我gydF4y2Ba 工程杂志gydF4y2Ba 2314 - 4912gydF4y2Ba 2314 - 4904gydF4y2Ba HindawigydF4y2Ba 10.1155 / 2020/7063243gydF4y2Ba 7063243gydF4y2Ba 评论文章gydF4y2Ba 优化的上网使用遗传算法对光伏逆变器应用程序gydF4y2Ba AmmousgydF4y2Ba 茴香酒gydF4y2Ba AlahdalgydF4y2Ba 阿gydF4y2Ba https://orcid.org/0000 - 0001 - 9099 - 8414gydF4y2Ba AmmousgydF4y2Ba KaicargydF4y2Ba 云gydF4y2Ba YoungSugydF4y2Ba 电气工程系gydF4y2Ba 各种gydF4y2Ba 嗯Al Qura大学gydF4y2Ba 麦加gydF4y2Ba 沙特阿拉伯gydF4y2Ba uqu.edu.sagydF4y2Ba 2020年gydF4y2Ba 30.gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 2020年gydF4y2Ba 2020年gydF4y2Ba 04gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba 2019年gydF4y2Ba 21gydF4y2Ba 02gydF4y2Ba 2020年gydF4y2Ba 30.gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 2020年gydF4y2Ba 2020年gydF4y2Ba 版权©2020茴香酒Ammous et al。gydF4y2Ba 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。gydF4y2Ba

电力逆变器优化设计的新方法对于上网光伏系统,利用遗传算法(GA)在本文中提供。采用非线性平均模型模型转换阶段为了准确评估和快速估算电力设备的功率损耗。滞环电流控制,保证quasi-sinusoidal输出电流应用于生成逆变器控制信号。太阳能逆变器的设计必须满足三个相互矛盾的目标,需要在同一时间进行了优化。事实上,目标是最大化转换器的效率,同时减少其大小和价格下电气约束。问题变量输出纹波电流和市场上的被动和主动组件(igbt /场效应管,二极管,电感)。NSGA-II(精英Nondominated排序遗传算法)是合适的情况下离散设计变量用于寻找最优帕累托的解决方案。它执行一个系统、高效开发数据库中搜索一组组件定义逆变器的最优结构。介绍的方法可以简化设计任务以来最好的解决方案依赖于市场上可用的组件并显著降低了制造商的上市时间。gydF4y2Ba

 阿卜杜勒阿齐兹国王科技城gydF4y2Ba 14-ENE2677-10gydF4y2Ba 1。介绍gydF4y2Ba

根据BP Statistical Review of World Energy) (gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba),全球能源需求在2018年增加了2.9%,年平均增长近两倍的需求在过去的十年里(+ 1.5% /年),自2010年以来最快的。在这个前所未有的增加,一个强劲增长全球可再生能源到电厂的集成已经记录(gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba]。因此,进步进步的可再生能源发电系统导致搜索解决方案来提高这些系统的性能,主要是利用电力半导体产业的巨大发展。事实上,电力电子在电力系统的核心,因为他们提供的技术源和负载之间能量的连续形式转换成替代或逆gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba]。最近,光伏电力生产越来越明显,因为它是一个非常有吸引力的方式产生能量的原因有几个,尤其是它的简单性和模块化。它几乎完全是在固体形式从光伏电池发电。是否一个发电厂和小于1 W或一个100兆瓦的发电,所需要的太阳能系统和负载之间的电子和电气组件。与其他能源相比,人类用来发电很长一段时间,PV是最灵活和模块化。大型光伏系统需要更多的电动公交车,保险丝,布线,但最重要的组件在太阳能电池板和负载电的电子组件,转换和过程:它是逆变器(gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

广泛采用一种方法对提高整个发电光伏系统性能升级转换器通过作用于自己的设计或在其控制策略或受益于优化算法为有效和常用的工具来获得最好的转换器(gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 16gydF4y2Ba]。遇到的设计、控制和性能问题在电力电子领域通常涉及多个目标的同时优化通常是在矛盾(例如,功率损耗和设计的同时最小化成本或卷)。为了解决冲突,这些病例中可以作为多目标优化问题制定。gydF4y2Ba

本文描述的方法设计的发电光伏逆变器优化效率和/或体积和/或价格,考虑到输出电流质量和活动设备的最高开关频率和基于商用组件。这种方法简化了优化解决方案的实现阶段,因为它是基于我们在市场上。gydF4y2Ba

第二部分强调了研究系统的建模过程,如图gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba,利用非线性平均模型与离散半导体器件和滞环电流控制。在第三部分,nondominated排序遗传算法NSGA-II以及调查方法用于确定最佳的解决方案。第四部分介绍了过程控制遗传算法与离散变量和定义了设计参数,限制,和健身的优化问题。然后,优化结果和解释提供了最后的结论。gydF4y2Ba

短时间光伏能量转换系统的概述。gydF4y2Ba

 2。DC / AC变换器建模gydF4y2Ba 2.1。非线性平均模型与离散半导体器件gydF4y2Ba

建模和动态仿真是必不可少的工具来分析、设计、控制和优化电力电子结构。平均技术用于模型功率转换器,因为它保证了精度和速度,必须满足两个标准建模时电力系统尤其是在处理多目标优化问题。电力电子器件的平均模型是一种简化的切换单元中常见的几位变换器拓扑gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 18gydF4y2Ba]。功率半导体器件的非线性影响不包括在大多数的平均模型,因为他们用理想开关代替半导体器件模型。考虑到平均建模的令人不满意的状况,努力进行中给出的平均模型(gydF4y2Ba 19gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 21gydF4y2Ba]。因此,作者提出了一个先进的PWM-switch模型包括半导体器件非线性。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba 2(一个)gydF4y2Ba介绍了逆变器的腿和两个互补的建模晶体管(igbt或场效应管)由外部控制闸门信号和两个随心所欲的二极管。在图gydF4y2Ba 2 (b)gydF4y2Ba,电源转换器的等价表示腿使用平均模型。事实上,上层交换机替换为一个受控电压源gydF4y2Ba VgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 而较低的由受控电流源代替gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba1gydF4y2Ba给出的gydF4y2Ba (1)gydF4y2Ba VgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba =gydF4y2Ba UgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba egydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

