適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微電網(wǎng)控制技術(shù)，更具體地說，涉及一種適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]微電網(wǎng)是由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、變流器、監(jiān)控、保護(hù)裝置和負(fù)荷等匯集而成的小型發(fā)、配、用電系統(tǒng)，是一個(gè)具備自我控制和自我能量管理的自治系統(tǒng)。微電網(wǎng)既能作為可控發(fā)電單元或可控負(fù)荷柔性并入配電網(wǎng)，又能依靠自身的協(xié)調(diào)控制能力獨(dú)立運(yùn)行，從而降低間歇性分布式電源給配電網(wǎng)帶來的不利影響，最大限度地利用分布式電源出力，提高供電可靠性和電能質(zhì)量。從微觀看，微電網(wǎng)可以看作小型的電力系統(tǒng)；從宏觀看，微電網(wǎng)可以認(rèn)為是配電系統(tǒng)中的一個(gè)“虛擬”的電源或負(fù)荷。
[0003]微電網(wǎng)與傳統(tǒng)的分布式電源獨(dú)立供電的重要區(qū)別在于需要對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能單元、負(fù)荷進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，維持微電網(wǎng)有功功率和無功功率平衡，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。微電網(wǎng)中央控制器是微電網(wǎng)控制系統(tǒng)的核心裝置，所有控制策略均在此設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。然而，目前的微電網(wǎng)中央控制器仍存在諸多缺陷:(I)注重控制策略，缺乏控制器的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)；(2)對(duì)系統(tǒng)通信的依賴過大，沒有提出提高通信可靠性的有效方法。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于:提供一種適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)微電網(wǎng)設(shè)備的可靠控制，維持微電網(wǎng)功率平衡，保障用戶側(cè)微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，降低運(yùn)行成本。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器，包括主控制芯片、人機(jī)界面模塊、終端通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、底層設(shè)備通信模塊，主控制芯片與人機(jī)界面模塊之間通過高速輸入輸出接口連接，主控制芯片與終端通信模塊之間通過以太網(wǎng)通信接口連接，主控制芯片與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊之間通過串行外設(shè)接口連接，主控制芯片與底層設(shè)備通信模塊之間通過串口通信接口、控制器局域網(wǎng)通信接口連接。
[0006]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，人機(jī)界面模塊包括與高速輸入輸出接口連接的具有觸摸功能的液晶顯示器。
[0007]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，終端通信模塊包括與以太網(wǎng)通信接口連接的網(wǎng)絡(luò)電平轉(zhuǎn)換模塊，網(wǎng)絡(luò)電平轉(zhuǎn)換模塊再與交換機(jī)連接。
[0008]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包括與串行外設(shè)接口連接的串行閃存和大容量安全數(shù)碼卡。
[0009]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，底層設(shè)備通信模塊包括與串口通信接口連接的串口電平轉(zhuǎn)換模塊、以及與控制器局域網(wǎng)通信接口連接的差分電平轉(zhuǎn)換模塊，串口電平轉(zhuǎn)換模塊、差分電平轉(zhuǎn)換模塊再分別連接底層設(shè)備。
[0010]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，底層設(shè)備為光伏并網(wǎng)逆變器、能量測(cè)量裝置或/和其他輔助設(shè)備。
[0011]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，主控制芯片為芯片stm32F407。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器具有多種設(shè)備通信方式，包括:主控制芯片與液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)采用高速輸入輸出(input/output，I/O)接口通信；主控制芯片與終端設(shè)備(如交換機(jī))采用以太網(wǎng)通信；主控制芯片與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊采用串行外設(shè)接口(Serial Peripheral Interface，SPI)通信；主控制芯片與底層設(shè)備同時(shí)采用串口通信和控制器局域網(wǎng)(Controller AreaNetwork, CAN)通信。當(dāng)本實(shí)用新型適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器任何一種通信方式發(fā)生故障時(shí)，其他通信方式仍能正常工作，提高了通信可靠性，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)中央控制器與多個(gè)設(shè)備之間的可靠通信。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及其有益技術(shù)效果進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0014]圖1為本實(shí)用新型適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器的IXD顯示器的操作控制界面圖。
