一种基于台区互联装置的光储离网运行谐波优化控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于台区互联装置的光储离网运行谐波优化控制方法。首先根据该逆变器的拓扑结构利用模型预测控制方法，建立数学模型，通过对该数学模型进行离散化得到离散数学模型，构建多目标代价函数，根据NSGA算法计算该多目标代价函数的目标权值因子，进而得出所述逆变器的目标控制脉冲，将所述目标控制脉冲作用于逆变器。本发明专利技术属于电力工程技术领域，通过此方法获取的目标控制脉冲作用于逆变器，在逆变器离网运行下，不仅可以实现交流电压的自适应跟踪，也可以实现谐波的最优抑制，提高输出电压的质量。提高输出电压的质量。提高输出电压的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于台区互联装置的光储离网运行谐波优化控制方法


[0001]本专利技术属于电力工程
，具体涉及一种基于台区互联装置的光储离网运行谐波优化控制方法。

技术介绍

[0002]随着电网低碳化转型，大规模分布式光伏将接入配电网，导致谐波问题越来越严重，基于低压柔性直流的台区互联是解决新能源接入的一种具有前景的技术，通过直流母线接入光伏、储能、充电桩等，形成一个小的直流微网发电系统，并能够实现脱离大电网独立运行。离网运行时由于没有电网支撑，新能源及储能向交流侧非线性负荷供电时会导致大量的电压谐波，影响系统运行，目前现场应用的L型或LCL型滤波器对高频谐波有较好的抑制，但难以对低次谐波。通过有源滤波器(APF)方式抑制谐波，需要投入大量电能质量补偿设备，经济性不高；在AC/DC逆变器中利用多比例谐振、前馈比例等控制可以抑制低次谐波，但受限多个PI控制环参数的影响，实际工程中存在调参困难问题。