(一)PWM-switch;(b)相应的平均模型。gydF4y2Ba

提出了非理想的平均模型的主要优势是提供准确的模拟值和可接受的成本损失。半导体功率损耗(gydF4y2Ba PgydF4y2Ba晶体管gydF4y2Ba和gydF4y2Ba PgydF4y2Ba二极管gydF4y2Ba)由传导和切换损失,考虑各种传导和切换时间来自开关电源设备的特点呈现在图gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba并且可以由(gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 21gydF4y2Ba]gydF4y2Ba (2)gydF4y2Ba PgydF4y2Ba 晶体管gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba lgydF4y2Ba VgydF4y2Ba tgydF4y2Ba TgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ρgydF4y2Ba TgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba −gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 不gydF4y2Ba −gydF4y2Ba tgydF4y2Ba rgydF4y2Ba −gydF4y2Ba tgydF4y2Ba rgydF4y2Ba rgydF4y2Ba +gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 脱gydF4y2Ba +gydF4y2Ba VgydF4y2Ba bgydF4y2Ba −gydF4y2Ba EgydF4y2Ba −gydF4y2Ba VgydF4y2Ba dgydF4y2Ba 3gydF4y2Ba TgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba EgydF4y2Ba +gydF4y2Ba VgydF4y2Ba dgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba TgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba lgydF4y2Ba +gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba RMgydF4y2Ba tgydF4y2Ba rgydF4y2Ba +gydF4y2Ba tgydF4y2Ba IRMgydF4y2Ba +gydF4y2Ba VgydF4y2Ba bgydF4y2Ba −gydF4y2Ba VgydF4y2Ba tgydF4y2Ba 3gydF4y2Ba TgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba −gydF4y2Ba VgydF4y2Ba bgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba TgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba RMgydF4y2Ba +gydF4y2Ba VgydF4y2Ba tgydF4y2Ba −gydF4y2Ba VgydF4y2Ba bgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba TgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba VgydF4y2Ba bgydF4y2Ba TgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba RMgydF4y2Ba +gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba lgydF4y2Ba tgydF4y2Ba rgydF4y2Ba rgydF4y2Ba −gydF4y2Ba tgydF4y2Ba IRMgydF4y2Ba +gydF4y2Ba EgydF4y2Ba +gydF4y2Ba VgydF4y2Ba dgydF4y2Ba −gydF4y2Ba VgydF4y2Ba tgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba TgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba lgydF4y2Ba tgydF4y2Ba rgydF4y2Ba vgydF4y2Ba +gydF4y2Ba VgydF4y2Ba tgydF4y2Ba TgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba lgydF4y2Ba tgydF4y2Ba rgydF4y2Ba vgydF4y2Ba +gydF4y2Ba EgydF4y2Ba +gydF4y2Ba VgydF4y2Ba dgydF4y2Ba +gydF4y2Ba VgydF4y2Ba lgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba TgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba lgydF4y2Ba +gydF4y2Ba XgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 队列gydF4y2Ba tgydF4y2Ba fgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba +gydF4y2Ba EgydF4y2Ba +gydF4y2Ba VgydF4y2Ba dgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba TgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba XgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 队列gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 队列gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

采用开关特性的PWM-switch (a)场效应晶体管和二极管开关时间。(b) IGBT在阻塞减刑。gydF4y2Ba

与gydF4y2Ba XgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 如果一个MOSFET晶体管gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 如果晶体管IGBTgydF4y2Ba (3)gydF4y2Ba PgydF4y2Ba 二极管gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba lgydF4y2Ba VgydF4y2Ba dgydF4y2Ba TgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba TgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba −gydF4y2Ba ρgydF4y2Ba TgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 不gydF4y2Ba −gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 脱gydF4y2Ba −gydF4y2Ba tgydF4y2Ba fgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba −gydF4y2Ba tgydF4y2Ba rgydF4y2Ba vgydF4y2Ba +gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 不gydF4y2Ba +gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba RMgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba TgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba VgydF4y2Ba lgydF4y2Ba +gydF4y2Ba VgydF4y2Ba lgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba −gydF4y2Ba VgydF4y2Ba dgydF4y2Ba tgydF4y2Ba rgydF4y2Ba rgydF4y2Ba −gydF4y2Ba tgydF4y2Ba IRMgydF4y2Ba +gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba RMgydF4y2Ba 6gydF4y2Ba TgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba VgydF4y2Ba bgydF4y2Ba −gydF4y2Ba VgydF4y2Ba tgydF4y2Ba tgydF4y2Ba rgydF4y2Ba rgydF4y2Ba −gydF4y2Ba tgydF4y2Ba IRMgydF4y2Ba +gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba lgydF4y2Ba VgydF4y2Ba dgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba TgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba tgydF4y2Ba fgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba −gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba RMgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba TgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba VgydF4y2Ba dgydF4y2Ba tgydF4y2Ba IRMgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

TgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba= 1 /gydF4y2Ba fgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba是开关频率。gydF4y2Ba

执行平均模型与离散半导体器件模拟,它是至关重要的,以确定每个组件的静态和动态特性。,模型参数的确定是使用半导体器件的技术数据表和基于研究开发(gydF4y2Ba 22gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

 2.2。滞环电流控制gydF4y2Ba

磁滞控制是一种最简单的非线性机制,确保自发电流调节电力系统(gydF4y2Ba 23gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 24gydF4y2Ba]。它将直接定义h桥拓扑的开关状态的跟踪输出电流gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba出gydF4y2Ba其参考gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba裁判gydF4y2Ba纹波电流与一个固定的值由Δ给出gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba。乐队由(分隔开的gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba裁判gydF4y2Ba±ΔgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba)称为磁滞带,任何违反这两个极限的结果在一个电源开关状态的变化从传导阻塞,反之亦然。图gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba揭示了这种控制策略的原理,准时gydF4y2Ba TgydF4y2Ba在gydF4y2Ba和关井时间gydF4y2Ba TgydF4y2Ba从gydF4y2Ba依赖于栅极电压的迹象gydF4y2Ba VgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 和输出电压gydF4y2Ba VgydF4y2Ba 出gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

滞环电流控制策略的原理。gydF4y2Ba

使用基于电路的磁滞控制模型并不构成任何问题,因为通用门的开关控制信号(高导电状态和低阻塞)。然而,这并非如此平均模型的开关在哪里监视责任周期。这种开发方法更详细地解释在gydF4y2Ba 25gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 26gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

 2.3。最高开关频率gydF4y2Ba

电源转换器最关键的参数之一是开关频率范围可以从几千赫至几兆赫(20 kHz-2 MHz)。一个高价值的减少相关的组件(如电感的大小,变压器、电阻器和电容器。另一方面,半导体器件的开关频率直接影响功耗(二极管、场效应管、igbt等),电感和电容元件,电磁干扰。gydF4y2Ba

此外,当讨论到半导体的开关频率,显然关心其内部温度因为这两个参数是相互依存的。事实上,一个无法控制的提高开关频率可以导致一个意想不到的温度上升和随后的瞬时故障组件,在最好的情况下,降低它的生命周期。出于这个原因,最高开关频率的估计gydF4y2Ba fgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba,马克斯gydF4y2Ba作为电力系统的功能规格应该做。gydF4y2Ba

 3所示。精英Nondominated排序遗传算法gydF4y2Ba

遗传算法是随机优化技术来源于自然进化的近似建模比赛。它们是基于达尔文提到的物种进化的原则显示,因为他们的外表,物种已经能够复制在一个创新和灵活的方式,以更好地适应环境,通过只允许个体适应环境的发展(gydF4y2Ba 27gydF4y2Ba]。的基本原则,虽然简单,但仍然是强大的。gydF4y2Ba