[0016]圖3為本實(shí)用新型適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器的LCD顯示器的光伏發(fā)電監(jiān)控界面圖。
[0017]圖4為本實(shí)用新型適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器的IXD顯示器的儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控界面圖。
[0018]圖5為本實(shí)用新型適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器的IXD顯示器的負(fù)荷監(jiān)控界面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了使本實(shí)用新型的發(fā)明目的、技術(shù)方案及其有益技術(shù)效果更加清晰，以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是為了解釋本實(shí)用新型，并非為了限定本實(shí)用新型。
[0020]請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器包括主控制芯片、人機(jī)界面模塊、終端通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、底層設(shè)備通信模塊，主控制芯片與人機(jī)界面模塊之間通過高速輸入輸出接口連接，主控制芯片與終端通信模塊之間通過以太網(wǎng)通信接口連接，主控制芯片與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊之間通過串行外設(shè)接口連接，主控制芯片與底層設(shè)備通信模塊之間通過串口通信接口、控制器局域網(wǎng)通信接口連接。人機(jī)界面模塊包括與高速輸入輸出接口連接的具有觸摸功能的液晶顯示器；終端通信模塊包括與以太網(wǎng)通信接口連接的網(wǎng)絡(luò)電平轉(zhuǎn)換模塊，網(wǎng)絡(luò)電平轉(zhuǎn)換模塊再與交換機(jī)連接；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包括與串行外設(shè)接口連接的串行閃存和大容量安全數(shù)碼卡；底層設(shè)備通信模塊包括與串口通信接口連接的串口電平轉(zhuǎn)換模塊、以及與控制器局域網(wǎng)通信接口連接的差分電平轉(zhuǎn)換模塊，串口電平轉(zhuǎn)換模塊、差分電平轉(zhuǎn)換模塊再分別連接光伏并網(wǎng)逆變器、能量測(cè)量裝置或/和其他輔助設(shè)備等底層設(shè)備；主控制芯片為芯片stm32F407，采用芯片stm32F407設(shè)計(jì)的中央控制器能夠充分滿足微電網(wǎng)控制對(duì)響應(yīng)速度的要求，減少系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)成本，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的監(jiān)視和控制功能。
[0021]請(qǐng)參閱圖2，IXD顯示器的操作控制界面主要用于對(duì)光伏、儲(chǔ)能以及各個(gè)用電負(fù)荷進(jìn)行啟停控制，顯示光伏、儲(chǔ)能以及各個(gè)用電負(fù)荷的有功和無功功率、光伏輸出電壓和電流以及儲(chǔ)能的荷電狀態(tài)(State of Charge，S0C)。操作人員可以通過該界面對(duì)光伏、儲(chǔ)能以及各個(gè)用電負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)控。
[0022]請(qǐng)參閱圖3，IXD顯示器的光伏發(fā)電監(jiān)控界面主要是用來監(jiān)控光伏發(fā)電的實(shí)時(shí)信息，包括溫度、效率、直流側(cè)電壓vd。、直流側(cè)電流Id。、直流側(cè)功率Pd。、輸出有功功率P、輸出無功功率Q、輸出電壓U、輸出電流1、頻率f、功率峰值、日發(fā)電量等可以表征光伏發(fā)電運(yùn)行特性的參數(shù)，繪制每一天太陽(yáng)能發(fā)電功率的實(shí)時(shí)曲線和預(yù)測(cè)曲線。
[0023]請(qǐng)參閱圖4，IXD顯示器的儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)控界面主要是用來監(jiān)控儲(chǔ)能的實(shí)時(shí)信息，包括溫度、直流側(cè)電壓vd。、直流側(cè)電流Id。、SOC值、輸出有功功率P、輸出無功功率Q、輸出電壓U、輸出電流1、頻率f、放電量、放電時(shí)長(zhǎng)等可以表征儲(chǔ)能發(fā)電運(yùn)行特性的參數(shù)，繪制每一天儲(chǔ)能出力和存儲(chǔ)電量的實(shí)時(shí)曲線。
[0024]請(qǐng)參閱圖5，IXD顯示器的負(fù)荷監(jiān)控界面主要是用來監(jiān)控微電網(wǎng)各類負(fù)荷的實(shí)時(shí)信息，包括各類負(fù)荷用電比例，微電源和市電的比例等可以表征微電網(wǎng)用戶的用電特性參數(shù)，繪制每一天用戶用電功率P的實(shí)時(shí)曲線。