技术实现思路

[0003]鉴于上述问题，本专利技术实施例提供了一种基于台区互联装置的光储离网运行谐波优化控制方法，以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
[0004]本专利技术实施例提供了一种基于台区互联装置的光储离网运行谐波优化控制方法，所述方法包括：
[0005]步骤一：建立逆变器的数学模型，包含逆变器交流侧输出电压v
i
、逆变器交流侧输出电流i
k
、负载侧输出电压v
c
、负载侧输出电流i
j
；
[0006]步骤二：基于所述逆变器的数学模型，获取所述数学模型的离散时间模型；其中，所述离散时间模型用于预测下一时刻所述负载侧的输出电压；
[0007]步骤三：基于所述离散时间模型，构建预测电压控制代价函数g
v
、开关代价函数g
f
、谐波代价函数g
h
；
[0008]步骤四：基于所述电压预测控制代价函数g
v
、所述开关代价函数g
f
、所述谐波代价函数g
h
，构建多目标预测控制代价函数g
mi
n；
[0009]步骤五：采用NSGA
‑
III第三代非支配排序遗传算法，设置约束条件，对所述多目标预测控制代价函数g
mi
n进行求解，获取所述多目标预测控制代价函数的目标值；
[0010]步骤六：基于所述多目标预测控制代价函数的目标值，获取所述逆变器的目标控制脉冲，作用于所述逆变器，实现所述逆变器的谐波优化控制。
[0011]进一步地，所述逆变器的数学模型表达式为：
[0012][0013]其中，v
i
表示逆变器交流侧输出电压，v
c
表示负载侧输出电压，i
k
表示逆变器交流侧输出电流，i
j
表示负载侧输出电流；L
f
表示滤波电感，C
f
表示滤波电容。
[0014]进一步地，所述离散时间模型的表达式为：
[0015]x(k+1)＝A
q
x(k)+B
q
v
i
(k)+B
dq
i
j
(k)
[0016]其中，T
s
表示采样时间间隔，τ表示时间常数，x(k)表示采样k时刻的负载侧输出电压，x(k+1)表示预测k+1时刻负载侧输出电压，v
i
(k)表示采样k时刻的逆变器交流侧输出电压，i
j
(k)表示采样k时刻的负载侧输出电流。
[0017]进一步地，，所述电压预测控制代价函数的表达式为：
[0018][0019]其中，表示输出交流参考电压经克拉克变换得到α、β下的分量，v
cα
、v
cβ
表示预测下一时刻负载侧输出电压经克拉克变换得到α、β下的分量。
[0020]进一步地，，所述开关代价函数的表达式为：
[0021][0022]其中，f
igbt(i)
表示逆变器交流侧输出电压为v
i
时，第i个开关器件的开关频率，N表示开关器件个数，表示N个开关器件的平均开关频率，max(f
igbt(i)
)表示第i个开关器件的最大开关频率。
[0023]进一步地，，所述谐波代价函数的表达式为：
[0024][0025]其中，u
h
(k)表示第k次谐波幅值，通过对负载侧输出电压v
c
进行DFT计算得出，M为谐波次数。
[0026]进一步地，，所述多目标预测控制代价函数表达式为：
[0027]g
min
＝λ1g
f
+λ2g
v
+λ3g
h
[0028]其中，λ1、λ2、λ3表示权重因子，且λ1+λ2+λ3＝1，权重因子取值λ1、λ2、λ3∈(0,1)。
[0029]进一步地，所述设置约束条件的表达式为：
[0030][0031]其中，f
max
表示单个开关器件频率的最大值，f
min
表示单个开关器件频率最小值，g
hmax
表示最大总谐波含量值，g
vmax
表示电压预测控制值与参考值偏差最大值。
[0032]进一步地，所述对所述多目标预测控制代价函数g
min
进行求解，获取所述多目标预测控制代价函数的目标值，具体包括：
[0033]1)初始化所述NSGA
‑
III算法中规模为N的父代种群Pt，N是种群大小；
[0034]2)交叉、变异生成子代种群Qt，父群和子群进行合并生成2N的种群Rt＝Qt+Pt；
[0035]3)对新的种群Rt进行快速非支配排序，得到非支配集，然后基于参考点与非支配集关联，选择目标的个体进行下一代的父代种群；
[0036]4)继续重复1)2)步骤，直到算法达到最大遗传代数时，结束迭代过程，生成g
min
值为目标值。
[0037]进一步地，所述基于所述多目标预测控制代价函数的目标值，获取所述逆变器的目标控制脉冲，作用于所述逆变器，实现所述逆变器的谐波优化控制，包括：
[0038]所述基于所述多目标预测控制代价函数的目标值，获取下一时刻所述负载侧输出电压的目标值；
[0039]基于所述下一时刻所述负载侧输出电压的目标值，获取所述逆变器的目标控制脉冲，作用于所述逆变器，实现所述逆变器的谐波优化控制。
[0040]通过本专利技术提供的一种基于台区互联装置的光储离网运行谐波优化控制方法，通过预测下一时刻的负载侧的输出电压，以及下一时刻负载侧输出电压与交流参考电压、逆变器开关器件开关状态及谐波的关系，通过构建多目标预测控制代价函数，使用NSGA
‑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于台区互联装置的光储离网运行谐波优化控制方法，其特征在于，所述方法包括：步骤一：建立逆变器的数学模型，包含逆变器交流侧输出电压v
i
、逆变器交流侧输出电流i
k
、负载侧输出电压v
c
、负载侧输出电流i
j
；步骤二：基于所述逆变器的数学模型，获取所述数学模型的离散时间模型；其中，所述离散时间模型用于预测下一时刻所述负载侧的输出电压；步骤三：基于所述离散时间模型，构建预测电压控制代价函数g
v
、开关代价函数g
f
、谐波代价函数g
h
；步骤四：基于所述电压预测控制代价函数g
v
、所述开关代价函数g
f
、所述谐波代价函数g
h
，构建多目标预测控制代价函数g
min
；步骤五：采用NSGA
‑
III第三代非支配排序遗传算法，设置约束条件，对所述多目标预测控制代价函数g
min
进行求解，获取所述多目标预测控制代价函数的目标值；步骤六：基于所述多目标预测控制代价函数的目标值，获取所述逆变器的目标控制脉冲，作用于所述逆变器，实现所述逆变器的谐波优化控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述逆变器的数学模型表达式为：其中，v
i
表示逆变器交流侧输出电压，v
c
表示负载侧输出电压，i
k
表示逆变器交流侧输出电流，i
j
表示负载侧输出电流，L
f
表示滤波电感，C
f
表示滤波电容。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离散时间模型的表达式为：x(k+1)＝A
q
x(k)+B
q
v
i
(k)+B
dq
i
j
(k)其中，T
s
表示采样时间间隔，τ表示时间常数，x(k)表示采样k时刻的负载侧输出电压，x(k+1)表示预测k+1时刻负载侧输出电压，v
i
(k)表示采样k时刻的逆变器交流侧输出电压，i
j
(k)表示采样k时刻的负载侧输出电流。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电压预测控制代价函数的表达式为：其中，表示输出交流参考电压经克拉克变换得到α、β下的分量，v
cα
、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王铮，刘尚科，肖艳利，刘小敏，白斌，刘媛媛，孙赓，白春叶，赵瑞，苟瑞欣，万晔，
申请(专利权)人：国网宁夏电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：