最合适的遗传算法求解多目标优化问题是NSGA-II (Deb等人提出的gydF4y2Ba 28gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 29日gydF4y2Ba]。图gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba是该算法的原理解释的过程。NSGA-II首先随机创建一个初始种群的N个人,每个人的特征是一组设计参数(图gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba(a))。基于目标函数,NSGA-II排名N个人使用“nondomination”的概念。事实上,所有个人分为团体的不同级别的nondominance健身空间(图gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba(b))。除了健身任务,还需要维护nondominated人口方面的多样性。为此,密度估计指标,称为拥挤距离,计算每个个体(图gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba(c))。个人排名和拥挤距离分配后,二进制锦标赛选择根据他们的目标函数及其影响拥挤距离。从1 NSGA-II第一选择父母gydF4y2Ba圣gydF4y2Ba在当前一代人口排名。然后,个人更大的拥挤距离作为父母而选择一个较小的距离被拒绝(图gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba(d))。选择的父母产生相应的后代通过交叉和变异算子。然后合并后新产生的后代人口与当前一代人口(图gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba(e))。最后,一个精英的过程进行合并后的人口以确定最佳solutioxns,基于两个标准:个人的排名和拥挤的距离。当前一代的最好的解决方案是下一代的个体。然后,以上所有流程(二进制锦标赛选择、交叉算子、变异算子,等等)是定义的迭代,直至达到最大数量的后代。最后,NSGA-II生成一组N向全局最优解的帕累托(图前面gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba(f))。一旦帕累托面前,决策者应计算每个帕累托解之间的距离和理想的解决方案如下:gydF4y2Ba (4)gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba =gydF4y2Ba FgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba −gydF4y2Ba FgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 最小值gydF4y2Ba FgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 最小值gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba FgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba −gydF4y2Ba FgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 最小值gydF4y2Ba FgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 最小值gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba +gydF4y2Ba ⋯gydF4y2Ba +gydF4y2Ba FgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba −gydF4y2Ba FgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 最小值gydF4y2Ba FgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 最小值gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba …gydF4y2Ba NgydF4y2Ba ;gydF4y2Ba NgydF4y2Ba :gydF4y2Ba 人口规模gydF4y2Ba 理想点之间的距离,我呢gydF4y2BathgydF4y2Ba个人,gydF4y2Ba FgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba FgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba …gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba FgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba ≥gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 问题的目标是我吗gydF4y2BathgydF4y2Ba帕累托最优个体gydF4y2Ba FgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 最小值gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba FgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 最小值gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba …gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba FgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 最小值gydF4y2Ba TgydF4y2Ba 是理想的目标向量。gydF4y2Ba

NSGA-II的示意图表示。gydF4y2Ba

然后最近的个人理想向量的定义是最好的解决方案。gydF4y2Ba

 4所示。离散优化问题制定gydF4y2Ba

非连续优化问题,所有参数连续,离散优化处理选择一个最优解使用纯离散设计变量或离散和连续的组合。并网光伏逆变器的合适的过程与离散优化问题设计参数是流程图如图所示gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba。提出,NSGA-II标识设计参数的数据库,然后使用仿真模型计算的约束问题,确定目标函数的值,然后返回到遗传算法进行评估。这将是重复的人口和为每个单独的每一代到一代又一代的最大数量。gydF4y2Ba

与离散设计变量优化问题流程图。gydF4y2Ba

因此,优化问题可以制定以下一般系统:gydF4y2Ba (5)gydF4y2Ba 最小值gydF4y2Ba 损失gydF4y2Ba xgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 成本gydF4y2Ba xgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 损失gydF4y2Ba xgydF4y2Ba 成本gydF4y2Ba xgydF4y2Ba 或gydF4y2Ba 损失gydF4y2Ba xgydF4y2Ba 体积gydF4y2Ba xgydF4y2Ba 成本gydF4y2Ba xgydF4y2Ba xgydF4y2Ba ∈gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 4gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 下gydF4y2Ba TgydF4y2Ba HgydF4y2Ba DgydF4y2Ba ≤gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba %gydF4y2Ba fgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 马克斯gydF4y2Ba ≤gydF4y2Ba fgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 限制gydF4y2Ba xgydF4y2Ba ∈gydF4y2Ba XgydF4y2Ba 与gydF4y2Ba xgydF4y2Ba =gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 连续gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 离散gydF4y2Ba TgydF4y2Ba 离散gydF4y2Ba DgydF4y2Ba 离散gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba XgydF4y2Ba NgydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0.2gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ∈gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba NgydF4y2Ba lgydF4y2Ba TgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ∈gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba NgydF4y2Ba TgydF4y2Ba DgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ∈gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba NgydF4y2Ba DgydF4y2Ba ⋮gydF4y2Ba ⋮gydF4y2Ba ⋮gydF4y2Ba ⋮gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba lgydF4y2Ba TgydF4y2Ba DgydF4y2Ba ⋮gydF4y2Ba ⋮gydF4y2Ba ⋮gydF4y2Ba ⋮gydF4y2Ba 1。5gydF4y2Ba lgydF4y2Ba jgydF4y2Ba ∈gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba NgydF4y2Ba lgydF4y2Ba TgydF4y2Ba jgydF4y2Ba ∈gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba NgydF4y2Ba TgydF4y2Ba DgydF4y2Ba jgydF4y2Ba ∈gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba NgydF4y2Ba DgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

TgydF4y2Ba和gydF4y2Ba DgydF4y2Ba分别是,晶体管和二极管。gydF4y2Ba NgydF4y2Ba lgydF4y2Ba,gydF4y2Ba NgydF4y2Ba TgydF4y2Ba,gydF4y2Ba NgydF4y2Ba DgydF4y2Ba数据库的大小电感、晶体管、二极管,分别。gydF4y2Ba

4.1。设计参数gydF4y2Ba

这些数值量定义每个单独的和在优化过程中被修改来实现健身功能,同时满足约束。我们与离散变量优化问题的设计参数表中描述gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba。组件数据库被定义为一个优化算法的输入。他们从文本文件实现便于更新,维护,必要时和设置。功率晶体管(IGBT、MOSFET)的数据库,随心所欲二极管和输出电感器所需的设计和市场上,他们的技术特点和相关单位成本给出了表gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

设计参数。gydF4y2Ba

参数gydF4y2Ba 描述gydF4y2Ba 类型gydF4y2Ba 限制gydF4y2Ba
ΔgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 输出电流纹波gydF4y2Ba 连续gydF4y2Ba (2%gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba裁判gydF4y2Ba,15%的gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba裁判gydF4y2Ba]gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba 输出电感器gydF4y2Ba 离散gydF4y2Ba (1.5 mH, 15 mH)gydF4y2Ba
晶体管gydF4y2Ba IGBT、MOSFETgydF4y2Ba 离散gydF4y2Ba 15 A / 650 VgydF4y2Ba
二极管gydF4y2Ba 随心所欲的二极管gydF4y2Ba 离散gydF4y2Ba 15 A / 600 VgydF4y2Ba

