一种船用光伏发电系统电能质量自适应提升系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及光伏发电领域，具体公开了一种船用光伏发电系统电能质量自适应提升系统及方法，所述系统包括：所述系统包括逆变控制子系统、粒子群多目标优化模块和功率分配模块；逆变控制子系统由功率外环PI控制和电流内环PI控制组成，用于进行平抑并网功率波动的协调控制；所述粒子群多目标优化模块用于构建以三相电压不平衡度最小f

【技术实现步骤摘要】
一种船用光伏发电系统电能质量自适应提升系统及方法


[0001]本专利技术涉及光伏发电领域，具体是一种船用光伏发电系统电能质量自适应提升系统及方法。

技术介绍

[0002]船作为一种重要的水上交通工具已经有几千年的历史了，早期的船由于制造水平有限都是用人工划桨驱动，随着制造水平的不断进步，慢慢的出现了动力船，比如蒸汽驱动或柴油驱动，大大的提高了船的使用效率。随着技术的进步，船的功能也逐渐增多，而不单纯是一个运输的工具。现在，大部分船上配备了一些用电设备，这些设备主要是通过在船上装置发电机组来实现，但发电机组也是高耗能设备，一般使用柴油或汽油作为燃料，在使用过程中会排出大量的污染物，这对坏境是一种污染，而且一旦发电机出现故障，将会导致用电设备无法使用。
[0003]然而船舶在航行过程中能接受到较强的太阳光辐射，太阳能作为一种可再生的清洁能源在很多领域得到了广泛的应用，将太阳能应用于船舶发电可以很好解决污染的问题，但是太阳能发电存在受限环境因素导致其输出功率表并不稳定，尤其在海上环境更加复杂，这就导致其电能质量较差。
[0004]中国专利CN 113162110A公开了一种基于船舶上加装并网型太阳能光伏发电系统，太阳能光伏组件利用太阳能对其的光生伏特效应产生直流电源，之后通过逆变器将直流电转变为船舶所需的三相交流电后经过光伏并网柜作为太阳能光伏发电系统的总输出端口并入至船舶主电站,并由船舶电网输送给船舶负载使用；虽可有效的减少船舶燃油机发电机的运行使用,并可利用船舶主甲板露天部分非操作区域灵活布置太阳能光伏组件串，从而减少太阳能光伏组件设备所产生电力总额的损失，但是阳能发电存在受限环境因素导致其输出功率表并不稳定，基于此，需优化改进处理；又如中国专利文献CN111987990A公开了一种船舶太阳能光伏发电保障系统，它包括有与外控电路连接的火灾报警电路以及温度检测电路，火灾报警电路安装在船舶动力室内，温度检测电路安装在光伏板底部，火灾报警电路由红外发射管、红外接收管、压电喇叭以及报警模块构成，温度检测电路由温度传感器与检测电路构成,采用本方案后的布局合理、可以有效增加光伏发电安全系数，对光伏发电的安全进行有效保障，但还是不能解决本专利技术的技术问题。
[0005]综上所述,为了解决上述问题，本专利技术提供了一种船用光伏发电系统电能质量自适应提升系统及方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种船用光伏发电系统电能质量自适应提系统及方法，采用粒子群多目标优化模块构建以三相电压不平衡度最小f
VOL
和并网电流总畸变率最小f
H
的多目标优化函数，通过粒子群算法求解并网无功功率、有功功率、滤波电感和滤波电容之间的非线性函数优化问题，获得下一时刻船用光伏并网系统最佳无功功率、有功功率、滤波电
感和滤波电容，引入功率分配模块，计算功率分配数值，修正光伏系统逆变器并网控制参数，实现船用光伏并网侧电能质量的自适应提升。
[0007]直接实时修正船用光伏逆变器控制的运行参数，提升光伏并网侧电能质量，简化控制系统，有利于节约成本、提高系统的额鲁棒性，使光伏并网系统更适应复杂多变的船舶环境。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种船用光伏发电系统电能质量自适应提升系统，所述系统包括逆变控制子系统、粒子群多目标优化模块和功率分配模块；
[0009]逆变控制子系统：用于进行平抑并网功率波动的协调控制；
[0010]粒子群多目标优化模块：所述粒子群多目标优化模块用于构建以三相电压不平衡度最小f
PV
和并网电流总畸变率最小f
H
的多目标优化函数，通过粒子群算法求解并网无功功率、有功功率、滤波电感和滤波电容之间的非线性函数优化问题，获得下一时刻船用光伏并网系统最佳无功功率、有功功率、滤波电感和滤波电容；
[0011]功率分配模块，所述功率分配模块用于进行功率分配数值，修正光伏系统逆变器并网控制参数。
