本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種直流微電網(wǎng)控制策略測(cè)試系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

直流微電網(wǎng)是以直流配電的形式，通過(guò)一條公共的直流母線將所有微電源連接起來(lái)的獨(dú)立可控系統(tǒng)。直流微電網(wǎng)控制策略的研究對(duì)直流微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。目前，較常采用的直流微電網(wǎng)控制策略測(cè)試方式主要包括全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真及物理動(dòng)模測(cè)試。

全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真是使用電力及電力電子仿真軟件搭建微網(wǎng)主拓?fù)?、所有被控設(shè)備及其相關(guān)的控制算法，并通過(guò)仿真管理軟件將微網(wǎng)主拓?fù)?、所有被控設(shè)備模型及其相關(guān)的控制算法編譯、部署并實(shí)時(shí)運(yùn)行于仿真系統(tǒng)中，該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以方便的修改所仿真的被控設(shè)備模型拓?fù)洹?shù)及其相關(guān)的控制算法，利用在線調(diào)參、修改控制目標(biāo)等方式快速驗(yàn)證微電網(wǎng)中各相關(guān)的控制算法的功能及有效性。但全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真技術(shù)也有如下問(wèn)題：(1)直流微電網(wǎng)中尤其是發(fā)電機(jī)及電池等被控設(shè)備使用的是等效數(shù)學(xué)模型，忽略了發(fā)電機(jī)的電磁特性及運(yùn)行過(guò)程中的發(fā)電機(jī)參數(shù)變化、電池參數(shù)隨溫度變化等情況，因而與實(shí)際的被控對(duì)象有所不同；(2)實(shí)時(shí)的全數(shù)字仿真是信號(hào)級(jí)的仿真，控制算法與被控對(duì)象之間只是數(shù)據(jù)的輸入輸出，沒(méi)有實(shí)際被控設(shè)備與控制器信號(hào)交互所涉及的數(shù)據(jù)調(diào)理延遲及通信協(xié)議等諸多問(wèn)題，過(guò)于理想；(3)全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真的數(shù)學(xué)模型可通過(guò)功放采用功率硬件在環(huán)的方式和其他微網(wǎng)中的實(shí)物相連，從而減小模型的不準(zhǔn)確所帶來(lái)的影響，但物理實(shí)物和數(shù)學(xué)模型的物理接口設(shè)備及接口算法處理不當(dāng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生時(shí)延，不利于直流微電網(wǎng)控制策略的開發(fā)。

而另一種較常采用的方式為物理動(dòng)模測(cè)試，其中，物理動(dòng)模測(cè)試系統(tǒng)包括：實(shí)時(shí)仿真設(shè)備、等效的整流器及逆變器、微網(wǎng)中各被控設(shè)備的物理等效模擬設(shè)備等。使用等效的整流器及逆變器來(lái)搭建微電網(wǎng)主電力拓?fù)?，使用電力及電力電子開發(fā)系統(tǒng)可以編寫出應(yīng)用于直流微電網(wǎng)的能量管理控制算法，并通過(guò)仿真管理軟件將該直流微電網(wǎng)能量管理控制算法編譯、部署并實(shí)時(shí)運(yùn)行于仿真系統(tǒng)中。物理動(dòng)模測(cè)試系統(tǒng)使用按比例縮小的等效模擬設(shè)備來(lái)模擬直流微電網(wǎng)中各被控設(shè)備，各等效動(dòng)模設(shè)備內(nèi)部的DSP(Digital Signal Processing的簡(jiǎn)稱，數(shù)字信號(hào)處理器)或PLC(Programmable Logic Controller的簡(jiǎn)稱，可編程邏輯控制器)中運(yùn)行有被模擬裝置的控制算法，同時(shí)各PLC和DSP也帶有通信接口，可以接收直流微電網(wǎng)能量管理器所發(fā)出的控制目標(biāo)，并按照所接收的控制目標(biāo)控制模擬設(shè)備運(yùn)行。物理動(dòng)模測(cè)試系統(tǒng)中使用了實(shí)際等比例的物理模擬裝置，智能功率模塊及實(shí)時(shí)仿真設(shè)備，極大的還原了直流微電網(wǎng)控制的真實(shí)環(huán)境，同時(shí)使用了可方便快速運(yùn)行不同微網(wǎng)能量管理控制算法的實(shí)時(shí)仿真設(shè)備，及可靈活的改變直流微電網(wǎng)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的等比例的物理模擬裝置和智能功率模塊，可為直流微電網(wǎng)控制策略研發(fā)提供較為靈活的研發(fā)測(cè)試平臺(tái)。