功率晶体管的数据库。gydF4y2Ba

晶体管gydF4y2Ba 描述gydF4y2Ba 非线性平均模型参数gydF4y2Ba 成本(€)gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba tgydF4y2Ba 在gydF4y2Ba (Ω)gydF4y2Ba VgydF4y2Ba tgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba (V)gydF4y2Ba RgydF4y2Ba ggydF4y2Ba (Ω)gydF4y2Ba egydF4y2Ba ggydF4y2Ba (V)gydF4y2Ba VgydF4y2BathgydF4y2Ba(V)gydF4y2Ba VgydF4y2Ba 普遍优惠制gydF4y2Ba(V)gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 国际空间站gydF4y2Ba(pF)gydF4y2Ba CgydF4y2Ba rssgydF4y2Ba(pF)gydF4y2Ba ggydF4y2Ba fgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba (年代)gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba FgydF4y2Ba dgydF4y2Ba tgydF4y2Ba (一个/gydF4y2Ba μgydF4y2Bas)gydF4y2Ba
SiHA22N60AEgydF4y2Ba MOSFET (12;600 V)gydF4y2Ba 0.66gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 9.1gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 7.42gydF4y2Ba 1451年gydF4y2Ba 13.9gydF4y2Ba 4.8gydF4y2Ba 333.3gydF4y2Ba 1.55gydF4y2Ba
FCPF165N65S3L1gydF4y2Ba MOSFET (12.3;600 V)gydF4y2Ba 0.51gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 4.7gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 3所示。5gydF4y2Ba 5.45gydF4y2Ba 1415年gydF4y2Ba 9.5gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba 452.4gydF4y2Ba 4.41gydF4y2Ba
FCB20N60FgydF4y2Ba MOSFET (12.5;600 V)gydF4y2Ba 0.76gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 25gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 6.32gydF4y2Ba 2370年gydF4y2Ba 33.3gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba 142.9gydF4y2Ba 4.62gydF4y2Ba
FMV20N60S1gydF4y2Ba MOSFET (12.6;600 V)gydF4y2Ba 0.11gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 27gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 5.25gydF4y2Ba 1470年gydF4y2Ba 2。4gydF4y2Ba 17.5gydF4y2Ba 250.0gydF4y2Ba 6.16gydF4y2Ba
FCP190N60gydF4y2Ba MOSFET (12.7;600 V)gydF4y2Ba 0.63gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 4.7gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 4.3gydF4y2Ba 2220年gydF4y2Ba 8.4gydF4y2Ba 21gydF4y2Ba 1000.0gydF4y2Ba 2.93gydF4y2Ba
IRG7SC12FPbFgydF4y2Ba IGBT (13;600 V)gydF4y2Ba 0.04gydF4y2Ba 1.42gydF4y2Ba 47gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 9.23gydF4y2Ba 880年gydF4y2Ba 7.2gydF4y2Ba 6.2gydF4y2Ba 400.0gydF4y2Ba 1.34gydF4y2Ba
IRFP460BPbFgydF4y2Ba MOSFET (13;500 V)gydF4y2Ba 0.72gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 4.3gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 5.45gydF4y2Ba 4200年gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba 339.0gydF4y2Ba 2.02gydF4y2Ba
SiHP22N60EgydF4y2Ba MOSFET (13;600 V)gydF4y2Ba 0.50gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 4.7gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 6.2gydF4y2Ba 1920年gydF4y2Ba 13.7gydF4y2Ba 6.4gydF4y2Ba 407.4gydF4y2Ba 1.59gydF4y2Ba
SPW20N60S5gydF4y2Ba MOSFET (13;600 V)gydF4y2Ba 0.12gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 3所示。6gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 4.5gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 3000年gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba 800.0gydF4y2Ba 4.15gydF4y2Ba
FCH190N65FgydF4y2Ba MOSFET (13.1;650 V)gydF4y2Ba 0.69gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 4.7gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 5.59gydF4y2Ba 2425年gydF4y2Ba 9.5gydF4y2Ba 18gydF4y2Ba 909.1gydF4y2Ba 4.03gydF4y2Ba
STGB14NC60KgydF4y2Ba IGBT (14;600 V)gydF4y2Ba 0.10gydF4y2Ba 1.39gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba 5。5gydF4y2Ba 9.84gydF4y2Ba 760年gydF4y2Ba 26.5gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 823.5gydF4y2Ba 1.43gydF4y2Ba
STGD7NC60HT4gydF4y2Ba IGBT (14;600 V)gydF4y2Ba 0.05gydF4y2Ba 1.53gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba 4.75gydF4y2Ba 8.44gydF4y2Ba 720年gydF4y2Ba 20.8gydF4y2Ba 4.3gydF4y2Ba 823.5gydF4y2Ba 1.63gydF4y2Ba
FCPF150N65FgydF4y2Ba MOSFET (14.9;650 V)gydF4y2Ba 0.69gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 4.7gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 5。7gydF4y2Ba 2810年gydF4y2Ba 9.5gydF4y2Ba 22gydF4y2Ba 800.0gydF4y2Ba 5.05gydF4y2Ba
SiHP24N65EFgydF4y2Ba MOSFET (15;650 V)gydF4y2Ba 0.70gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 9.1gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 5.67gydF4y2Ba 2656年gydF4y2Ba 13.3gydF4y2Ba 7.2gydF4y2Ba 352.9gydF4y2Ba 2.50gydF4y2Ba
IRGS15B60KPbFgydF4y2Ba IGBT (15;600 V)gydF4y2Ba 0.03gydF4y2Ba 1.11gydF4y2Ba 22gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba 4.5gydF4y2Ba 7.33gydF4y2Ba 850年gydF4y2Ba 19gydF4y2Ba 10.6gydF4y2Ba 937.5gydF4y2Ba 2.19gydF4y2Ba
NGTG15N60S1EGgydF4y2Ba IGBT (15;600 V)gydF4y2Ba 0.02gydF4y2Ba 1.11gydF4y2Ba 22gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba 5。5gydF4y2Ba 9.375gydF4y2Ba 1950年gydF4y2Ba 22.7gydF4y2Ba 10.1gydF4y2Ba 535.7gydF4y2Ba 1.56gydF4y2Ba
SGP15N60gydF4y2Ba IGBT (15;600 V)gydF4y2Ba 0.05gydF4y2Ba 1。3gydF4y2Ba 21gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 6.96gydF4y2Ba 800年gydF4y2Ba 44.1gydF4y2Ba 10.9gydF4y2Ba 652.2gydF4y2Ba 1.48gydF4y2Ba
IXYP15N65C3gydF4y2Ba IGBT (15;650 V)gydF4y2Ba 0.05gydF4y2Ba 1.07gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba 4.75gydF4y2Ba 9.4gydF4y2Ba 583年gydF4y2Ba 13.3gydF4y2Ba 8.5gydF4y2Ba 750.0gydF4y2Ba 2.13gydF4y2Ba

功率二极管数据库。gydF4y2Ba

二极管gydF4y2Ba 描述gydF4y2Ba 非线性平均模型参数gydF4y2Ba 成本(€)gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba dgydF4y2Ba 在gydF4y2Ba (Ω)gydF4y2Ba VgydF4y2Ba dgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba (V)gydF4y2Ba
12 ewh06fn-m3gydF4y2Ba 12 A / 600 VgydF4y2Ba 0.05gydF4y2Ba 1.29gydF4y2Ba 0.49gydF4y2Ba
15 ewh06fn-m3gydF4y2Ba 15 A / 600 VgydF4y2Ba 0.02gydF4y2Ba 1.33gydF4y2Ba 1.11gydF4y2Ba
ETL1506-M3gydF4y2Ba 15 A / 600 VgydF4y2Ba 0.01gydF4y2Ba 0.88gydF4y2Ba 1.14gydF4y2Ba
15 ewx06fn-m3gydF4y2Ba 15 A / 600 VgydF4y2Ba 0.04gydF4y2Ba 1.81gydF4y2Ba 0.5gydF4y2Ba
ETX1506FP-M3gydF4y2Ba 15 A / 600 VgydF4y2Ba 0.08gydF4y2Ba 1.68gydF4y2Ba 1.19gydF4y2Ba
ETU1506-M3gydF4y2Ba 15 A / 600 VgydF4y2Ba 0.02gydF4y2Ba 1.18gydF4y2Ba 1.23gydF4y2Ba
ETX1506-M3gydF4y2Ba 15 A / 600 VgydF4y2Ba 0.06gydF4y2Ba 1.87gydF4y2Ba 1.23gydF4y2Ba
ETH1506-1-M3gydF4y2Ba 15 A / 600 VgydF4y2Ba 0.03gydF4y2Ba 1.42gydF4y2Ba 1.35gydF4y2Ba
15 etl06pbfgydF4y2Ba 15 A / 600 VgydF4y2Ba 0.01gydF4y2Ba 0.87gydF4y2Ba 1.36gydF4y2Ba
15 eth06pbfgydF4y2Ba 15 A / 600 VgydF4y2Ba 0.04gydF4y2Ba 1.34gydF4y2Ba 1.42gydF4y2Ba
15 etx06pbfgydF4y2Ba 15 A / 600 VgydF4y2Ba 0.05gydF4y2Ba 1.73gydF4y2Ba 1.45gydF4y2Ba
HFA15PB60-N3gydF4y2Ba 15 A / 600 VgydF4y2Ba 0.02gydF4y2Ba 1.39gydF4y2Ba 2.92gydF4y2Ba