[0012]作为本专利技术所述的一种优选实施方案，所述逆变控制子系统由功率外环PI控制和电流内环PI控制组成，所述逆变控制子系统由功率外环PI控制和电流内环PI控制组成。采用阶跃响应不变法，根据系统的信号采集频率，将光伏并网功率最大变化速率离散为光伏逆变器输入功率的阶跃上限。根据三相PWM光伏逆变器数学模型，构建以功率为外环、电流为内环的双环控制策略。
[0013]作为本专利技术所述的一种优选实施方案，所述粒子群多目标优化模块采用粒子群优化算法，搜寻非劣解集并保存在Pareto最优解集中；根据上述搜索到的最优解集，获得该工况下最佳光伏并网无功功率、有功功率、滤波电感和滤波电容。
[0014]作为本专利技术所述的一种优选实施方案，所述功率分配模块根据多目标函数求解结果计算功率分配数值，实时修改逆变器并网控制功率外环的参考有功功率和无功功率；构建以三相电压不平衡度最小和并网电流总畸变率最小的多目标优化函数；接着信息采集，采集光伏、并网侧功率机和电压信信息；接着通过粒子群算法求解并网无功功率、有功功率、滤波电感和滤波电容之间的非线性函数优化问题，获得下一时刻船用光伏并网系统最佳无功功率、有功功率、滤波电感和滤波电容；依据上述步骤计算功率分配数值，修正光伏系统逆变器并网控制参数；依据控制参数，实时修正系统的运行参数。
[0015]一种船用光伏发电系统电能质量自适应提升方法，所述方法包括如下步骤：
[0016]S100:构建以三相电压不平衡度最小和并网电流总畸变率最小的多目标优化函数；
[0017]S200:信息采集，采集光伏、并网侧功率机和电压信信息；
[0018]S300:通过粒子群算法求解并网无功功率、有功功率、滤波；
[0019]电感和滤波电容之间的非线性函数优化问题，获得下一时刻船用光伏并网系统最佳无功功率、有功功率、滤波电感和滤波电容；
[0020]S400:依据上述步骤计算功率分配数值，修正光伏系统逆变器并网控制参数；
[0021]S500：依据控制参数，实时修正系统的运行参数。
[0022]作为本专利技术所述的一种优选实施方案，所述S200中以三相电压不平衡度最小和并
网电流总畸变率最小的多目标优化函数如下：
[0023][0024]其中，f
VOL
为三相电压不平衡度函数；f
H
为并网电流总畸变率函数；U
a，b，c
分别为并网侧三相电压；P
ref
、P
ref
‑
max
分别为逆变器有功功率参考值和最大值；Q
ref
、Q
ref
‑
max
分别为逆变器无功功率参考值和最大值；P
load
、P
load
‑
max
分别为船用负荷这一刻消耗总功率和功率最大值；P
PV
为光伏阵列输出功率、P
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用光伏发电系统电能质量自适应提升系统，其特征在于，所述系统包括逆变控制子系统、粒子群多目标优化模块和功率分配模块；逆变控制子系统，用于进行平抑并网功率波动的协调控制；粒子群多目标优化模块，所述粒子群多目标优化模块用于构建以三相电压不平衡度最小f
VOL
和并网电流总畸变率最小f
H
的多目标优化函数；通过粒子群算法求解并网无功功率、有功功率、滤波电感和滤波电容之间的非线性函数优化问题，获得下一时刻船用光伏并网系统最佳无功功率、有功功率、滤波电感和滤波电容；功率分配模块，所述功率分配模块用于进行功率分配数值，修正光伏系统逆变器并网控制参数。2.根据权利要求1所述的一种船用光伏发电系统电能质量自适应提升系统，其特征在于，所述逆变控制子系统由功率外环PI控制和电流内环PI控制组成，所述逆变控制子系统由功率外环PI控制和电流内环PI控制组成。3.根据权利要求1所述的一种船用光伏发电系统电能质量自适应提升系统，其特征在于，所述粒子群多目标优化模块采用粒子群优化算法，搜寻非劣解集并保存在Pareto最优解集中。4.根据权利要求3所述的一种船用光伏发电系统电能质量自适应提升系统，其特征在于，根据搜索到的最优解集，获得该工况下最佳光伏并网无功功率、有功功率、滤波电感和滤波电容。5.根据权利要求1所述的一种船用光伏发电系统电能质量自适应提升系统，其特征在于，所述功率分配模块根据多目标函数求解结果计算功率分配数值，实时修改逆变器并网控制功率外环的参考有功功率和无功功率。6.一种基于权利要求1
‑
5所述的船用光伏发电系统电能质量自适应提升方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S100:构建以三相电压不平衡度最小和并网电流总畸变率最小的多目标优化函数；S200:信息采集，采集光伏、并...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱爰超，任浩荣，凌子乔，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：