一种新能源并网装备一体化设计方法及装备技术

本发明专利技术属于新能源并网发电技术领域，提供了一种新能源并网装备一体化设计方法及装备。其中，该方法包括根据新能源电网并网装备拓扑架构和器件参数，解析拓扑结构、调制模式、器件参数三者间耦合关系，构建三层嵌套优化设计模型；将新能源发电并网数据输入到三层嵌套优化设计模型中，该模型以效率、重量、体积、成本为优化目标，以拓扑电路、器件参数、调制策略为优化对象，每层分别采用不同的优化方法获取优化结果，并将求得结果返回给上一层，循环迭代，直到求得最优设计方案。到求得最优设计方案。到求得最优设计方案。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源并网装备一体化设计方法及装备


[0001]本专利技术属于新能源并网发电
，尤其涉及一种新能源并网装备一体化设计方法及装备。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]并网变换器是新能源发电必不可少的关键环节，承担着能量高效转换的关键任务，通过高性能的并网变换器能有效提高能源利用率和并网电能质量。其中，拓扑设计是实现并网变换器高效稳定运行的核心技术，是新能源并网装备的硬件基础。然而，新能源并网装备结构多样、功率变换路径复杂、器件参数繁多，且拓扑结构、器件选型、调制方法等之间相互耦合，一旦设计不当极易导致装备效率低和稳定性差，因此拓扑设计难度极大。
[0004]专利技术人发现，目前对于新能源并网变换装备的优化设计主要集中在拓扑结构的改进上，对于器件参数的选择也是基于经验进行模糊化设计，难以得到基于多目标的综合最优拓扑设计方案。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种新能源并网装备一体化设计方法及装备，其从架构
‑
调制
‑
器件一体化的角度出发，基于多目标优化技术，能够快速准确地设计出最优的新能源并网装备。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术的第一个方面提供一种新能源并网装备一体化设计方法。
[0008]一种新能源并网装备一体化设计方法，包括：
[0009]根据新能源电网并网装备拓扑架构和器件参数，解析出拓扑结构、调制模式、器件参数三者间耦合关系，构建三层嵌套优化设计模型；
[0010]将新能源发电并网数据输入到三层嵌套优化设计模型中，该模型以效率、重量、体积、成本为优化目标，以拓扑电路、器件参数、调制策略为优化对象，每层分别采用不同的优化方法获取优化结果，并将求得结果返回给上一层，循环迭代，直到求得最优设计方案。
[0011]进一步地，在三层嵌套优化设计模型中的第一层，在最大效率、成本、体积和重量的约束下，建立拓扑架构优化可行集，并将结果传递到下一层，基于下一层计算优化目标值，选择最优拓扑结构。
[0012]进一步地，在三层嵌套优化设计模型中的第二层，基于上一层确定的拓扑架构集，针对每一个拓扑架构，构建符合所选拓扑条件的调制策略可行集，在最大效率、并网电流谐波和直流电压利用率的约束下，基于第三层的优化目标值，从调制可行集里选择最优调制策略，向第一层返回优化目标值，并将调制策略传递到下一层。
[0013]进一步地，在三层嵌套优化设计模型中的第三层，基于前两层确定好的拓扑架构
和调制策略，考虑最大和额定电压、最大和额定电流、最大和额定功率及不同器件参数之间的耦合关系，在最大效率、成本、体积和重量的约束下，配置最优的参数，并将优化结果返回到上一层。
[0014]进一步地，，三层嵌套优化设计模型中的第一层利用多属性综合决策理论，由各类不同属性目标入手，对电路架构予以综合评价，并向第二层模型输出电路架构。
[0015]进一步地，三层嵌套优化设计模型中的第二层调制策略模型利用枚举法，构建调制策略可行集，分别调用第三层参数配置模型，输出调制策略，并向第一层返回优化目标值。
[0016]进一步地，三层嵌套优化设计模型中的第三层参数配置用多目标遗传算法求解，向第二层返回器件参数与优化目标值，循环迭代，直到求得最优拓扑设计方案。
[0017]本专利技术的第二个方面提供一种新能源并网装备一体化设计系统。
[0018]一种新能源并网装备一体化设计系统，包括：
[0019]模型构建模块，其用于根据新能源电网并网装备拓扑架构和器件参数，解析出拓扑结构、调制模式、器件参数三者间耦合关系，构建三层嵌套优化设计模型；
[0020]模型优化模块，其用于将新能源发电并网数据输入到三层嵌套优化设计模型中，该模型以效率、重量、体积、成本为优化目标，以拓扑电路、器件参数、调制策略为优化对象，每层分别采用不同的优化方法获取优化结果，并将求得结果返回给上一层，循环迭代，直到求得最优设计方案。