输出电感的数据库。gydF4y2Ba

lgydF4y2Ba(mH)gydF4y2Ba RgydF4y2Ba直流gydF4y2Ba(Ω)gydF4y2Ba 卷(厘米gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba)gydF4y2Ba 成本(€)gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba 0.009gydF4y2Ba 23.485gydF4y2Ba 5.51gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba 0.018gydF4y2Ba 23.485gydF4y2Ba 5.51gydF4y2Ba
2。5gydF4y2Ba 0.011gydF4y2Ba 17.108gydF4y2Ba 7.12gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba 0.027gydF4y2Ba 46.97gydF4y2Ba 11.02gydF4y2Ba
3所示。3gydF4y2Ba 0.0084gydF4y2Ba 80.08gydF4y2Ba 13.32gydF4y2Ba
3所示。5gydF4y2Ba 0.02gydF4y2Ba 40.593gydF4y2Ba 12.63gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba 0.036gydF4y2Ba 46.97gydF4y2Ba 11.02gydF4y2Ba
4.3gydF4y2Ba 0.0174gydF4y2Ba 103.565gydF4y2Ba 18.83gydF4y2Ba
4.5gydF4y2Ba 0.029gydF4y2Ba 40.593gydF4y2Ba 12.63gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba 0.022gydF4y2Ba 34.216gydF4y2Ba 14.24gydF4y2Ba
5。3gydF4y2Ba 0.0264gydF4y2Ba 103.565gydF4y2Ba 18.83gydF4y2Ba
5。8gydF4y2Ba 0.0194gydF4y2Ba 97.188gydF4y2Ba 20.44gydF4y2Ba
6.3gydF4y2Ba 0.0354gydF4y2Ba 127.05gydF4y2Ba 24.34gydF4y2Ba
6.6gydF4y2Ba 0.0168gydF4y2Ba 160.16gydF4y2Ba 26.64gydF4y2Ba
7gydF4y2Ba 0.04gydF4y2Ba 57.7gydF4y2Ba 19.75gydF4y2Ba
7.6gydF4y2Ba 0.0258gydF4y2Ba 183.645gydF4y2Ba 32.15gydF4y2Ba
8.6gydF4y2Ba 0.0348gydF4y2Ba 183.645gydF4y2Ba 32.15gydF4y2Ba
9.1gydF4y2Ba 0.0278gydF4y2Ba 177.268gydF4y2Ba 33.76gydF4y2Ba
10gydF4y2Ba 0.1gydF4y2Ba 709.93gydF4y2Ba 36.68gydF4y2Ba
11gydF4y2Ba 0.109gydF4y2Ba 733.415gydF4y2Ba 42.19gydF4y2Ba
12gydF4y2Ba 0.118gydF4y2Ba 733.415gydF4y2Ba 42.19gydF4y2Ba
12.5gydF4y2Ba 0.111gydF4y2Ba 727.038gydF4y2Ba 43.8gydF4y2Ba
13.3gydF4y2Ba 0.1084gydF4y2Ba 790.01gydF4y2Ba 50gydF4y2Ba
14gydF4y2Ba 0.298gydF4y2Ba 756.9gydF4y2Ba 47.7gydF4y2Ba
14.5gydF4y2Ba 0.129gydF4y2Ba 750.523gydF4y2Ba 49.31gydF4y2Ba
15gydF4y2Ba 0.062gydF4y2Ba 2098.5gydF4y2Ba 119.2gydF4y2Ba
15gydF4y2Ba 0.12gydF4y2Ba 802.944gydF4y2Ba 94.9gydF4y2Ba
4.2。问题的约束gydF4y2Ba

根据系统的技术特点研究,限制其操作总是实施时,必须考虑制定一个优化问题。在并网光伏逆变器优化,约束的质量的输出功率和开关频率转换器必须考虑。因此,定义了两个约束:输出电流的总谐波失真在正常操作不应超过5%,最高开关频率gydF4y2Ba fgydF4y2Ba年代,马克斯gydF4y2Ba这应该不是天桥限值gydF4y2Ba fgydF4y2Ba年代,林gydF4y2Ba选择等于50千赫。gydF4y2Ba

 4.3。健身功能gydF4y2Ba

三个相互矛盾的目标函数考虑并网逆变器的功率损耗,其体积和成本。事实上,一个电源转换器的损失是非常重要的因为他们描述其转换效率。指定分配的空间量转换器与光伏安装的其他设备,所以必须考虑,因为它不够盈利设计一个非常大的转换器,即使它的效率是最好的或其价格是最低的。描述了经济方面的转换器,成本需要考虑其他性能不会显著下降。gydF4y2Ba

功率损耗的主要原因是半导体设备和输出电感器。半导体功率损失是由(2)和(3)和负载电感损失是由以下几点:gydF4y2Ba (6)gydF4y2Ba PgydF4y2Ba lgydF4y2Ba =gydF4y2Ba PgydF4y2Ba cgydF4y2Ba ugydF4y2Ba +gydF4y2Ba VgydF4y2Ba lgydF4y2Ba PgydF4y2Ba 核心gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

PgydF4y2Ba 铜gydF4y2Ba表达的是电感铜损失的,可以吗gydF4y2Ba (7)gydF4y2Ba PgydF4y2Ba cgydF4y2Ba ugydF4y2Ba =gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 直流gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba lgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba rgydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

RgydF4y2Ba直流gydF4y2Ba从数据库中获得的电感直流电阻电感,然后呢gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba L, rmsgydF4y2Ba输出电流的均方根值。gydF4y2Ba

VgydF4y2Ba lgydF4y2Ba输出电感器的体积,并决定从数据库的电感gydF4y2Ba PgydF4y2Ba核心gydF4y2Ba单位体积的时间平均功率损耗,认为是由著名的斯坦梅茨方程(gydF4y2Ba 30.gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 32gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba (8)gydF4y2Ba PgydF4y2Ba 核心gydF4y2Ba =gydF4y2Ba KgydF4y2Ba FgydF4y2Ba αgydF4y2Ba BgydF4y2Ba ^gydF4y2Ba βgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

我们注意到所有的电感值表gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba应该是独立的频率。gydF4y2Ba

BgydF4y2Ba ^gydF4y2Ba 感应的正弦激励频率峰值gydF4y2Ba FgydF4y2Ba和gydF4y2Ba KgydF4y2Ba,gydF4y2Ba αgydF4y2Ba,gydF4y2Ba βgydF4y2Ba斯坦梅茨参数。gydF4y2Ba