發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：物理動(dòng)模測(cè)試系統(tǒng)作為一個(gè)直流微電網(wǎng)控制策略的開發(fā)測(cè)試平臺(tái)，還存在如下問(wèn)題：(1)當(dāng)整個(gè)直流微電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，各物理等效模擬設(shè)備之間及與作為直流微電網(wǎng)能量管理器的實(shí)時(shí)仿真設(shè)備的通信需根據(jù)具體拓?fù)溥M(jìn)行重新的修改及調(diào)試，存在工作量上的重復(fù)；(2)各物理等效模擬設(shè)備使用自帶的DSP或PLC運(yùn)行被模擬裝置的控制算法，當(dāng)需要對(duì)各物理等效模擬設(shè)備所模擬的直流微電網(wǎng)中被控設(shè)備的控制算法進(jìn)行修改時(shí)，部分物理等效模擬設(shè)備不開放其控制算法，因而需要重新編寫修改等效模擬設(shè)備的控制程序代碼并燒寫到DSP或PLC中，增加了測(cè)試的復(fù)雜度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施方式的目的在于提供一種直流微電網(wǎng)控制策略測(cè)試系統(tǒng)及方法，使得該系統(tǒng)具有更佳的靈活性、通用性以及穩(wěn)定性，從而有利于提高直流微電網(wǎng)控制策略的測(cè)試效率。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種直流微電網(wǎng)控制策略測(cè)試系統(tǒng)，包括：第一上位機(jī)、N個(gè)就地控制器、與各就地控制器通信連接的若干個(gè)微電網(wǎng)功率模塊以及與各微電網(wǎng)功率模塊連接的微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備；其中，所述N為正整數(shù)；所述第一上位機(jī)通信連接于所述就地控制器，且用于生成運(yùn)行于所述就地控制器中的就地控制程序以及配置程序；所述就地控制器用于運(yùn)行所述就地控制程序以生成對(duì)應(yīng)于各微電網(wǎng)功率模塊的就地控制信號(hào)，所述就地控制器還用于運(yùn)行所述配置程序，并發(fā)出對(duì)應(yīng)于各微電網(wǎng)功率模塊的配置信號(hào)；所述微電網(wǎng)功率模塊包括：控制芯片、濾波器以及變流器；所述控制芯片用于根據(jù)所述配置信號(hào)對(duì)所述濾波器以及變流器進(jìn)行配置，使得所述濾波器以及變流器工作于與所述配置信號(hào)對(duì)應(yīng)的工作模式；所述控制芯片還用于根據(jù)所述就地控制信號(hào)控制所述變流器從而控制所述微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備的運(yùn)行。

本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種直流微電網(wǎng)控制策略測(cè)試方法，將N個(gè)就地控制器分別與若干個(gè)微電網(wǎng)功率模塊通信連接，將微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備與微電網(wǎng)功率模塊連接；其中，所述N為正整數(shù)；將各就地控制器與能量管理控制器通信連接；在第一上位機(jī)中生成就地控制程序以及配置程序并部署至N個(gè)就地控制器中；各就地控制器運(yùn)行所述配置程序，并發(fā)出對(duì)應(yīng)于微電網(wǎng)功率模塊的配置信號(hào)，各就地控制器還運(yùn)行所述就地控制程序，并向?qū)?yīng)的微電網(wǎng)功率模塊發(fā)送就地控制信號(hào)；所述微電網(wǎng)功率模塊的控制芯片根據(jù)所述配置信號(hào)對(duì)所述微電網(wǎng)功率模塊中的濾波器以及變流器進(jìn)行配置，使得所述濾波器以及變流器工作于與所述配置信號(hào)對(duì)應(yīng)的工作模式，所述控制芯片還根據(jù)所述就地控制信號(hào)控制所述變流器從而控制對(duì)應(yīng)的微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備的運(yùn)行。

本發(fā)明實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過(guò)就地控制器、微電網(wǎng)功率模塊以及微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備的組合來(lái)代替現(xiàn)有的物理動(dòng)模測(cè)試系統(tǒng)中的部分設(shè)備，通過(guò)第一上位機(jī)生成就地控制程序以及配置程序，使得就地控制程序便于修改，并且通過(guò)配置程序?qū)ξ㈦娋W(wǎng)功率模塊中的濾波器以及變流器的工作模式進(jìn)行配置，使得微電網(wǎng)功率模塊可工作于多種模式，具有更佳的通用性，從而在直流微電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化時(shí)，可以避免物理等效模擬設(shè)備的修改、調(diào)試的繁雜操作，同時(shí)，本實(shí)施方式的測(cè)試系統(tǒng)還具有較佳的靈活性、穩(wěn)定性，有利于提高直流微電網(wǎng)控制策略的測(cè)試效率。

另外，所述控制芯片還用于：將所述濾波器上采集到的電壓電流信號(hào)反饋至所述就地控制器；根據(jù)采集到的所述電壓電流信號(hào)對(duì)所述變流器進(jìn)行保護(hù)；以及將所述就地控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成用于控制所述變流器的脈沖寬度調(diào)制波。通過(guò)在控制芯片中集成信號(hào)采集、設(shè)備保護(hù)以及控制信號(hào)調(diào)制等的功能，使得微電網(wǎng)功率模塊的集成程度更高，更有利于降低測(cè)試系統(tǒng)搭建的復(fù)雜度。

另外，所述就地控制器以及各微電網(wǎng)功率模塊相互串接形成第一通信環(huán)，所述就地控制器以及各微電網(wǎng)功率模塊通過(guò)所述第一通信環(huán)進(jìn)行通信。

另外，所述第一通信環(huán)為光纖通信環(huán)。就地控制器和各微電網(wǎng)功率模塊通過(guò)高速光纖通信環(huán)進(jìn)行通信，可以避免由于通信延遲帶來(lái)的時(shí)延，提高測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

另外，所述控制芯片采用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列實(shí)現(xiàn)。

另外，所述第一上位機(jī)中存儲(chǔ)有第一通訊庫(kù)文件，所述第一上位機(jī)還用于生成包括所述第一通訊庫(kù)文件的第一通信程序，并用于配置所述第一通訊庫(kù)文件；其中，所述第一通訊庫(kù)文件封裝有所述就地控制器與各微電網(wǎng)功率模塊之間的通信信息類型；所述微電網(wǎng)功率模塊用于向?qū)?yīng)的就地控制器提供與所述第一通訊庫(kù)文件封裝的通信信息類型對(duì)應(yīng)的全部通信信息，所述就地控制器用于運(yùn)行所述第一通信程序并通過(guò)配置的第一通訊庫(kù)文件獲取各微電網(wǎng)功率模塊的通信信息。通過(guò)將就地控制器與各微電網(wǎng)功率模塊之間使用的數(shù)據(jù)要求的通信信息預(yù)先進(jìn)行封裝，使得用戶在實(shí)際使用時(shí)，僅需根據(jù)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行簡(jiǎn)單配置即可完成就地控制器與各微電網(wǎng)功率模塊之間交換的通信信息的設(shè)置，進(jìn)一步簡(jiǎn)化用戶操作。