[0021]本专利技术的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
[0022]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的新能源并网装备一体化设计方法中的步骤。
[0023]本专利技术的第四个方面提供一种新能源并网装备，其采用如上述所述的新能源并网装备一体化设计方法得到。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术提供了一种新能源并网装备一体化设计方法，其根据新能源电网并网装备拓扑架构和器件参数，解析出拓扑结构、调制模式、器件参数三者间耦合关系，构建三层嵌套优化设计模型；将新能源发电并网数据输入到三层嵌套优化设计模型中，该模型以效率、重量、体积、成本为优化目标，以拓扑电路、器件参数、调制策略为优化对象，每层分别采用不同的优化方法获取优化结果，并将求得结果返回给上一层，循环迭代，直到求得最优设计方案，解决了目前对于新能源并网变换装备难以得到基于多目标的综合最优拓扑设计方案的问题，从架构
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调制
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器件一体化的角度出发，基于多目标优化技术，能够快速准确地设计出最优的新能源并网装备。
[0026]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0027]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0028]图1是本专利技术实施例的新能源并网装备一体化设计方法原理图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0030]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0031]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0032]实施例一
[0033]新能源发电并网装备拓扑结构主要分为电力电子变换器部分和滤波器部分。电力电子变换器又分为单相半桥、单相全桥和三相桥，其中目前工业上主要应用的桥臂有两电平、I型NPC三电平、T型NPC三电平、ANPC三电平、ANPC五电平、级联H桥多电平和MMC拓扑结构等，种类繁多，可根据不同的应用场景选择最优的拓扑结构。滤波器主要有L型、LCL型、LLCL型等，可根据不同谐波需求选择不同的滤波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源并网装备一体化设计方法，其特征在于，包括：根据新能源电网并网装备拓扑架构和器件参数，解析出拓扑结构、调制模式、器件参数三者间耦合关系，构建三层嵌套优化设计模型；将新能源发电并网数据输入到三层嵌套优化设计模型中，该模型以效率、重量、体积、成本为优化目标，以拓扑电路、器件参数、调制策略为优化对象，每层分别采用不同的优化方法获取优化结果，并将求得结果返回给上一层，循环迭代，直到求得最优设计方案。2.如权利要求1所述的新能源并网装备一体化设计方法，其特征在于，在三层嵌套优化设计模型中的第一层，在最大效率、成本、体积和重量的约束下，建立拓扑架构优化可行集，并将结果传递到下一层，基于下一层计算优化目标值，选择最优拓扑结构。3.如权利要求2所述的新能源并网装备一体化设计方法，其特征在于，在三层嵌套优化设计模型中的第二层，基于上一层确定的拓扑架构集，针对每一个拓扑架构，构建符合所选拓扑条件的调制策略可行集，在最大效率、并网电流谐波和直流电压利用率的约束下，基于第三层的优化目标值，从调制可行集里选择最优调制策略，向第一层返回优化目标值，并将调制策略传递到下一层。4.如权利要求3所述的新能源并网装备一体化设计方法，其特征在于，在三层嵌套优化设计模型中的第三层，基于前两层确定好的拓扑架构和调制策略，考虑最大和额定电压、最大和额定电流、最大和额定功率及不同器件参数之间的耦合关系，在最大效率、成本、体积和重量的约束下，配置最优的参数，并将优化结果返回到上一层。5.如权利要求1所述的新能源并网装备一体化设计方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张承慧，张立志，邢相洋，孙波，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：