本發(fā)明涉及電力電子，具體涉及一種光伏儲能逆變器的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代能源管理系統(tǒng)中，光伏儲能逆變器的控制系統(tǒng)是一個關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，主要用于管理和優(yōu)化太陽能光伏系統(tǒng)與電池儲能系統(tǒng)之間的能量流動，以確保能源系統(tǒng)的高效運(yùn)行。然而，現(xiàn)有技術(shù)面臨著諸多挑戰(zhàn)，現(xiàn)有的光伏儲能逆變器控制方法通常能夠在穩(wěn)定的條件下有效工作，但在遇到外界不可預(yù)知因素時，如電網(wǎng)電壓或頻率的波動、本地負(fù)荷需求的突然變化等，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率往往難以得到保障。這些問題不僅影響了逆變器的正常工作，還會對整個系統(tǒng)的能效比和能量轉(zhuǎn)換效率造成不利影響。

2、為了解決這些問題，研究人員正在開發(fā)動態(tài)補(bǔ)償和優(yōu)化調(diào)度的技術(shù)方案，以在保障電力供應(yīng)穩(wěn)定的同時，盡可能提高光伏儲能系統(tǒng)的工作效能和經(jīng)濟(jì)效益。此外，在控制策略方面，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)開始采用先進(jìn)的預(yù)測算法和技術(shù)，以減少因外界因素變化而導(dǎo)致的整體運(yùn)行性能損失，然而，盡管這些改進(jìn)措施有所幫助，但現(xiàn)有技術(shù)仍然難以在面對復(fù)雜和多變的環(huán)境時，確保系統(tǒng)始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。因此，如何精準(zhǔn)且智能地適應(yīng)這些不可預(yù)見的因素變化，以提升光伏儲能系統(tǒng)的整體轉(zhuǎn)換效率，仍然是一項重要而具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種光伏儲能逆變器的控制系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)難以在面對復(fù)雜和多變的環(huán)境時，確保系統(tǒng)始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種光伏儲能逆變器的控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

3、最大功率點(diǎn)跟蹤模塊，用于在光伏儲能逆變器接收到電力輸入信號后調(diào)整光伏板的輸出，優(yōu)化能量采集；

4、與最大功率點(diǎn)跟蹤模塊連接的動態(tài)調(diào)節(jié)模塊，用于基于實(shí)時監(jiān)測的電網(wǎng)波動和負(fù)載變化參數(shù)，動態(tài)調(diào)節(jié)逆變器的輸出頻率與電壓，實(shí)現(xiàn)電能的高效轉(zhuǎn)化和匹配；

5、與動態(tài)調(diào)節(jié)模塊連接的閉環(huán)反饋模塊，用于持續(xù)調(diào)整逆變器的輸出參數(shù)，直至達(dá)到預(yù)設(shè)的能量轉(zhuǎn)換效率閾值；

6、其中，所述動態(tài)調(diào)節(jié)模塊基于實(shí)時監(jiān)測的電網(wǎng)波動和負(fù)載變化參數(shù)，動態(tài)調(diào)節(jié)逆變器的輸出頻率與電壓包括基于當(dāng)前電網(wǎng)頻率獲取電網(wǎng)波動數(shù)據(jù)，依據(jù)當(dāng)前負(fù)載功耗獲取負(fù)載變化參數(shù)，調(diào)整逆變器輸出以確保電網(wǎng)與負(fù)載匹配，執(zhí)行電能轉(zhuǎn)化效率評估并根據(jù)需要更新逆變器輸出參數(shù)；

