【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统的，具体为一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法及系统。
技术介绍
1、充分利用太阳能发电有利于降低二氧化碳和其他污染物的排放，助力“双碳”目标的达成。与集中式光伏发电方式不同，分布式光伏发电可以深入负荷中心，实现就地消纳，减小电能在传输过程中的损耗，具有更优越的节能效果。分布式光伏并网需通过并网逆变器实现。实际应用中，在容量较大的场合，通常采用双级式三相并网逆变器。其拓扑构成包括由dc/dc构成的前级和三相dc/ac构成的逆变级。前者实现光伏组件输出直流电压的幅值变换和光伏发电最大功率点跟踪功能；后者则实现直流母线电压的无静差调节和三相并网电流波形和相位的准确跟踪。从逆变级的控制目标实现的方法上来看，直流母线电压调节通常采用pi控制；而对于三相并网电流跟踪控制可以采用基于电网电压定向的矢量控制，即：首先通过park变换将三相静止坐标系下的交流量变换为两相旋转坐标系下的直流量；再通过引入前馈解耦策略实现轴和轴的解耦；最后对轴矢量和轴矢量分别采用pi控制实现无静差调节。可以看出，逆变级控制功能的实现需要采用3个独立的pi控制器。由于pi控制器参数的选取对于被控系统的性能具有重要影响，因此有必要采用有利于获得最优参数的整定方法，从而使得被控系统的性能达到最优。但是，目前pi控制器参数的整定普遍采用经验整定法，难以保证控制效果达到最优。
2、鉴于现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种适用于分布式光伏发电双级式三相并网逆变器逆变级的多pi控制器参数优化整定方法。
1、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术解决的技术问题是：目前pi控制器参数的整定普遍采用经验整定法，难以保证控制效果达到最优。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法，其包括如下步骤，
4、建立三相静止坐标系下的电压方程，对电压方程进行park坐标变换，得到dq两相旋转坐标系下的模型；采用基于电网电压矢量定向的旋转坐标系，令dq两相旋转坐标系的d轴与电网电压矢量e重合，得到逆变器注入电网的瞬时有功功率和瞬时无功功率；采用pi控制器分别对轴电流和轴电流以及直流母线进行跟踪控制，基于d轴电流环和q轴电流环以及直流母线电压环的控制结构图，建立相应的闭环传递函数模型；确定被控系统的性能评价目标函数，通过近似处理将被控系统的性能评价目标函数的连续形式等效成离散形式；确定控制器参数优化的终止条件；采用布谷鸟搜索算法对d轴电流环和q轴电流环的两个pi控制器参数的最优值进行搜索，当最优值进行搜索后对直流母线电压外环的pi控制器参数的最优值进行搜索。
5、作为本专利技术所述的一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法的一种优选方案，其中：所述三相静止坐标系下的电压方程表示为，
6、
7、其中，ea、eb和ec表示电网侧三相电压，μa、μb和μc表示逆变器输出侧的三相电压，l表示滤波器电感，r表示等效电阻，ia、ib和ic表示逆变器并网电流，表示电流随时间的变化。
8、所述dq两相旋转坐标系下的模型表示为，
9、
10、其中，ed、eq表示电网电压的d轴和q轴分量，ud、uq为逆变器输出侧三相电压的d轴和q轴分量，id、iq为逆变器并网电流的d轴和q轴分量，ω为基波角频率。
11、对(2)进行拉普拉斯变化，得到，
12、
13、对(3)引入前馈补偿项进行解耦，得到，
14、
15、其中，s表示拉普拉斯算子，ed(s)、eq(s)表示ed、eq对应的拉氏变化，ud(s)、uq(s)表示ud、uq对应的拉氏变化，id(s)、iq(s)表示id、iq对应的拉式变换。
16、作为本专利技术所述的一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法的一种优选方案，其中：所述瞬时有功功率和瞬时无功功率表示为，
17、
18、其中，p为瞬时有功功率，q为瞬时无功功率。
19、作为本专利技术所述的一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法的一种优选方案，其中：所述建立相应的闭环传递函数模型包括，基于d轴电流环和q轴电流环的闭环传递函数模型表示为，
20、
21、
22、其中，表示d轴电流环的传递函数，giq(s)表示q轴电流环的传递函数，kp1、ki1表示d轴电流环的pi控制器参数，kp2、ki2为轴电流环的pi控制器参数，kpwm表示逆变器增益。
23、直流母线电压环的闭环传递函数模型表示为，
24、
25、其中，表示直流母线电压环的传递函数，kp3和ki3表示直流母线电压环的pi控制参数，udc_ref表示直流母线参考电压，cdc为直流母线电容。
26、作为本专利技术所述的一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法的一种优选方案，其中：所述性能评价目标函数表示为，
