真測試，并通過控制系統對運行參數進行優化；所述的控制系統包括上位機和控制器DSP，上位機和控制器DSP通過仿真器連接；所述并網逆變器運行中的運行參數包括控制參數和環境參數，所述控制參數為PI調節器的比例系數和積分系數，所述環境參數為逆變器有功功率和電網電壓；具體步驟如下：

步驟1，搭建并網逆變器仿真模型；

所述并網逆變器仿真模型由光伏陣列、逆變器主電路、濾波器和電網模塊組成，其中，光伏陣列與逆變器主電路相連，逆變器主電路與濾波器相連，濾波器與電網模塊相連，逆變器主電路通過串口通信與控制器DSP連接；

步驟2，仿真時段的設立；

令進行一次仿真測試的時長為仿真時長L，將仿真時長L等分為n個仿真時段，每一個仿真時段的時長記為仿真時段時長v，v＝L/n，將n個仿真時段中的任一個仿真時段記為仿真時段S_x，x＝1,2...n；

步驟3，給定每個仿真時段的比例系數測試值和積分系數測試值，并組成一個比例系數測試值和積分系數測試值的集合A,A＝{(K_p1,K_I1),(K_p2,K_I2)...,(K_px,K_Ix)...,(K_pn,K_In)},其中，K_px為仿真時段S_x對應的比例系數測試值，K_Ix為仿真時段S_x對應的積分系數測試值；

步驟4，通過有功功率的仿真測試進行最佳控制參數的選擇；

步驟4.1，給定m個逆變器有功功率測試值，并組成一個逆變器有功功率測試值集合B,B＝{P_n1,P_n2…,P_nj…,P_nm},其中，P_nj為集合B中任意一個逆變器有功功率測試值，j＝1,2...,m；

步驟4.2，在一個仿真時段S_x內，輸入集合B中的每一個逆變器有功功率測試值并運行并網逆變器仿真模型，其中一個逆變器有功功率測試值輸入后的測試過程如下:逆變器有功功率測試值P_nj輸入后保持2分鐘，通過控制器DSP實時追蹤逆變器交流側電壓U_f和電流I_f，并每間隔0.2秒計算一次逆變器有功功率實時值P_nz，P_nz＝U_f×I_f，即對于一個逆變器有功功率測試值P_nj，得到600個逆變器有功功率實時值P_nz，對后300個逆變器有功功率實時值P_nz求平均數得到與P_nj對應的逆變器有功功率仿真平均值并得到與P_nj對應的控制誤差△P，PN為給定的逆變器有功功率額定值；

對集合B中的m個逆變器有功功率測試值進行上述輸入和計算后，得到m個逆變器有功功率仿真平均值和m個控制誤差△P，并繪制出一條曲線，其中t為時間；

將m個控制誤差△P相加并求平均值得到仿真時段S_x內的控制誤差平均值為將該控制誤差平均值與光伏發電并網逆變器檢測技術規范中給定的允許控制誤差進行比較，若滿足技術規范要求，則將該曲線記錄為有效曲線，并進入步驟4.3；如果未滿足技術規范要求，則刪除該仿真時段S_x及對應的所有測試數據和曲線；

步驟4.3，對集合A中的每一個仿真時段進行步驟4.2的輸入和計算，共得到n1條有效曲線，n1≤n；

步驟4.4,對n1條有效曲線中的每一條曲線，考察逆變器有功功率仿真平均值的變化趨勢，并記錄其超調量σ，得到與n1條有效曲線對應的n1個超調量σ；在n1個超調量σ中選擇數值最小的超調量σ，并將該超調量σ對應的有效曲線作為最佳曲線，最佳曲線對應的比例系數測試值為最佳比例系數K_p，最佳曲線對應的積分系數測試值記為最佳控制參數K_I；

步驟5，輸入步驟4得到的最佳比例系數K_p和最佳積分系數K_I，繼續運行并網逆變器仿真模型進行電網電壓的仿真測試；

步驟5.1，給定每個仿真時段S_x電網電壓的測試值，并組成一個電網電壓測試值的集合C,C＝{U₁,U₂...,U_x...,U_n},其中，U_x為仿真時段S_x對應的電網電壓測試值，U₁為仿真時段S₁對應的電網電壓測試值，U_n為仿真時段S_n對應的電網電壓測試值；

步驟5.2，在每一個仿真時段S_x內，調節電網裝置，使輸出的電網電壓從給定的電網電壓額定值躍至電網電壓測試值U_x，通過控制器DSP實時追蹤逆變器有功功率值P_w和逆變器無功功率值Q_w，并通過串口通信反饋到上位機中；n個仿真時段S_x結束后，共得到n組逆變器有功功率P_w和逆變器無功功率Q_w，并自動生成一條P_w-Q_w-t的變化曲線；

步驟5.3,考察P_w-Q_w-t的變化曲線，判斷該逆變器仿真模型在環境參數電網電壓變動時是否能夠正常運行，如果能夠正常運行，則進入步驟6；如果不能正常運行，則返回步驟3；

步驟6，記錄本次運行中得到的運行參數，本次優化結束。