7、所述閉環(huán)反饋模塊持續(xù)調(diào)整逆變器的輸出參數(shù)，直至達(dá)到預(yù)設(shè)的能量轉(zhuǎn)換效率閾值包括定期收集輸出頻率與電壓的變化數(shù)據(jù)并傳輸至控制中心評估轉(zhuǎn)換過程的有效性，如果評估發(fā)現(xiàn)輸出的實(shí)際能量轉(zhuǎn)換效率低于預(yù)先定義的目標(biāo)水平，則激活反饋控制機(jī)制以修正，控制程序基于偏差值的大小計算相應(yīng)的校正信號，并將該信號應(yīng)用于輸出參數(shù)調(diào)整之中，連續(xù)測量調(diào)整后的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)直至檢測到轉(zhuǎn)換效率等于或者超出設(shè)定的基準(zhǔn)為止，在達(dá)到了既定的轉(zhuǎn)換效率閾值之后監(jiān)控是否存在進(jìn)一步提高空間并準(zhǔn)備下一周期內(nèi)的再調(diào)節(jié)操作。

8、優(yōu)選的，所述最大功率點(diǎn)跟蹤模塊在光伏儲能逆變器接收到電力輸入信號后調(diào)整光伏板的輸出，優(yōu)化能量采集包括：

9、監(jiān)測光伏板的輸出電流和電壓以獲取實(shí)際功率值；

10、將所述實(shí)際功率值與預(yù)先設(shè)定的最大功率點(diǎn)值進(jìn)行比較；

11、基于比較結(jié)果，調(diào)整光伏板的工作點(diǎn)以接近或到達(dá)最大功率點(diǎn)，其中，通過調(diào)節(jié)逆變器的控制參數(shù)δv和δi，使得光伏板的工作點(diǎn)逐漸接近或到達(dá)最大功率點(diǎn)，具體為：

12、δv＝vmppt-vpv；

13、δi＝imppt-ipv；

14、逆變器將通過增大或減小工作電壓vpv和電流ipv以逼近vmppt和imppt值，直至實(shí)現(xiàn)最大功率輸出；

15、持續(xù)掃描環(huán)境條件變化并對光伏板的運(yùn)行狀態(tài)做出相應(yīng)調(diào)優(yōu)；

16、依據(jù)調(diào)優(yōu)后所處的條件下新的最大功率點(diǎn)再次調(diào)整工作參數(shù)，以維持光伏系統(tǒng)運(yùn)行在最佳性能水平。

17、優(yōu)選的，所述持續(xù)掃描環(huán)境條件變化并對光伏板的運(yùn)行狀態(tài)做出相應(yīng)調(diào)優(yōu)，依據(jù)調(diào)優(yōu)后所處的條件下新的最大功率點(diǎn)再次調(diào)整工作參數(shù)包括：

18、持續(xù)監(jiān)測環(huán)境條件的變化，并通過以下函數(shù)對光伏板的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時調(diào)優(yōu)：

19、popt＝ηsys×g×a×cos(θ)；

20、其中，popt指的是優(yōu)化后的功率輸出，ηsys為系統(tǒng)效率，g為太陽輻照度，a為光伏板面積，θ為光伏板的入射角度。隨著光照強(qiáng)度g和溫度的變化，逆變器將自動調(diào)節(jié)光伏板的工作點(diǎn)，以保持接近最大功率輸出狀態(tài)；

21、依據(jù)上述調(diào)優(yōu)后的運(yùn)行條件，重新確定新的最大功率點(diǎn)，并再一次調(diào)整逆變器的工作參數(shù)vpv和ipv以維持光伏系統(tǒng)的最佳性能水平，此過程通過閉環(huán)控制反饋機(jī)制實(shí)現(xiàn)，確保光伏儲能系統(tǒng)在動態(tài)環(huán)境下始終以最高效率運(yùn)行，最大化能量采集和轉(zhuǎn)化率。