另外，所述直流微電網(wǎng)控制策略測(cè)試系統(tǒng)還包括：第二上位機(jī)以及能量管理控制器；所述第二上位機(jī)用于生成運(yùn)行于所述能量管理控制器中的能量管理控制程序；所述能量管理控制器通信連接于所述N個(gè)就地控制器，并用于根據(jù)N個(gè)就地控制器反饋的各微電網(wǎng)功率模塊的運(yùn)行參數(shù)以及所述能量管理控制程序，生成對(duì)應(yīng)于各微電網(wǎng)功率模塊的能量管理控制目標(biāo)值，并將所述能量管理控制目標(biāo)值發(fā)送至對(duì)應(yīng)的就地控制器；所述就地控制器用于根據(jù)所述能量管理控制目標(biāo)值以及所述就地控制程序生成對(duì)應(yīng)于微電網(wǎng)功率模塊的就地控制信號(hào)。

另外，所述能量管理控制器與所述N個(gè)就地控制器相互串接形成第二通信環(huán)；所述能量管理控制器與所述N個(gè)就地控制器通過(guò)所述第二通信環(huán)進(jìn)行通信。

另外，所述第二上位機(jī)中存儲(chǔ)有第二通訊庫(kù)文件，所述第二上位機(jī)還用于生成包括有所述第二通訊庫(kù)文件的第二通信程序，并用于配置所述第二通訊庫(kù)文件；其中，所述第二通訊庫(kù)文件封裝有所述能量管理控制器與各就地控制器之間的通信信息類型；所述能量管理控制器以及各就地控制器還用于運(yùn)行所述第二通信程序并通過(guò)配置的第二通訊庫(kù)進(jìn)行通信信息交換。通過(guò)將能量管理控制器與各就地控制器之間使用的數(shù)據(jù)所要求的通信信息預(yù)先進(jìn)行封裝，使得用戶在實(shí)際使用時(shí)，僅需根據(jù)實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行簡(jiǎn)單配置即可完成能量管理控制器與各就地控制器之間交換的通信信息的設(shè)置，進(jìn)一步簡(jiǎn)化用戶操作。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式直流微電網(wǎng)控制策略測(cè)試系統(tǒng)示例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式微電網(wǎng)功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式微電網(wǎng)功率模塊控制芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式直流微電網(wǎng)控制策略測(cè)試方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒(méi)有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)所要求保護(hù)的技術(shù)方案。

本發(fā)明實(shí)施方式基于全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真以及直流微電網(wǎng)物理動(dòng)模測(cè)試系統(tǒng)的不足，提出了適用于直流微電網(wǎng)控制策略測(cè)試系統(tǒng)的、易于模塊化的、基于功率級(jí)快速控制原型的部分物理等效設(shè)備的替代組合設(shè)備。該替代組合設(shè)備包括：就地控制器、微電網(wǎng)功率模塊以及微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備。其中，微電網(wǎng)功率模塊是該替代組合設(shè)備的核心，該微電網(wǎng)功率模塊的工作模式可靈活配置，從而適用于具體直流微電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求。本實(shí)施方式的替代組合設(shè)備可替代物理動(dòng)模測(cè)試系統(tǒng)中的等效整流器及逆變器，便于為直流微電網(wǎng)的能量管理控制策略以及被控設(shè)備的控制算法的測(cè)試搭建靈活、通用、穩(wěn)定的測(cè)試平臺(tái)。

本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及一種直流微電網(wǎng)控制策略測(cè)試系統(tǒng)。其具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。該直流微電網(wǎng)控制策略測(cè)試系統(tǒng)包括：第一上位機(jī)、N個(gè)就地控制器、與各就地控制器通信連接的若干個(gè)微電網(wǎng)功率模塊、與各微電網(wǎng)功率模塊連接的微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備、第二上位機(jī)以及能量管理控制器。其中，各就地控制器以及與各就地控制器連接的微電網(wǎng)功率模塊的組合可替代等效整流器以及逆變器。其中，能量管理控制器用于對(duì)整個(gè)直流微電網(wǎng)能量進(jìn)行管理。其中，各就地控制器以及能量管理控制器可以采用包括CPU(Central Processing Unit的簡(jiǎn)稱，中央處理器)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。