27、
28、其中，q表示性能指标值，ts表示调节时间，e(t)表示系统响应误差，u(t)表示控制器输出量，c1、c2表示权值。
29、所述离散形式表示为，
30、
31、其中，m表示仿真计算点数，δt表示仿真步长。
32、所述控制器参数优化的终止条件表示为，
33、
34、其中，qmax表示参数优化迭代过程中的最差解，qmin表示参数优化迭代过程中的最好解，ε表示预设精度。
35、作为本专利技术所述的一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法的一种优选方案，其中：所述布谷鸟算法包括，构建宿主个体向量x并确定搜索空间d，初始化宿主鸟巢发现概率pa。
36、初始化宿主群体规模n，并生成n个宿主鸟巢的初始位置xi(i＝1，2，..n)。
37、基于式10计算每个鸟巢的目标函数值，得到当前最优函数值。
38、基于lévy飞行更新表达式生成新的鸟巢位置，并计算目标函数值。
39、所述lévy飞行更新表达式表示为，
40、
41、其中，xit表示第i个鸟巢在第t代时的位置，a表示步长控制系数，⊙表示点乘，s表示服从lévy分布的随机步长，所述s表示为，
42、
43、其中，u、ν表示服从正太分布的随机数，β表示预设常数，u～n(0，σ2)，ν～n(0，1)，
44、比较本代最优函数值与上一代最优函数值，将好的结果作为本代最优解。
45、随机生成参数r∈[0,1]，生成参数后与宿主鸟巢发现概率pa进行比较。
46、作为本专利技术所述的一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法的一种优选方案，其中：所述进行比较包括，若r＞pa，则丢弃鸟巢位置，并采用局部随机飞行更新方式生成新的鸟巢位置，所述局部随机飞行更新表示为，
【技术保护点】
1.一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法，其特征在于：所述三相静止坐标系下的电压方程表示为，
3.如权利要求2所述的一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法，其特征在于：所述瞬时有功功率和瞬时无功功率表示为，
4.如权利要求3所述的一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法，其特征在于：所述建立相应的闭环传递函数模型包括，基于d轴电流环和q轴电流环的闭环传递函数模型表示为，
5.如权利要求4所述的一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法，其特征在于：所述性能评价目标函数表示为，
6.如权利要求5所述的一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法，其特征在于：所述布谷鸟算法包括，构建宿主个体向量X并确定搜索空间D，初始化宿主鸟巢发现概率Pa；
7.如权利要求6所述的一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法，其特征在于：所述进行比较包括，若r＞Pa，则丢弃鸟巢位置，并采用局部随机飞行更新方式生成新的鸟巢位置，所述局部随
8.一种采用如权利要求1～7任一所述的一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法的系统，其特征在于：包括坐标转换模块、PI控制器模块以及布谷鸟搜索算法模块；
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法，其特征在于：所述三相静止坐标系下的电压方程表示为，
3.如权利要求2所述的一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法，其特征在于：所述瞬时有功功率和瞬时无功功率表示为，
4.如权利要求3所述的一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法，其特征在于：所述建立相应的闭环传递函数模型包括，基于d轴电流环和q轴电流环的闭环传递函数模型表示为，
5.如权利要求4所述的一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法，其特征在于：所述性能评价目标函数表示为，
6.如权利要求5所述的一种基于布谷鸟搜索的光伏并网控制器设计方法，其特征在于：所述布谷鸟算法包括，构建宿主个体向量x并确定搜索空间d，初始化宿主鸟巢...
【专利技术属性】
技术研发人员：文贤馗，周科，张俊玮，何明君，付宇，肖小兵，蔡永翔，王扬，邓彤天，范强，王冕，于杨，姚浩，习伟，杨涛，曾鹏，张世海，叶远红，唐乾，林超，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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