一種新型混合儲能變流器控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型混合儲能變流器控制裝置，整個控制裝置包括：主控制器、分控制器和分布式采集器。主控制器與分控制器和分布式采集器之間通過光纖曼碼通信。分控制器具有2路直流電壓采樣、4路橋臂脈沖驅(qū)動信號、狀態(tài)反饋信號、模塊電流和溫度采樣信號。分布式采集器可采樣2路三相電網(wǎng)PT信號和1路三相電流CT信號，相對于傳統(tǒng)的需要采用多個控制器，具有可靠性高、設計簡單、成本低和擴展性強的優(yōu)點。
【專利說明】一種新型混合儲能變流器控制裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種混合儲能系統(tǒng)，更具體的涉及一種具備多組儲能裝置的控制
目.0

【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)電網(wǎng)涉及發(fā)、輸、配、用電環(huán)節(jié)，隨著新能源及用電多多樣化的發(fā)展，對電力儲能越來越有需求，從而形成發(fā)、輸、配、用、儲五大環(huán)節(jié)。儲能系統(tǒng)存在于發(fā)、輸、配、用各個環(huán)節(jié)，在發(fā)電端特別是新能源風電、光伏發(fā)電端，儲能具有平滑新能源輸出、跟蹤計劃發(fā)電等功能；在輸配電端，儲能具有調(diào)峰調(diào)頻、改善電能質(zhì)量、平抑負荷延緩電力投資等功能；在用電端，儲能可實現(xiàn)削峰填谷、用電熱備份等功能。
[0003]對于儲能系統(tǒng)來說，儲能變流器是實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換的關鍵設備，不僅能實現(xiàn)電池等儲能介質(zhì)儲存電能，同時能實現(xiàn)根據(jù)需要時，儲能介質(zhì)中電能反向送入大電網(wǎng)或微網(wǎng)系統(tǒng)?，F(xiàn)有的儲能介質(zhì)主要包括:鉛酸蓄電池、鋰電池、液流電池和超級電容，其中前三者屬于電化學電池，能量密度大、功率密度低和響應速度慢，而超級電容恰恰相反，功率密度大、響應速度快，但能量密度低。由于各自缺點的限制，單一的儲能很難滿足分布式發(fā)電和微網(wǎng)的要求，因此必須將兩種和兩種以上的儲能系統(tǒng)組成混合儲能系統(tǒng)，充分發(fā)揮兩種儲能技術上的互補性。
[0004]現(xiàn)有的儲能變流器控制裝置大多只能實現(xiàn)單體儲能介質(zhì)的儲能變流器控制，不能獨立實現(xiàn)混合儲能系統(tǒng)的控制，若增加混合儲能系統(tǒng)而需要對控制系統(tǒng)擴展時，需要采用多個控制裝置，從而增加了成本和控制復雜度。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是提供一種擴展成本低、有利于混合儲能系統(tǒng)的控制且結(jié)構較簡單的混合儲能變流器控制裝置。
[0006]為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型可采用如下技術方案:
[0007]一種新型混合儲能變流器控制裝置，包括主控制器、連接主控制器的從控制器、同樣連接主控制器的分布式采集器；從控制器連接被控IGBT模塊及網(wǎng)側(cè)三相PWM變流器；分布式采集器連接網(wǎng)側(cè)三相PWM變流器；
[0008]主控制器包括PWR電源板、CPU板、Al模擬量板、BI數(shù)字量輸入板、BO數(shù)字量輸出板和OI光纖曼碼通信板；其中CPU板中包括用以整體控制的PowerPC芯片、DSP芯片和FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片連接OI光纖曼碼通信板實現(xiàn)與從控制器及分布式采集器的通信功能；