22、優(yōu)選的，所述動態(tài)調(diào)節(jié)模塊調(diào)整逆變器輸出以確保電網(wǎng)與負(fù)載匹配包括：

23、引入比例-積分-微分控制器來調(diào)整逆變器的輸出電壓vinv和頻率finv，以匹配電網(wǎng)頻率和負(fù)載需求，具體公式為：

24、

25、e(t)＝pload(t)-pinv(t)，

26、其中，pload(t)為當(dāng)前時刻的負(fù)載功率，t為時刻，pinv(t)表示的是在當(dāng)前時刻t逆變器的輸出功率，ef(t)＝δfgrid為電網(wǎng)頻率偏差，kp、ki、kd分別為pid控制器的比例、積分、微分系數(shù)。

27、優(yōu)選的，所述動態(tài)調(diào)節(jié)模塊執(zhí)行電能轉(zhuǎn)化效率評估并根據(jù)需要更新逆變器輸出參數(shù)包括：

28、利用實(shí)時效率計算模塊，基于輸入功率pin和輸出功率pout計算當(dāng)前逆變器的電能轉(zhuǎn)化效率ηinv，當(dāng)效率低于預(yù)設(shè)閾值時，自動更新逆變器的控制參數(shù)vinv和finv，具體公式為：

29、

30、其中，ηinv(t)為當(dāng)前逆變器的電能轉(zhuǎn)化效率，t為時刻，pin(t)為逆變器的輸入功率，pout(t)為輸出功率，當(dāng)ηinv(t)低于設(shè)定閾值ηthreshold時，調(diào)整逆變器輸出參數(shù)，提高能量轉(zhuǎn)化效率。

31、優(yōu)選的，所述閉環(huán)反饋模塊定期收集輸出頻率與電壓的變化數(shù)據(jù)并傳輸至控制中心評估轉(zhuǎn)換過程的有效性包括：

32、引入基于小波變換的數(shù)據(jù)分析方法，對輸出頻率fout(t)和輸出電壓vout(t)變化數(shù)據(jù)進(jìn)行時間-頻率分析，精確捕捉電能轉(zhuǎn)換過程中的瞬態(tài)擾動和諧波特性，具體公式為：

33、

34、其中，wf(τ,s)是輸出頻率數(shù)據(jù)的連續(xù)小波變換結(jié)果，t是時刻，ψ為母小波函數(shù)，τ和s分別代表時間位移和平移尺度參數(shù)。

35、優(yōu)選的，所述閉環(huán)反饋模塊如果評估發(fā)現(xiàn)輸出的實(shí)際能量轉(zhuǎn)換效率低于預(yù)先定義的目標(biāo)水平，則激活反饋控制機(jī)制以修正包括：

36、通過建立能量轉(zhuǎn)換效率模型，利用卡爾曼濾波器對實(shí)際能量轉(zhuǎn)換效率ηreal進(jìn)行預(yù)測和修正，具體公式為：

37、ηreal(t|t-1)＝ηreal(t-1)+k(t)[ηmeasured(t)-ηreal(t-1)]

38、

39、其中，ηmeasured(t)是當(dāng)前時刻測得的效率值，t是時刻，ηreal(t∣t-1)是經(jīng)過卡爾曼濾波器修正后的實(shí)際效率值，k(t)是卡爾曼增益，p(t∣t-1)是估計誤差協(xié)方差，r為測量噪聲協(xié)方差。

40、優(yōu)選的，所述閉環(huán)反饋模塊控制程序基于偏差值的大小計算相應(yīng)的校正信號，并將該信號應(yīng)用于輸出參數(shù)調(diào)整之中包括：

41、采用模糊邏輯控制來處理偏差值δη，并生成相應(yīng)的校正信號u(t)，具體公式為：

42、u(t)＝fuzzy(δη，δη′)，

43、其中，u(t)是控制程序生成的校正信號，t是時刻，fuzzy是模糊邏輯控制器的函數(shù)，δη是效率偏差，δη′是偏差變化率；

44、模糊邏輯控制器以效率偏差δη和偏差變化率δη′作為輸入，輸出校正信號u(t)來調(diào)整逆變器的輸出參數(shù)vout(t)和fout(t)。

45、優(yōu)選的，所述閉環(huán)反饋模塊連續(xù)測量調(diào)整后的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)直至檢測到轉(zhuǎn)換效率等于或者超出設(shè)定的基準(zhǔn)為止包括：