如圖2所示，微電網(wǎng)功率模塊包括：控制芯片、濾波器以及變流器?？刂菩酒糜诟鶕?jù)配置信號(hào)(由第一上位機(jī)生成的配置程序中包括各濾波器以及變流器的配置信息，就地控制器運(yùn)行第一上位機(jī)生成的配置程序，解析各微電網(wǎng)功率模塊對(duì)應(yīng)的濾波器配置信號(hào)以及變流器配置信號(hào)，并將濾波器以及變流器對(duì)應(yīng)的配置信號(hào)發(fā)送給微電網(wǎng)功率模塊中的控制芯片，該控制芯片可以將濾波器配置信號(hào)給到濾波器，并將變流器配置信號(hào)給到變流器。)對(duì)濾波器以及變流器進(jìn)行配置，使得濾波器以及變流器工作于與配置信號(hào)對(duì)應(yīng)的工作模式。在一個(gè)例子中，濾波器為三相LCL濾波器。該三相LCL濾波器可接收控制芯片發(fā)送的濾波器配置信號(hào)，并根據(jù)濾波器配置信號(hào)工作于三相或者某兩相的模式下，其中，濾波器配置信號(hào)例如為每相的使能或者禁用信號(hào)。該三相LCL濾波器的每一相可以帶有電壓電流傳感器，從而可以采集到每一相的電壓電流，以反饋至控制芯片。在一個(gè)例子中，變流器可以采用兩電平變流橋，變流器可以接收來(lái)自控制芯片的變流器配置信號(hào)，并根據(jù)變流器配置信號(hào)使得變流器可工作于DC/AC、DC/DC以及AC/DC等三種模式下。因此，本實(shí)施方式中，可配置的三相LCL濾波器以及變流器相互配合，可以使得各微電網(wǎng)功率模塊工作于DC/AC、DC/DC以及AC/DC等三種模式下。

控制芯片還可以用于根據(jù)來(lái)自就地控制器的就地控制信號(hào)(就地控制器中運(yùn)行由第一上位機(jī)生成的就地控制程序時(shí)，可以向?qū)?yīng)的微電網(wǎng)功率模塊發(fā)送就地控制信號(hào)控制變流器，從而控制連接于該微電網(wǎng)功率模塊的微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備的運(yùn)行?？刂菩酒梢圆捎肍PGA(Field Programmable Gate Array的簡(jiǎn)稱，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列)實(shí)現(xiàn)，使得控制芯片可以提供數(shù)百納秒級(jí)的計(jì)算步長(zhǎng)，避免信號(hào)處理的延時(shí)，并且該FPGA控制芯片是基于硬件代碼實(shí)現(xiàn)所以能夠確保對(duì)應(yīng)功能快速、穩(wěn)定地運(yùn)行。

本實(shí)施方式各被控設(shè)備(即微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備)的控制算法運(yùn)行于就地控制器中，因此，被控設(shè)備的控制算法可以靈活修改。而微電網(wǎng)功率模塊可以工作于多種工作模式，具有較佳的通用性，當(dāng)直流微電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，僅需要根據(jù)具體的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求對(duì)微電網(wǎng)功率模塊進(jìn)行配置即可，省去了繁瑣的修改、調(diào)試工作。

在實(shí)際應(yīng)用中，第一上位機(jī)和第二上位機(jī)可以采用工程上位機(jī)，其中，第一上位機(jī)和第二上位機(jī)中安裝有具有圖像化界面的電力與電力電子系統(tǒng)仿真軟件。第一上位機(jī)和就地控制器通信連接，并用于生成運(yùn)行于就地控制器中的就地控制程序(即直流微電網(wǎng)中各直流微電網(wǎng)被控設(shè)備(例如風(fēng)電模擬器、儲(chǔ)能模擬器、光伏模擬器等)的控制程序)以及配置程序，第二上位機(jī)與能量管理控制器通信連接，并用于生成運(yùn)行于能量管理控制器中的能量管理控制程序(即整個(gè)直流微電網(wǎng)能量管理算法)。其中，就地控制程序、能量管理控制程序以及配置程序可以采用圖像化的電力與電力電子系統(tǒng)仿真軟件編寫。

在一個(gè)例子中，第一上位機(jī)中還存儲(chǔ)有第一通訊庫(kù)文件，第一上位機(jī)還用于生成包括該第一通訊庫(kù)文件的第一通信程序，且第一上位機(jī)還用于配置該第一通訊庫(kù)文件。第二上位機(jī)中存儲(chǔ)有第二通訊庫(kù)文件，第二上位機(jī)還用于生成包括有該第二通訊庫(kù)文件的第二通信程序，并且第二上位機(jī)還用于配置該第二通訊庫(kù)文件。其中，第一通訊庫(kù)文件中封裝有各就地控制器與微電網(wǎng)功率模塊之間的通信信息類型，第二通訊庫(kù)文件封裝有能量管理控制器與各就地控制器之間的通信信息類型。就地控制器與微電網(wǎng)功率模塊之間的通信信息包含多種類型，本實(shí)施方式將該些通信信息類型均封裝于第一通訊庫(kù)文件中。第二通訊庫(kù)文件也可以根據(jù)能量管理控制算法和各就地控制器的就地控制程序需使用的數(shù)據(jù)進(jìn)行通信信息的配置。

在實(shí)際應(yīng)用中，就地控制器和對(duì)應(yīng)的微電網(wǎng)功率模塊之間可能不需要使用第一通訊庫(kù)文件中封裝的全部通信信息類型，因此用戶可以根據(jù)實(shí)際的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在第一上位機(jī)中對(duì)第一通訊庫(kù)文件進(jìn)行配置，設(shè)置各就地控制器和其對(duì)應(yīng)的微電網(wǎng)功率模塊之間實(shí)際需要使用的通信信息。類似地，可以根據(jù)能量管理控制器的能量管理控制算法和各就地控制器的就地控制策略需要交互的數(shù)據(jù)對(duì)第二通訊庫(kù)文件中的通信信息進(jìn)行配置。