[0009]從控制器也具有連接主控制器的OI光纖曼碼通信板的FPGA芯片，以及對被控IGBT模塊電壓、電流和溫度信號采樣的采樣芯片；
[0010]分布式采集器同樣具有連接主控制器的OI光纖曼碼通信板的FPGA芯片，以及對網(wǎng)側(cè)三相PWM變流器中電網(wǎng)電壓、變流器輸出電壓和電網(wǎng)電流采樣的采樣芯片。
[0011]所述主控制器開具有can、485和Ethernet接口，CAN接口用以與儲能介質(zhì)的BMS或CMS通信；485接口用以與本地HMI人機界面的通信；Ethernet接口用以與上層控制系統(tǒng)的以太網(wǎng)通信。
[0012]與【背景技術】相比，本實用新型公開的新型混合儲能變流器控制裝置中，就地采樣及控制由從控制器和分布式采集器完成，減輕了主控制器的負擔，有利于混合儲能系統(tǒng)的控制，增強了系統(tǒng)的可靠性；并且如果需要進行擴展時，無需增設多個主控制器，可以以增加從控制器及分布式采集器進行擴展，能夠降低整個控制裝置的成本；整個控制裝置采用分布式構架，利用光纖曼碼通信，抗擾性強、可靠性高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型混合儲能變流器控制裝置的結(jié)構框圖；
[0014]圖2是一個被控的共直流母線混合儲能系統(tǒng)拓撲圖；
[0015]圖3是一個被控的共交流電網(wǎng)混合儲能系統(tǒng)拓撲圖；
[0016]圖4是本實用新型混合儲能變流器控制裝置為控制圖2所示共直流母線混合儲能系統(tǒng)而采用的擴展實施例示意圖；
[0017]圖5是本實用新型混合儲能變流器控制裝置為控制圖3所示共交流電網(wǎng)混合儲能系統(tǒng)而采用的擴展實施例示意圖。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，進一步闡明本實用新型，應理解這些實施方式僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍，在閱讀了本實用新型之后，本領域技術人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。
[0019]如圖1所示，為本實用新型公開的新型混合儲能變流器控制裝置框圖。整個控制裝置包括:主控制器、從控制器和分布式采集器。主控制器為4U8槽設計，板件包括:PWR電源板、BI數(shù)字量輸入板、BO數(shù)字量輸出板、Al模擬量輸入板、OI光纖通信板和CPU板。根據(jù)需要，可配置多塊ΒΙ、Β0和OI板。主控制器與從控制器和分布式采集器之間通過光纖曼碼通信。從控制器具有2路直流電壓采樣、4路橋臂脈沖驅(qū)動信號、狀態(tài)反饋信號、模塊電流和溫度采樣信號。從控制器具有的FPGA芯片除通信外，還具備采樣硬件保護，實現(xiàn)保護封IGBT驅(qū)動脈沖功能，從而保護儲能變流器；主控制器集中控制運算得到IGBT占空比信號，從控制器FPGA芯片具體實現(xiàn)SVPWM及PWM等IGBT驅(qū)動脈沖分發(fā)功能。分布式采集器可采樣2路三相電網(wǎng)PT信號和I路三相電流CT信號。
[0020]如圖2和圖3所示，分別為被控制的共直流母線和共交流電網(wǎng)的混合儲能系統(tǒng)拓撲圖。其中，圖2為一個被控的共直流母線混合儲能系統(tǒng)的拓撲圖舉例，不同儲能介質(zhì)共三相PWM變流器，實現(xiàn)與電網(wǎng)的雙向整流逆變功能，不同儲能介質(zhì)各自的雙向DC/DC變換器(三相IGBT功率模塊)，實現(xiàn)儲能介質(zhì)的充放電功能。圖3為一個被控的共交流電網(wǎng)的混合儲能系統(tǒng)的拓撲圖舉例，不同儲能介質(zhì)帶各自的三相PWM變流器和雙向DC/DC變換器(三相IGBT功率模塊)，實現(xiàn)各自儲能介質(zhì)的充放電功能。