因此,总功率的逆变器可以被定义为损失gydF4y2Ba (9)gydF4y2Ba PgydF4y2Ba 逆变器gydF4y2Ba =gydF4y2Ba PgydF4y2Ba lgydF4y2Ba +gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba PgydF4y2Ba 晶体管gydF4y2Ba +gydF4y2Ba PgydF4y2Ba 二极管gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

纯粹的DC / AC变换器的体积电优化问题主要是由于电感体积gydF4y2Ba VgydF4y2Ba lgydF4y2Ba和直流环节电容体积gydF4y2Ba VgydF4y2Ba帽gydF4y2Ba:gydF4y2Ba (10)gydF4y2Ba VgydF4y2Ba 逆变器gydF4y2Ba =gydF4y2Ba VgydF4y2Ba lgydF4y2Ba +gydF4y2Ba VgydF4y2Ba 帽gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

总成本的DC / AC变换器是其组件的价格的总和决定从数据库和给出gydF4y2Ba (11)gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 逆变器gydF4y2Ba =gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 帽gydF4y2Ba +gydF4y2Ba CgydF4y2Ba lgydF4y2Ba +gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 晶体管gydF4y2Ba +gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 二极管gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

5。优化结果gydF4y2Ba

单目标优化的进化迭代功率损失,体积,和成本的并网光伏逆变器如图gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba。三个健身功能减少根据代和收敛到最小值;逆变器的功率损耗(图gydF4y2Ba 7(一)gydF4y2Ba)趋同32.72 W和体积(图gydF4y2Ba 7 (b)gydF4y2Ba对645.7厘米)收敛gydF4y2Ba3gydF4y2Ba而成本(图gydF4y2Ba 7 (b)gydF4y2Ba对77.94€)收敛。gydF4y2Ba

收敛的健身功能根据迭代次数。gydF4y2Ba

表gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba介绍了单目标优化的结果。对于每一个简略优化问题,转换优化设计取决于客观的认为,尽管我们一直相同的设计变量和优化约束在所有情况下。第一个结构是最有效的,因为它有最低的损失,第二个是最小的设计对应于最低的体积,第三个是最经济的,正确地反映了极小化的概念。gydF4y2Ba

并网逆变器的优化设计monoobjective优化问题。gydF4y2Ba

优化问题gydF4y2Ba 目标gydF4y2Ba 变量gydF4y2Ba 约束gydF4y2Ba
损失(W)gydF4y2Ba 卷(厘米gydF4y2Ba3gydF4y2Ba)gydF4y2Ba 成本(€)gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba(一)gydF4y2Ba lgydF4y2Ba(mH)gydF4y2Ba 晶体管gydF4y2Ba 二极管gydF4y2Ba 野gydF4y2Ba fgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba,gydF4y2Ba马克斯gydF4y2Ba(赫兹)gydF4y2Ba
损失gydF4y2Ba 32.72gydF4y2Ba 645.7gydF4y2Ba 98.86gydF4y2Ba 0.556gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba MOSFET SPW20N60S5gydF4y2Ba ETU1506-M3gydF4y2Ba 0.0477gydF4y2Ba 17.97gydF4y2Ba
体积gydF4y2Ba 39.59gydF4y2Ba 645.7gydF4y2Ba 91.5gydF4y2Ba 0.504gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba MOSFET FCPF165N65S3L1gydF4y2Ba ETX1506FP-M3gydF4y2Ba 0.0433gydF4y2Ba 19.83gydF4y2Ba
成本gydF4y2Ba 62.99gydF4y2Ba 628.6gydF4y2Ba 77.94gydF4y2Ba 0.426gydF4y2Ba 2。5gydF4y2Ba IGBT STGB14NC60 KgydF4y2Ba 15 ewx06fn-m3gydF4y2Ba 0.039gydF4y2Ba 46.96gydF4y2Ba

然而,将只有一个单目标优化性能指标,忽略了别人。提高一个目标往往意味着侮辱他人。这就是为什么妥协的概念中提到的优化,以获得一个最优解尽可能接近理想的解决方案是定义为每个目标函数的最优解是独立(即。monoobjective优化问题),在我们的案例中提供biobjective向量优化问题:gydF4y2Ba (12)gydF4y2Ba VgydF4y2Ba 理想的gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 32.72gydF4y2Ba WgydF4y2Ba 77.94gydF4y2Ba €gydF4y2Ba TgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

biobjective成本与损失的结果优化如图gydF4y2Ba 8(一个)gydF4y2Ba是一组最优解,而不是一个最优的和一个逆变器的损失和成本之间的权衡。可以看到,帕累托前面是由两个点分隔的“一个”和“B。“第一个解决方案是最有效的帕累托最优解决方案,但是这是最昂贵的,而第二个最高的功率损失,但它是最经济的。一个解决方案或另一个的选择取决于设计师的偏好和应用程序将使用的转换器。然而,如果最好的最好的解决方案是,必须采取最接近理想的一个解决方案,这是显示在图gydF4y2Ba 8(一个)gydF4y2Ba及其特点给出了表gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

帕累托(a)前biobjective优化问题的成本和损失。(b) Triobjective优化问题与体积和成本损失。gydF4y2Ba

并网逆变器的优化设计的多目标优化问题。gydF4y2Ba

优化问题gydF4y2Ba 目标gydF4y2Ba 变量gydF4y2Ba 约束gydF4y2Ba
损失(W)gydF4y2Ba 卷(厘米gydF4y2Ba3gydF4y2Ba)gydF4y2Ba 成本(€)gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba(一)gydF4y2Ba lgydF4y2Ba(mH)gydF4y2Ba 晶体管gydF4y2Ba 二极管gydF4y2Ba 野gydF4y2Ba fgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba,gydF4y2Ba马克斯gydF4y2Ba(赫兹)gydF4y2Ba
成本/损失gydF4y2Ba 34.67gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 95.9gydF4y2Ba 0.584gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba MOSFET SPW20N60S5gydF4y2Ba 12 ewh06fn-m3gydF4y2Ba 0.0499gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba
成本/体积/损失gydF4y2Ba 41.12gydF4y2Ba 645.7gydF4y2Ba 87.86gydF4y2Ba 0.588gydF4y2Ba 4.5gydF4y2Ba IGBTgydF4y2Ba
IXYP15N65C3gydF4y2Ba 15 ewx06fn-m3gydF4y2Ba 0.05gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba

更进一步,有一个更强大的逆变器,我们考虑triobjective优化问题旨在减少功率损耗,体积,和成本,以获得结构接近理想的一个定义gydF4y2Ba (13)gydF4y2Ba VgydF4y2Ba 理想的gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 32.72gydF4y2Ba WgydF4y2Ba 645.7gydF4y2Ba 厘米gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 77.94gydF4y2Ba €gydF4y2Ba TgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba 8 (b)gydF4y2Ba描绘了帕累托阵线triobjective优化问题分隔的两个点“C”和“D。“第一个代表最有效的逆变器设计基于市场上可用的组件,而第二个是最经济的数量较低。开关频率点“D”高于“C”点导致更高的功率损耗,但体积和成本降低,因为它们的频率成反比。最好的逆变器结构优化问题是详细的表gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

验证方法使用离散变量,比较同一triobjective优化问题,提出了使用连续参数图gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba。如图所示,连续优化问题的结果是一个帕累托的空间,当然不可行的解决方案同时包含离散变量问题是一个帕累托面前,每个解决方案匹配一组组件出现在市场上。此外,我们注意到离散变量问题提供解决方案,主导的连续变量问题给出更好的结果。这主要是因为使用定义良好的一对(晶体管;二极管)在连续情况下限制了优化任务和附件模型用于估算成本和大量的被动元件仍或多或少地接近现实。gydF4y2Ba