第一上位機(jī)可以將搭建好的直流微電網(wǎng)中相關(guān)的各就地控制器的控制策略(即就地控制程序)、配置程序以及第一通信程序(包括有已配置的第一通訊庫(kù)文件)編譯為可實(shí)時(shí)運(yùn)行的機(jī)器代碼(例如C代碼)，自動(dòng)下載并部署到各就地控制器中，在一個(gè)例子中，第一上位機(jī)和就地控制器是一一對(duì)應(yīng)的，從而便于就地控制程序等的部署。第二上位機(jī)可以將搭建好的能量管理控制程序以及第二通信程序編譯為可實(shí)時(shí)運(yùn)行的機(jī)器代碼(例如C代碼)，自動(dòng)下載并部署到各就地控制器中。其中，第一上位機(jī)還可以控制各微電網(wǎng)功率模塊，并可以完成針對(duì)各被控模擬設(shè)備的試驗(yàn)管理、自動(dòng)測(cè)試、數(shù)據(jù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析等功能。

本實(shí)施方式中，能量管理控制器用于運(yùn)行能量管理控制程序，并根據(jù)各就地控制器反饋的各微電網(wǎng)功率模塊的運(yùn)行參數(shù)以及能量管理控制程序，生成對(duì)應(yīng)于各微電網(wǎng)功率模塊能量管理控制目標(biāo)值，并將能量管理控制目標(biāo)值發(fā)送至對(duì)應(yīng)的就地控制器。就地控制器用于運(yùn)行就地控制程序，并根據(jù)該就地控制程序生成對(duì)應(yīng)于微電網(wǎng)功率模塊的就地控制信號(hào)，就地控制器還用于運(yùn)行配置程序，并發(fā)出對(duì)應(yīng)于微電網(wǎng)功率模塊的配置信號(hào)。其中，配置信號(hào)包括濾波器配置信號(hào)以及變流器配置信號(hào)。就地控制器還用于根據(jù)能量管理控制目標(biāo)值以及就地控制程序向?qū)?yīng)的微電網(wǎng)功率模塊發(fā)出就地控制信號(hào)。即就地控制器用于直流微電網(wǎng)中具體被控設(shè)備的就地控制。當(dāng)該就地控制器連接有多個(gè)微電網(wǎng)功率模塊時(shí)，其可同時(shí)運(yùn)行多個(gè)被控設(shè)備的就地控制算法。而能量管理控制器則用于運(yùn)行能量管理控制算法，將微電網(wǎng)能量管理命令(例如能量管理控制目標(biāo)值)下發(fā)給各就地控制器。在一個(gè)例子中，能量管理控制器以及各就地控制器還用于運(yùn)行第二通信程序并通過(guò)配置的第二通訊庫(kù)進(jìn)行通信信息交換。

在一個(gè)例子中，各就地控制器以及各微電網(wǎng)功率模塊均相互串接形成第一通信環(huán)，就地控制器以及各微電網(wǎng)功率模塊通過(guò)第一通信環(huán)進(jìn)行通信。能量管理控制器與各就地控制器相互串接形成第二通信環(huán)，能量管理控制器與N個(gè)就地控制器通過(guò)第二通信環(huán)進(jìn)行通信。在一個(gè)例子中，該第一通信環(huán)和第二通信環(huán)均采用光纖通信環(huán)。就地控制器通過(guò)高速光纖通信環(huán)(第一通信環(huán))控制多個(gè)直流微電網(wǎng)被控設(shè)備對(duì)應(yīng)的微電網(wǎng)功率模塊。能量管理控制器通過(guò)高速光纖通信環(huán)(第二通信環(huán))與各就地控制器進(jìn)行通訊。為了滿足直流微電網(wǎng)控制策略測(cè)試系統(tǒng)通信的實(shí)時(shí)性，各第一通信環(huán)中的微電網(wǎng)功率模塊的數(shù)目應(yīng)小于等于4，各第二通信環(huán)中的就地控制器的數(shù)目應(yīng)小于等于6。應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)施方式對(duì)于第一通信環(huán)中的微電網(wǎng)功率模塊的數(shù)目不做具體限制，對(duì)于第二通信環(huán)中的就地控制器的數(shù)目不作具體限制。

結(jié)合圖1所示，對(duì)本實(shí)施方式的一個(gè)直流微電網(wǎng)控制測(cè)試系統(tǒng)示例進(jìn)行說(shuō)明如下：

該直流微電網(wǎng)控制策略測(cè)試系統(tǒng)包括：3個(gè)就地控制器(1～3)、1個(gè)能量管理控制器、7個(gè)直流微電網(wǎng)功率模塊(1～2、3～5、6～7)以及5個(gè)直流微電網(wǎng)被控設(shè)備(即風(fēng)電模擬器1～2以及儲(chǔ)能模擬器1以及光伏模擬器1～2)，3個(gè)第一上位機(jī)(1～3)以及1個(gè)第二上位機(jī)。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施方式對(duì)于第一上位機(jī)、就地控制器、直流微電網(wǎng)功率模塊以及直流微電網(wǎng)被控設(shè)備的數(shù)量不做具體限制。

其中，第一上位機(jī)1連接于就地控制器1，第一上位機(jī)2連接于就地控制器2，第一上位機(jī)3連接于就地控制器3。其中，第一上位機(jī)1用于生成運(yùn)行于就地控制器1中的就地控制程序、配置程序以及第一通信程序，依此類推，第一上位機(jī)3用于生成運(yùn)行于就地控制器3中的就地控制程序、配置程序以第一通信程序。其中，各就地控制器中的運(yùn)行的控制程序的數(shù)目與連接于該就地控制器的微電網(wǎng)功率模塊的數(shù)目相同。如，就地控制器1連接有2個(gè)微電網(wǎng)功率模塊，所以就地控制器1中運(yùn)行的就地控制程序有2個(gè)。其中，就地控制程序?yàn)閷?duì)應(yīng)的微電網(wǎng)功率模塊的控制算法。