[0021]如圖4所示，為本實用新型的新型混合儲能變流器控制裝置框圖針對如圖2所示共直流母線混合儲能系統(tǒng)進行控制的擴展示意圖。網(wǎng)側(cè)共三相PWM變流器，利用分布式采集器I和從控制器I實現(xiàn)，其中分布式采集器I采樣電網(wǎng)電壓、變流器輸出電壓和電網(wǎng)電流信號；分布式控制器I控制三相IGBT功率模塊，同時采樣模塊電壓電流等信號。從控制器2和3分別控制I個儲能介質(zhì)，I個控制器4路橋臂脈沖可滿足交錯并聯(lián)拓撲結(jié)構。
[0022]如圖5所示，為本實用新型的新型混合儲能變流器控制裝置框圖針對如圖2所示共交流電網(wǎng)混合儲能系統(tǒng)進行控制的擴展示意圖。由于是采樣共交流電網(wǎng)方式，需要2個網(wǎng)側(cè)三相PWM變流器，利用分布式采集器1、2和從控制器1、2來實現(xiàn)，其中分布式采集器1、2分別采樣電網(wǎng)電壓、變流器輸出電壓和電網(wǎng)電流；分布式控制器1、2各自控制三相IGBT功率模塊，同時采樣模塊電壓電流等信號。從控制器3和4分別控制兩個儲能變流器的DC/DC環(huán)節(jié)，I個控制器4路橋臂脈沖可滿足交錯并聯(lián)拓撲結(jié)構。
[0023]除了共直流母線和共交流電網(wǎng)混合儲能拓撲外，本控制裝置同樣可實現(xiàn)共直流母線和共交流電網(wǎng)的混合拓撲混合儲能方案。
[0024]綜上所述，本實用新型提供了一種新型的混合儲能變流器控制器裝置，控制器基于主從控制結(jié)構，主從之間采用高速光纖曼碼通信，可靠性高、抗擾性強。分布式采集器及從控制器采用模塊化設計，擴展型強，針對混合儲能系統(tǒng)復雜的控制、多樣的拓撲，采取相應的配置，都能滿足相應的要求，相對于傳統(tǒng)的需要采用多個控制器，具有可靠性高、設計簡單、成本低和擴展性強的優(yōu)點。
【權利要求】
1.一種新型混合儲能變流器控制裝置，其特征在于:包括主控制器、連接主控制器的從控制器、同樣連接主控制器的分布式采集器；從控制器連接被控IGBT模塊及網(wǎng)側(cè)三相PWM變流器；分布式采集器連接網(wǎng)側(cè)三相PWM變流器； 主控制器包括PWR電源板、CPU板、Al模擬量板、BI數(shù)字量輸入板、BO數(shù)字量輸出板和OI光纖曼碼通信板；其中CPU板中包括用以整體控制的PowerPC芯片、DSP芯片和FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片連接OI光纖曼碼通信板實現(xiàn)與從控制器及分布式采集器的通信功能； 從控制器也具有連接主控制器的OI光纖曼碼通信板的FPGA芯片，以及對被控IGBT模塊電壓、電流和溫度信號采樣的采樣芯片； 分布式采集器同樣具有連接主控制器的OI光纖曼碼通信板的FPGA芯片，以及對網(wǎng)側(cè)三相PWM變流器中電網(wǎng)電壓、變流器輸出電壓和電網(wǎng)電流采樣的采樣芯片。
2.如權利要求1所述的新型混合儲能變流器控制裝置，其特征在于:所述主控制器開具有can、485和Ethernet接口，CAN接口用以與儲能介質(zhì)的BMS或CMS通信；485接口用以與本地HMI人機界面的通信；Ethernet接口用以與上層控制系統(tǒng)的以太網(wǎng)通信。
【文檔編號】H02J3/32GK204258325SQ201420712374
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權日:2014年11月24日
【發(fā)明者】石磊, 封阿明, 吳偉亮, 潘真, 盧方舟, 雷磊 申請人:國電南瑞科技股份有限公司