比较离散triobjective优化问题的帕累托前帕累托的连续空间。gydF4y2Ba

 6。结论gydF4y2Ba

电源转换器是一个关键阶段无论简单还是复杂,小型或大型,独立和并网发电系统。因此这种转换的准确设计阶段影响整个系统的性能。这个任务太难了因为电源转换器是一些物理现象的座位(电、热、电磁等)导致的发展电力转换器的初步设计方法。gydF4y2Ba

事实上,优化算法应用于确定变换器的优化设计与实施之前。本文的目的是利用遗传算法来克服功率转换器设计中遇到的困难,利用非线性平均模型的准确性和速度与滞环电流控制的实用和简单性,最后,使用主动和被动组件可以在市场上找到最优结构短光伏太阳能逆变器的应用程序根据认为健身功能。本文中开发的方法将大大促进电力转换器的设计任务对于一个给定的应用程序。gydF4y2Ba

 的利益冲突gydF4y2Ba

作者宣称没有利益冲突。gydF4y2Ba

 确认gydF4y2Ba

这项工作是由阿卜杜勒阿齐兹国王科技城(KACST)(批准号14-ENE2677-10)。gydF4y2Ba

 2019年“BP statistical review of World energy):一条可持续发展的道路gydF4y2Ba 2019年gydF4y2Ba https://www.bp.com/content/dam/bp/business sites/en/global/corporate/pdfs/news -和- insights/press releases/bp统计审查- -世界-能源- 2019.的pdfgydF4y2Ba 联合国环境规划署gydF4y2Ba 2019年可再生能源投资全球趋势gydF4y2Ba 2019年gydF4y2Ba 内罗毕,肯尼亚gydF4y2Ba 法兰克福学派——联合国环境规划署合作中心气候和可持续能源金融gydF4y2Ba https://www.connaissancedesenergies.org/sites/default/files/pdf-pt-vue/GTR2019.pdfgydF4y2Ba 我们。能源信息管理局gydF4y2Ba 2016年国际能源展望gydF4y2Ba 2016年gydF4y2Ba 美国华盛顿特区gydF4y2Ba 我们。能源信息管理局gydF4y2Ba https://www.eia.gov/outlooks/ieo/pdf/0484 (2016) . pdfgydF4y2Ba 组织gydF4y2Ba 可再生能源可再生能源政策网络的21世纪,2019年全球状态报告gydF4y2Ba 2019年gydF4y2Ba 法国巴黎gydF4y2Ba 组织秘书处gydF4y2Ba https://www.ren21.net/wp-content/uploads/2019/05/gsr_2019_full_report_en.pdfgydF4y2Ba 汗gydF4y2Ba J。gydF4y2Ba ArsalangydF4y2Ba m . H。gydF4y2Ba 可持续发电太阳能发电技术——审查gydF4y2Ba 可再生能源和可持续能源的评论gydF4y2Ba 2016年gydF4y2Ba 55gydF4y2Ba 414年gydF4y2Ba 425年gydF4y2Ba 10.1016 / j.rser.2015.10.135gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 84947737345gydF4y2Ba BlaabjerggydF4y2Ba F。gydF4y2Ba 岁gydF4y2Ba d . M。gydF4y2Ba 可再生能源设备和systems-state-of-the-art技术、研究和发展、挑战和未来的发展趋势gydF4y2Ba 电力组件和系统gydF4y2Ba 2015年gydF4y2Ba 43gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba 1319年gydF4y2Ba 1328年gydF4y2Ba 10.1080 / 15325008.2015.1062819gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 84937039833gydF4y2Ba KourogydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba 利昂gydF4y2Ba j . I。gydF4y2Ba VinnikovgydF4y2Ba D。gydF4y2Ba FranquelogydF4y2Ba l·G。gydF4y2Ba 发电的光伏系统:最近的研究的概况和新兴光伏转换技术gydF4y2Ba IEEE工业电子杂志gydF4y2Ba 2015年gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 47gydF4y2Ba 61年gydF4y2Ba 哈雷gydF4y2Ba V。gydF4y2Ba NemagydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba BaredargydF4y2Ba P。gydF4y2Ba 太阳风混合可再生能源系统:一个回顾gydF4y2Ba 可再生能源和可持续能源的评论gydF4y2Ba 2016年gydF4y2Ba 58gydF4y2Ba 23gydF4y2Ba 33gydF4y2Ba 辛格gydF4y2Ba g·K。gydF4y2Ba 太阳能发电的光伏技术:一个回顾gydF4y2Ba 能源gydF4y2Ba 2013年5月gydF4y2Ba 53gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba 10.1016 / j.energy.2013.02.057gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 84876076496gydF4y2Ba ChakrabortygydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba 摄影记者gydF4y2Ba m·G。gydF4y2Ba 克莱默gydF4y2Ba w·E。gydF4y2Ba 电力电子为可再生能源和分布式能源系统gydF4y2Ba 2013年gydF4y2Ba 英国伦敦gydF4y2Ba 斯普林格出版社gydF4y2Ba 奥比gydF4y2Ba M。gydF4y2Ba 低音gydF4y2Ba R。gydF4y2Ba 发电的光伏系统的趋势和挑战——审查gydF4y2Ba 可再生能源和可持续能源的评论gydF4y2Ba 2016年gydF4y2Ba 58gydF4y2Ba 1082年gydF4y2Ba 1094年gydF4y2Ba 10.1016 / j.rser.2015.12.289gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 84954229555gydF4y2Ba MahelagydF4y2Ba o . P。gydF4y2Ba ShaikgydF4y2Ba a·G。gydF4y2Ba 网格界面上的太阳能光伏系统的全面概述gydF4y2Ba 可再生能源和可持续能源的评论gydF4y2Ba 2017年gydF4y2Ba 68年gydF4y2Ba 316年gydF4y2Ba 332年gydF4y2Ba 10.1016 / j.rser.2016.09.096gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 84991609146gydF4y2Ba HassainegydF4y2Ba lgydF4y2Ba OLiasgydF4y2Ba E。gydF4y2Ba 坤脱罗gydF4y2Ba J。gydF4y2Ba 萨拉斯gydF4y2Ba V。gydF4y2Ba 概述的逆变器拓扑结构和控制结构网格连接光伏系统gydF4y2Ba 可再生能源和可持续能源的评论gydF4y2Ba 2014年gydF4y2Ba 30.gydF4y2Ba 796年gydF4y2Ba 807年gydF4y2Ba 10.1016 / j.rser.2013.11.005gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 84889685003gydF4y2Ba JanagydF4y2Ba J。gydF4y2Ba 萨哈gydF4y2Ba H。gydF4y2Ba 达斯巴塔查里亚gydF4y2Ba K。gydF4y2Ba 回顾为单相的发电的光伏系统逆变器拓扑gydF4y2Ba 可再生能源和可持续能源的评论gydF4y2Ba 2017年gydF4y2Ba 72年gydF4y2Ba 1256年gydF4y2Ba 1270年gydF4y2Ba 10.1016 / j.rser.2016.10.049gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 85006131976gydF4y2Ba BeltramegydF4y2Ba F。gydF4y2Ba SartorigydF4y2Ba h . C。gydF4y2Ba ibsen PinheirogydF4y2Ba j . R。gydF4y2Ba 能量效率改善光伏能源系统通过静态转换器的设计方法gydF4y2Ba 杂志的控制,自动化和电气系统gydF4y2Ba 2016年gydF4y2Ba 27gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 82年gydF4y2Ba 92年gydF4y2Ba 10.1007 / s40313 - 015 - 0215 - 1gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 84953410333gydF4y2Ba De Leon-AldacogydF4y2Ba s E。gydF4y2Ba CallejagydF4y2Ba H。gydF4y2Ba Aguayo AlquiciragydF4y2Ba J。gydF4y2Ba Metaheuristic优化方法应用于电力转换器:审查gydF4y2Ba IEEE电力电子gydF4y2Ba 2015年gydF4y2Ba 30.gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba 6791年gydF4y2Ba 6803年gydF4y2Ba 10.1109 / tpel.2015.2397311gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 84940707610gydF4y2Ba 范DijikgydF4y2Ba E。