其中，微電網(wǎng)功率模塊1以及微電網(wǎng)功率模塊2連接于市電(其中，市電的作用與被實(shí)施方式的直流微電網(wǎng)被控設(shè)備作用相同)，就地控制器1與微電網(wǎng)功率模塊1以及微電網(wǎng)功率模塊2形成第一通信環(huán)1。微電網(wǎng)功率模塊3連接于風(fēng)電模擬器1，微電網(wǎng)功率模塊4連接于風(fēng)電模擬器2，微電網(wǎng)功率模塊5連接于儲(chǔ)能模擬器1，就地控制器2與微電網(wǎng)功率模塊3～5形成第一通信環(huán)2。微電網(wǎng)功率模塊6連接于光伏模擬器1，微電網(wǎng)功率模塊7連接于光伏模擬器2，就地控制器3與微電網(wǎng)功率模塊6～7形成第一通信環(huán)3。

圖1所示的高速光纖通信環(huán)中(即第一通信環(huán)1～3)各微電網(wǎng)功率模塊都受到所在環(huán)的就地控制器控制，各就地控制器中運(yùn)行有各微電網(wǎng)功率模塊的控制算法，從而可以完成高速光纖通信環(huán)中各被控設(shè)備的并行、獨(dú)立的控制。其中，各就地控制器以及能量管理控制器均配置有光纖板卡以實(shí)現(xiàn)高速光纖通信。其中，各就地控制器實(shí)時(shí)運(yùn)行各第一上位機(jī)編譯為可實(shí)時(shí)運(yùn)行的機(jī)器代碼的各直流微電網(wǎng)中被控設(shè)備的控制算法、以及包括預(yù)先配置好的第一通訊庫(kù)文件的第一通訊程序，第一通訊程序通過(guò)光纖板卡接收由各微電網(wǎng)功率模塊反饋回的各自的電壓、電流等的光纖信息，并完成信息解析，將解析后的各微電網(wǎng)模塊的電壓、電流等的反饋信息輸入給對(duì)應(yīng)的直流微電網(wǎng)的被控設(shè)備的控制算法。第一通訊程序打包由各直流微電網(wǎng)被控設(shè)備的控制算法發(fā)出的對(duì)應(yīng)于各直流微電網(wǎng)被控設(shè)備的控制命令，通過(guò)光纖板卡，向各個(gè)微電網(wǎng)功率模塊發(fā)送對(duì)應(yīng)的光纖控制命令。需要說(shuō)明的是，為了簡(jiǎn)化用戶的操作，本實(shí)施方式中，第一通訊庫(kù)文件中已經(jīng)封裝有盡可能多的就地控制器與各微電網(wǎng)功率模塊之間的通信信息，而各微電網(wǎng)功率模塊可以向就地控制器反饋盡可能多的通信信息(通信信息中例如包括有：從濾波器上采集到的電壓電流信號(hào)、發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、電池的狀態(tài)信號(hào)等)，而用戶則可以根據(jù)各就地控制器實(shí)際需要的通信信息對(duì)第一通訊庫(kù)文件進(jìn)行配置，從而使得第一通訊程序僅提供各就地控制器實(shí)際需要的通信信息，從而可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化用戶的操作。

能量管理控制器承擔(dān)整個(gè)直流微電網(wǎng)的能量管理任務(wù)。其中，能量管理控制器與3個(gè)就地控制器串聯(lián)，組成閉合的高速光纖通訊環(huán)(即第二通信環(huán))，各就地控制器都可以接受來(lái)自能量管理控制器下發(fā)的控制目標(biāo)值，并按照控制目標(biāo)值，控制自身所在高速光纖中的各微電網(wǎng)功率模塊，完成對(duì)整個(gè)直流微電網(wǎng)孤網(wǎng)并網(wǎng)能量管理策略的測(cè)試驗(yàn)證。圖1所示的能量管理控制器實(shí)時(shí)運(yùn)行由第二上位機(jī)編譯為可實(shí)時(shí)運(yùn)行的機(jī)器代碼的直流微電網(wǎng)能量管理控制算法及預(yù)先配置好的第二通訊程序。其中，能量管理控制器中配有光纖板卡，第二通信程序通過(guò)該光纖板卡接收由各就地控制器反饋回的各被控設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)(輸出功率、電壓、電流)等的光纖信息，并完成該光纖信息解析，將解析后功率參數(shù)輸入給整個(gè)直流微電網(wǎng)能量管理控制算法。第二通信程序打包由直流微電網(wǎng)能量管理控制算法發(fā)出的對(duì)應(yīng)于直流微電網(wǎng)中各被控設(shè)備的控制目標(biāo)值，通過(guò)光纖板卡，向各就地控制器發(fā)送對(duì)應(yīng)的光纖控制命令。

圖1所示的直流微電網(wǎng)控制策略測(cè)試系統(tǒng)，通過(guò)采用微電網(wǎng)功率模塊靈活地實(shí)現(xiàn)了整個(gè)直流微電網(wǎng)的電氣主拓?fù)涞拇罱?。其中微電網(wǎng)功率模塊1和2工作在AC/DC模式下，將市電的三相交流電整流為直流電，為直流微電網(wǎng)的直流母線供電；微電網(wǎng)功率模塊3和4工作在AC/DC模式下，將風(fēng)電模擬器輸出的三相交流電整流為直流電，并入到直流母線上；微電網(wǎng)功率模塊5～7工作在DC/DC模式下，將儲(chǔ)能模擬器1和光伏模擬器1～2輸出的直流電通過(guò)升降壓并入到直流母線上。