[0025]本實(shí)用新型適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器可以通過人機(jī)界面模塊以液晶顯示器的方式顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，自定義運(yùn)行參數(shù)以及查看日志；可以通過終端通信模塊實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)中央控制器與設(shè)備終端之間的相互通信；可以通過所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊對(duì)運(yùn)行日志和關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，以便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行診斷和分析；可以通過底層設(shè)備通信模塊提供底層接口，與光伏并網(wǎng)逆變器、能量測(cè)量裝置和其他輔助設(shè)備等底層設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)。綜上所述，本實(shí)用新型具有多種設(shè)備通信方式，提高通信可靠性，可實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)中央控制器與多個(gè)設(shè)備之間的可靠通信，滿足用戶側(cè)微電網(wǎng)的多種需求。
[0026]根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷摹Ｒ虼?，本?shí)用新型并不局限于上面揭示和描述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說明，并不對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)成任何限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器，其特征在于，它包括主控制芯片、人機(jī)界面模塊、終端通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、底層設(shè)備通信模塊，主控制芯片與人機(jī)界面模塊之間通過高速輸入輸出接口連接，主控制芯片與終端通信模塊之間通過以太網(wǎng)通信接口連接，主控制芯片與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊之間通過串行外設(shè)接口連接，主控制芯片與底層設(shè)備通信模塊之間通過串口通信接口、控制器局域網(wǎng)通信接口連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器，其特征在于，所述的人機(jī)界面模塊包括與所述高速輸入輸出接口連接的具有觸摸功能的液晶顯示器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器，其特征在于，所述的終端通信模塊包括與所述以太網(wǎng)通信接口連接的網(wǎng)絡(luò)電平轉(zhuǎn)換模塊，網(wǎng)絡(luò)電平轉(zhuǎn)換模塊再與交換機(jī)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包括與所述串行外設(shè)接口連接的串行閃存和大容量安全數(shù)碼卡。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器，其特征在于，所述的底層設(shè)備通信模塊包括與所述串口通信接口連接的串口電平轉(zhuǎn)換模塊、以及與所述控制器局域網(wǎng)通信接口連接的差分電平轉(zhuǎn)換模塊，串口電平轉(zhuǎn)換模塊、差分電平轉(zhuǎn)換模塊再分別連接底層設(shè)備。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器，其特征在于，所述底層設(shè)備為光伏并網(wǎng)逆變器或能量測(cè)量裝置。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器，其特征在于，所述的主控制芯片為芯片stm32F407。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器，包括主控制芯片、人機(jī)界面模塊、終端通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、底層設(shè)備通信模塊，主控制芯片與人機(jī)界面模塊之間通過高速輸入輸出接口連接，主控制芯片與終端通信模塊之間通過以太網(wǎng)通信接口連接，主控制芯片與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊之間通過串行外設(shè)接口連接，主控制芯片與底層設(shè)備通信模塊之間通過串口通信接口、控制器局域網(wǎng)通信接口連接。本實(shí)用新型適用于用戶側(cè)微電網(wǎng)的中央控制器實(shí)現(xiàn)了對(duì)微電網(wǎng)設(shè)備的可靠控制，維持微電網(wǎng)功率平衡，保障用戶側(cè)微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，降低運(yùn)行成本，具有很高的性價(jià)比，非常適于廣泛推廣與使用。
【IPC分類】H02J3/00, H02J13/00
【公開號(hào)】CN204720980
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520216182
【發(fā)明人】雷金勇, 喻磊, 馬溪原, 許愛東, 郭曉斌, 李鵬, 楊蘋, 周少雄, 許志榮, 王建邦, 魏文瀟
【申請(qǐng)人】南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 華南理工大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年4月10日