[发明专利]光伏离网逆变器系统的多目标寻优方法

说明书

本发明提供了一种光伏离网逆变器系统的多目标寻优方法，属于电力电子技术领域。包括：以效率、功率密度、特殊成本和开关管预测寿命最大化为目标函数，建立多目标优化模型1；利用改进的NSGA‑III算法并归一化得到四维Pareto前沿；以技术优势和利润最大化建立多目标优化模型2；快速非支配排序后得到二维Pareto前沿；根据需要选择实施方案。本发明的多目标寻优方法，不仅能快速得到完整的Pareto前沿，避免最优解的丢失，而且能全面评价系统中不同目标的性能，更符合实际，同时能有效地解决四维目标Pareto前沿不可视化的问题，从而便于直观的比较不同目标的性能。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及光伏离网逆变器系统的多目标寻优方法，尤其涉及一种基于改进NSGA-III算法的光伏离网逆变器系统的多目标寻优方法。

背景技术

由于全球能源危机和气候变暖的影响，太阳能越来越受到人们的关注和重视。光伏逆变器作为光伏发电系统能量转换的核心，其性能不仅影响整个光伏发电系统是否能够高效稳定、安全可靠地运行，同时也是决定整个系统使用寿命的主要因素。近年来，光伏逆变器系统的转换效率已提高到98％以上，在此基础上，人们极力追求更高的功率密度、系统寿命和更低的成本。

然而上述光伏逆变器的性能指标往往是互相冲突的，无法同时满足所有性能指标最好，因此，我们需要很好地平衡上述性能指标，化解冲突，找到一组Pareto最优解。为此很多专家学者提出不同的解决方法：

题为“Multiobjective Optimal Design of Photovoltaic Synchrono-us BoostConverters Assessing Efficiency，Reliability，and Cost Sav-ings”(G.Adinolfi，G.Graditi，P.Siano and A.Piccolo，IEEE Transa-ctions on Industrial Informatics，vol.11，no.5，pp.1038-1048，Oct.2015)(光伏同步升压转换器中关于评估效率、可靠性和成本节省的多目标优化设计G.Adinolfi，G.Graditi，P.Siano and A.Piccolo，IEEE工业信息学报，2015年第11卷第5期第1038-1048页)的文章采用NSGA-II算法对系统的效率、可靠性、成本三个指标进行寻优，从而得到效率-可靠性-成本的Pareto前沿。但是，该解决方法存在以下不足：

1)没有考虑系统中至关重要的体积指标；

2)仅仅通过MIL-HDBK-217手册来评估系统的可靠性，较为简单粗糙；

中国发明专利公开说明书CN105243432B于2018年10月12日公开的《基于NSGA-III的UPFC选址和容量多目标配置方法》，采用NSGA-III算法对UPFC的安装位置和容量进行优化，从而得到对应优化目标的Pareto前沿。但是，该解决方法存在以下不足：

1)随机产生初始种群，造成Pareto前沿的收敛速度变慢，并可能丢失Pareto最优解；

2)没有排除编码方式的不同对Pareto前沿的收敛速度的影响；

3)仅仅得到Pareto前沿，当优化目标大于3时，无法解决此时Pareto前沿的不可视化问题，更无法直观的权衡不同优化目标的性能。

发明内容

本发明针对现有光伏逆变器的多目标优化方法中考虑性能指标较少，部分性能计算简单以及NSGA-III算法收敛速度受初始种群和编码方式影响的不足，提出了一种采用NSGA-III算法的基于改进NSGA-III算法的光伏离网逆变器系统的多目标寻优方法，以解决现有技术中存在的上述问题。

本发明的目的是这样实现的，本发明提供了一种光伏离网逆变器系统的多目标寻优方法，所述光伏离网逆变器系统包括直流电压源，三相三电平ANPC逆变电路，滤波电路和负载；