因此，本實(shí)施方式可以通過(guò)多個(gè)工程上位機(jī)(即第一上位機(jī)和第二上位機(jī))、多個(gè)就地控制器、能量管理控制器、微電網(wǎng)功率模塊以及被控模擬設(shè)備靈活搭建出基于功率級(jí)快速原型控制的直流微電網(wǎng)控制策略測(cè)試系統(tǒng)。

結(jié)合圖1所示，當(dāng)直流微電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，本實(shí)施方式僅需增加、減少就地控制器、微電網(wǎng)功率模塊以及微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備，或者對(duì)微電網(wǎng)功率模塊進(jìn)行配置。即修改第一上位機(jī)中的配置程序通過(guò)該配置程序設(shè)置各微電網(wǎng)功率模塊的工作模式即可，從而避免了現(xiàn)有物理動(dòng)模測(cè)試系統(tǒng)中，當(dāng)增加了新的物理等效模擬設(shè)備時(shí)，需要對(duì)新增加的物理等效模擬設(shè)備重新進(jìn)行調(diào)試的情況。

綜上，采用本實(shí)施方式的直流微電網(wǎng)控制策略測(cè)試系統(tǒng)，利用具有較強(qiáng)通用性的微電網(wǎng)功率模塊搭建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，從而可以避免由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母淖兌鴰?lái)的較為繁瑣的修改、調(diào)試工作，提高測(cè)試系統(tǒng)搭建的靈活性、安全性，進(jìn)而有利于提高直流微電網(wǎng)控制策略開發(fā)的效率。因此，用戶在使用本測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，僅需在上位機(jī)中預(yù)先寫好通訊庫(kù)文件，并且僅需根據(jù)能量控制器與就地控制器之間的通信信息以及就地控制器與微電網(wǎng)功率模塊之間的通信新對(duì)通訊庫(kù)文件進(jìn)行配置，并在上位機(jī)中對(duì)微電網(wǎng)功率模塊的工作模式進(jìn)行配置即可使用本測(cè)試系統(tǒng)完成對(duì)直流微電網(wǎng)中的就地控制算法以及能量管理控制算法的效果的驗(yàn)證。

本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及一種直流微電網(wǎng)控制策略測(cè)試系統(tǒng)。第二實(shí)施方式在第一實(shí)施方式的基礎(chǔ)上的做出改進(jìn)，在第二實(shí)施方式中，進(jìn)一步限定了微電網(wǎng)功率模塊中的控制芯片實(shí)現(xiàn)的功能，從而有利于進(jìn)一步簡(jiǎn)化微電網(wǎng)功率模塊的實(shí)現(xiàn)方式。

本實(shí)施方式中，控制芯片還用于實(shí)現(xiàn)以下功能，包括但不限于：其一、將濾波器上采集到的電壓電流信號(hào)反饋至就地控制器，其中，控制芯片還將采集到的電壓電流信號(hào)發(fā)送至對(duì)應(yīng)的就地控制器；其二、根據(jù)采集到的電壓電流信號(hào)對(duì)變流器進(jìn)行保護(hù)；其三、將就地控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成用于控制變流器的脈沖寬度調(diào)制波。

具體而言，可以在控制芯片中預(yù)先部署要實(shí)現(xiàn)的功能對(duì)應(yīng)的程序。如圖3所示，控制芯片可以包括：信號(hào)處理模塊、設(shè)備通信模塊、設(shè)備保護(hù)模塊以及調(diào)制模塊等。其中，信號(hào)處理模塊用于將從三相LCL濾波器中采集的電壓電流信號(hào)進(jìn)行濾波，并將濾波后的電壓電流信號(hào)發(fā)送至設(shè)備通信模塊。需要說(shuō)明的是，三相LCL濾波器可以自帶用于采集電壓電流信號(hào)的電壓電流傳感器。設(shè)備通信模塊用于將來(lái)自微電網(wǎng)功率模塊外部的通信信號(hào)(例如光纖信號(hào))轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，以及將控制芯片內(nèi)部的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成通信信號(hào)(例如光纖信號(hào))。設(shè)備通信模塊用于接收來(lái)自信號(hào)處理模塊的濾波后的電壓電流信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成通信信號(hào)發(fā)送至對(duì)應(yīng)地就地控制器。設(shè)備通信模塊還用于將接收到的濾波器配置信號(hào)以及變流器配置信號(hào)發(fā)送給三相LCL濾波器和變流器。設(shè)備保護(hù)模塊用于將從濾波器上采集到的電流值和預(yù)設(shè)的整定值進(jìn)行比較，滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)(例如采集到的電流值小于等于預(yù)設(shè)的整定值)則給調(diào)制模塊發(fā)送控制目標(biāo)值，不滿足預(yù)設(shè)條件時(shí)則給調(diào)制模塊發(fā)送閉鎖信號(hào)，閉鎖PWM(Pulse Width Modulation的簡(jiǎn)稱，脈沖寬度調(diào)制)波。調(diào)制模塊用于根據(jù)從設(shè)備通信模塊接收到的就地控制信號(hào)以及從設(shè)備保護(hù)模塊接收到的保護(hù)命令生成對(duì)應(yīng)的脈沖寬度調(diào)制波。當(dāng)調(diào)制模塊收到保護(hù)命令時(shí)，調(diào)制模塊生成脈沖寬度調(diào)制波用于控制變流器中的功率管全部斷開，當(dāng)調(diào)制模塊沒(méi)有收到保護(hù)命令時(shí)，調(diào)制模塊輸出的脈沖寬度調(diào)制波用于控制變流器中的功率管按照控制目標(biāo)值工作。