gydF4y2Ba PWM-switch建模的直流-直流转换器gydF4y2Ba IEEE电力电子交易gydF4y2Ba 1995年gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 659年gydF4y2Ba 664年gydF4y2Ba 雷曼兄弟gydF4y2Ba B。gydF4y2Ba 电力电子系统的平均理论的扩展gydF4y2Ba IEEE电力电子交易gydF4y2Ba 1996年gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 542年gydF4y2Ba 553年gydF4y2Ba AmmousgydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba AmmousgydF4y2Ba K。gydF4y2Ba AyedigydF4y2Ba M。gydF4y2Ba OunajjargydF4y2Ba Y。gydF4y2Ba SellamigydF4y2Ba F。gydF4y2Ba 一个高级PWM-switch模型包括半导体器件非线性gydF4y2Ba IEEE电力电子gydF4y2Ba 2003年9月gydF4y2Ba 18gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 1230年gydF4y2Ba 1237年gydF4y2Ba 10.1109 / tpel.2003.816195gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 0141675967gydF4y2Ba 苗条的gydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 茴香酒gydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 平均直流-直流和直粱转换器包括半导体器件建模非线性”gydF4y2Ba 国际会议在纳米集成系统的设计和测试技术(dti)gydF4y2Ba 2006年9月gydF4y2Ba 突尼斯首都突尼斯市gydF4y2Ba 384年gydF4y2Ba 389年gydF4y2Ba 阿比德gydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba AmmousgydF4y2Ba K。gydF4y2Ba 莫雷尔gydF4y2Ba H。gydF4y2Ba AmmousgydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 先进的平均模型PWM-switch操作在CCM和DCM传导模式”gydF4y2Ba 国际审查电气工程(IREE)gydF4y2Ba 2007年gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 544年gydF4y2Ba 556年gydF4y2Ba 苗条的gydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 贡献的简化模型静态转换器:考虑到热现象gydF4y2Ba 2009年gydF4y2Ba 突尼斯斯法克斯,gydF4y2Ba 斯法克斯大学gydF4y2Ba 未发表的博士论文gydF4y2Ba EbrahimigydF4y2Ba M。gydF4y2Ba KhajehoddingydF4y2Ba 美国一个。gydF4y2Ba 固定开关频率广义峰值电流控制(GPCC)直粱的转换器gydF4y2Ba IEEE电力电子gydF4y2Ba 2017年gydF4y2Ba 32gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 6605年gydF4y2Ba 6616年gydF4y2Ba 10.1109 / tpel.2016.2620976gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 85017610884gydF4y2Ba 库马尔gydF4y2Ba M。gydF4y2Ba 古普塔gydF4y2Ba R。gydF4y2Ba Sampled-time-domain分析数字电流控制逆变器实现gydF4y2Ba IEEE工业电子产品gydF4y2Ba 2017年gydF4y2Ba 64年gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 217年gydF4y2Ba 227年gydF4y2Ba 10.1109 / tie.2016.2609840gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 85006701458gydF4y2Ba 这gydF4y2Ba 我。gydF4y2Ba MejbrigydF4y2Ba H。gydF4y2Ba AmmousgydF4y2Ba K。gydF4y2Ba AlahdalgydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba AmmousgydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 最优规模的单相DC / AC变换器短光伏应用gydF4y2Ba 第七届国际可再生能源大会(IREC)gydF4y2Ba 2016年3月gydF4y2Ba 哈,突尼斯gydF4y2Ba 这gydF4y2Ba 我。gydF4y2Ba AlahdalgydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba AmmousgydF4y2Ba K。gydF4y2Ba AmmousgydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 设计一个最优网格领带PV系统的单相逆变器gydF4y2Ba 通用电气和电子工程杂志》上gydF4y2Ba 2019年gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 223年gydF4y2Ba 238年gydF4y2Ba 10.13189 / ujeee.2019.060405gydF4y2Ba 创gydF4y2Ba M。gydF4y2Ba 程gydF4y2Ba R。gydF4y2Ba 遗传算法与工程优化gydF4y2Ba 2000年gydF4y2Ba 约翰•威利& Sons Inc .加拿大gydF4y2Ba 黛比gydF4y2Ba K。gydF4y2Ba AgrawalgydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba 普拉塔普gydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba MeyarivangydF4y2Ba T。gydF4y2Ba 一个快速的精英non-dominated排序遗传算法多目标优化:NSGA-IIgydF4y2Ba 并行解决问题从自然PPSN VI PPSN 2000。在计算机科学的课堂讲稿gydF4y2Ba 2000年gydF4y2Ba 1917年gydF4y2Ba 柏林,海德堡gydF4y2Ba 施普林格gydF4y2Ba 黛比gydF4y2Ba K。gydF4y2Ba 普拉塔普gydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 阿加瓦尔gydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba MeyarivangydF4y2Ba T。gydF4y2Ba 一个快速和精英多目标遗传算法:NSGA-IIgydF4y2Ba IEEE进化计算gydF4y2Ba 2002年gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 182年gydF4y2Ba 197年gydF4y2Ba 10.1109/4235.996017gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 0036530772gydF4y2Ba MuhlethalergydF4y2Ba J。gydF4y2Ba KolargydF4y2Ba j·W。gydF4y2Ba EcklebegydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 损失感应组件用于电力电子系统的建模gydF4y2Ba 2011年IEEE第八届国际电力电子会议和《亚洲(ICPE &瞧)gydF4y2Ba 2011年5月gydF4y2Ba 济州岛,韩国gydF4y2Ba 945年gydF4y2Ba 952年gydF4y2Ba MuhlethalergydF4y2Ba J。gydF4y2Ba BielagydF4y2Ba J。gydF4y2Ba KolargydF4y2Ba j·W。gydF4y2Ba EcklebegydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 核心损失直流偏压条件下基于斯坦梅茨参数gydF4y2Ba IEEE电力电子gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba 27gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 953年gydF4y2Ba 963年gydF4y2Ba 10.1109 / tpel.2011.2160971gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 84855682695gydF4y2Ba MuhlethalergydF4y2Ba J。gydF4y2Ba BielagydF4y2Ba J。gydF4y2Ba KolargydF4y2Ba j·W。gydF4y2Ba EcklebegydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 提高磁心损耗计算磁性元件用于电力电子系统gydF4y2Ba IEEE电力电子gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba 27gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 964年gydF4y2Ba 973年gydF4y2Ba 10.1109 / tpel.2011.2162252gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 84855713822gydF4y2Ba