46、引入連續(xù)監(jiān)督學(xué)習(xí)機(jī)制，通過實(shí)時監(jiān)測調(diào)整結(jié)果，自動調(diào)整控制策略，確保能量轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)定在目標(biāo)水平以上，具體公式為：

47、

48、其中，ηreal(t)為當(dāng)前時刻t的實(shí)際能量轉(zhuǎn)換效率，t為時刻，ηthreshold為預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)效率，adjust?strategy(ηreal,u(t))為調(diào)整策略函數(shù)，如果測得的實(shí)際能量轉(zhuǎn)換效率ηreal(t)大于或等于預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)效率ηthreshold，則根據(jù)當(dāng)前實(shí)際效率和控制信號u(t)對控制策略進(jìn)行調(diào)整，確保系統(tǒng)性能保持在或超出預(yù)期目標(biāo)，如果沒有達(dá)到目標(biāo)，則自動調(diào)整控制策略以優(yōu)化輸出。

49、優(yōu)選的，所述閉環(huán)反饋模塊在達(dá)到了既定的轉(zhuǎn)換效率閾值之后監(jiān)控是否存在進(jìn)一步提高空間并準(zhǔn)備下一周期內(nèi)的再調(diào)節(jié)操作包括：

50、利用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，以在下一周期內(nèi)找到可能的更優(yōu)參數(shù)配置。遺傳算法通過模擬自然選擇過程，探索參數(shù)空間中的全局最優(yōu)解，具體公式為：

51、

52、其中，ηopt為優(yōu)化后的能量轉(zhuǎn)換效率，vout表示輸出電壓fout表示輸出頻率，表示實(shí)際能量轉(zhuǎn)換效率ηreal(t)表示實(shí)際能量轉(zhuǎn)換效率，ηthreshold為基準(zhǔn)效率，f為目標(biāo)函數(shù)；

53、遺傳算法通過進(jìn)化選擇、交叉和變異操作，尋找輸出電壓vout和頻率fout的最優(yōu)組合，使能量轉(zhuǎn)換效率ηopt最大化。

54、由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明具有如下有益效果：

55、該光伏儲能逆變器的控制系統(tǒng)，通過最大功率點(diǎn)跟蹤模塊在光伏儲能逆變器接收到電力輸入信號后調(diào)整光伏板的輸出，優(yōu)化能量采集，動態(tài)調(diào)節(jié)模塊，基于實(shí)時監(jiān)測的電網(wǎng)波動和負(fù)載變化參數(shù)，動態(tài)調(diào)節(jié)逆變器的輸出頻率與電壓，實(shí)現(xiàn)電能的高效轉(zhuǎn)化和匹配，閉環(huán)反饋模塊持續(xù)調(diào)整逆變器的輸出參數(shù)，直至達(dá)到預(yù)設(shè)的能量轉(zhuǎn)換效率閾值，能夠在電網(wǎng)電壓或頻率波動及本地負(fù)荷需求變化等不可預(yù)見因素下，顯著提高光伏儲能逆變器控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，大幅提升光伏儲能系統(tǒng)的整體能量轉(zhuǎn)換效率，能夠根據(jù)實(shí)時監(jiān)測的數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，確保系統(tǒng)能夠靈活應(yīng)對復(fù)雜和多變的環(huán)境變化，始終保持在最佳運(yùn)行狀態(tài)，提升了光伏儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，減少了運(yùn)行成本，解決了難以在面對復(fù)雜和多變的環(huán)境時，確保系統(tǒng)始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài)的問題，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)且智能地適應(yīng)這些不可預(yù)見的因素變化，以提升光伏儲能系統(tǒng)的整體轉(zhuǎn)換效率。