采用本實(shí)施方式，使得微電網(wǎng)功率模塊可以方便地集成設(shè)備保護(hù)、設(shè)備通信、信號(hào)處理以及信號(hào)調(diào)制等各種功能，有利于提高微電網(wǎng)功率模塊的通用性。因此，由于微電網(wǎng)功率模塊中的控制芯片中預(yù)先燒寫好了用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備通信、信號(hào)處理、設(shè)備保護(hù)以及信號(hào)調(diào)制等功能的程序，并且控制芯片可應(yīng)用于多種新能源接入系統(tǒng)的場(chǎng)合，無(wú)需重復(fù)編譯燒寫控制芯片，所以用戶僅需考慮控制算法程序的編寫等，就可完成對(duì)直流微電網(wǎng)中各個(gè)被控設(shè)備的控制算法的效果的檢測(cè)。

值得一提的是，本實(shí)施方式中所涉及到的各模塊均為邏輯模塊，在實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)邏輯單元可以是一個(gè)物理單元，也可以是一個(gè)物理單元的一部分，還可以以多個(gè)物理單元的組合實(shí)現(xiàn)。此外，為了突出本發(fā)明的創(chuàng)新部分，本實(shí)施方式中并沒(méi)有將與解決本發(fā)明所提出的技術(shù)問(wèn)題關(guān)系不太密切的單元引入，但這并不表明本實(shí)施方式中不存在其它的單元。

本發(fā)明第三實(shí)施方式涉及一種直流微電網(wǎng)控制策略測(cè)試方法。其流程如圖4所示，該直流微電網(wǎng)控制策略測(cè)試方法包括：

步驟401：將N個(gè)就地控制器分別與若干個(gè)微電網(wǎng)功率模塊通信連接，將微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備與微電網(wǎng)功率模塊連接。其中，N為正整數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，為了滿足就地控制器與各微電網(wǎng)功率模塊之間通信的實(shí)時(shí)性，一個(gè)就地控制器中接入的為電網(wǎng)功率模塊的個(gè)數(shù)應(yīng)小于等于4。然而，本實(shí)施方式對(duì)于各就地控制器所控制的微電網(wǎng)功率模塊的數(shù)目不做具體限制。

其中，就地控制器和各微電網(wǎng)功率模塊可以相互串接，形成閉環(huán)通信環(huán)，例如形成高速光纖通信環(huán)。

步驟402：將各就地控制器與能量管理控制器通信連接。

其中，各就地控制器和能量管理控制器可以串接形成閉環(huán)通信環(huán)，例如高速光纖通信環(huán)。在實(shí)際應(yīng)用中，為了保證能量管理控制器與各就地控制器之間通信的實(shí)時(shí)性，能量管理控制器同時(shí)連接的就地控制器的數(shù)目應(yīng)小于等于6個(gè)。應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)施方式對(duì)于連接于能量管理控制器的就地控制器的具體數(shù)目不做限制。

步驟403：在第一上位機(jī)中生成就地控制程序以及配置程序并部署至各就地控制器中。

步驟404：各就地控制器運(yùn)行配置程序，并發(fā)出對(duì)應(yīng)于微電網(wǎng)功率模塊的配置信號(hào)，各就地控制器還運(yùn)行就地控制程序，并向?qū)?yīng)的微電網(wǎng)功率模塊發(fā)送就地控制信號(hào)。

步驟405：微電網(wǎng)功率模塊的控制芯片根據(jù)配置信號(hào)對(duì)微電網(wǎng)功率模塊中的濾波器以及變流器進(jìn)行配置，使得濾波器以及變流器工作于與配置信號(hào)對(duì)應(yīng)的工作模式，控制芯片還根據(jù)就地控制信號(hào)控制變流器進(jìn)而控制對(duì)應(yīng)的微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備的運(yùn)行。

采用本實(shí)施方式，利用具有較強(qiáng)通用性的微電網(wǎng)功率模塊搭建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，從而可以避免由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母淖兌鴰?lái)的較為繁瑣的修改、調(diào)試工作，提高測(cè)試系統(tǒng)搭建的靈活性、穩(wěn)定性，進(jìn)而有利于提高直流微電網(wǎng)控制策略開發(fā)的效率。

上面各種方法的步驟劃分，只是為了描述清楚，實(shí)現(xiàn)時(shí)可以合并為一個(gè)步驟或者對(duì)某些步驟進(jìn)行拆分，分解為多個(gè)步驟，只要包含相同的邏輯關(guān)系，都在本專利的保護(hù)范圍內(nèi)；對(duì)算法中或者流程中添加無(wú)關(guān)緊要的修改或者引入無(wú)關(guān)緊要的設(shè)計(jì)，但不改變其算法和流程的核心設(shè)計(jì)都在該專利的保護(hù)范圍內(nèi)。

不難發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施方式為與第一實(shí)施方式相對(duì)應(yīng)的方法實(shí)施例，本實(shí)施方式可與第一實(shí)施方式互相配合實(shí)施。第一實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)在本實(shí)施方式中依然有效，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)也可應(yīng)用在第一實(shí)施方式中。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，該程序存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一個(gè)設(shè)備(可以是單片機(jī)，芯片等)或處理器(processor)執(zhí)行本申請(qǐng)各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施例，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。