一種基于數(shù)字控制的雙向儲能變流器裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種基于數(shù)字控制的雙向儲能變流器裝置，包括主電路、控制電路、外圍電路和上位機，主電路包括依次連接的并網(wǎng)變壓器、交流濾波電路、PEBB(Power?Electronic?Building?Block)模塊和直流濾波電路，并網(wǎng)變壓器與電網(wǎng)端相連，直流濾波電路與儲能電池端相連，控制電路包括相互連接通信的DSP和FPGA，外圍電路包括驅(qū)動電路、采樣電路和通信電路，主電路的交流側(cè)和直流側(cè)的信號采集點通過采樣電路與DSP連接，F(xiàn)PGA通過驅(qū)動電路與PEBB模塊的驅(qū)動端連接，DSP還通過通信電路與上位機連接通信。本實用新型提供的一種基于數(shù)字控制的雙向儲能變流器裝置，控制電路中DSP作為處理器，同時采用FPGA輔助DSP，提高了DSP的處理速度，并改善了讀寫效率，防止干擾信號影響DSP的精度。
【專利說明】—種基于數(shù)字控制的雙向儲能變流器裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及儲能【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于數(shù)字控制的雙向儲能變流器裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]電力生產(chǎn)過程是連續(xù)進行的，發(fā)電、輸電、變電、配電、用電必須時刻保持平衡；電力系統(tǒng)的負荷存在峰谷差，必須留有很大的備用容量，造成系統(tǒng)設(shè)備運行效率低。應(yīng)用儲能技術(shù)可以對負荷削峰填谷，提高系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性，減少系統(tǒng)備用需求及停電損失。另夕卜，隨著新能源發(fā)電規(guī)模的日益擴大和分布式發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，電力儲能系統(tǒng)的重要性也日益凸顯。目前在儲能技術(shù)中，蓄電池儲能是目前最成熟、最可靠的儲能技術(shù)，而在蓄電池儲能技術(shù)中，最關(guān)鍵的是變流器裝置的設(shè)計。變流器裝置不僅要滿足并網(wǎng)運行的要求，還要盡可能簡化設(shè)計、提高性能。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型涉及一種基于數(shù)字控制的雙向儲能變流器裝置，所述雙向儲能變流器裝置包括主電路、控制電路、外圍電路和上位機，所述控制電路通過所述外圍電路與所述主電路和上位機連接；
[0004]所述主電路包括依次連接的并網(wǎng)變壓器、交流濾波電路、PEBB模塊和直流濾波電路；
[0005]所述控制電路包括相互連接通信的DSP和FPGA ；
[0006]所述外圍電路包括驅(qū)動電路、采樣電路和通信電路；
[0007]所述主電路的交流側(cè)和直流側(cè)的信號采集點通過所述采樣電路與所述DSP連接，所述FPGA通過所述驅(qū)動電路與所述PEBB模塊的驅(qū)動端連接；
[0008]所述DSP還通過所述通信電路與所述上位機連接通信。
[0009]本實用新型提供的第一優(yōu)選實施例中:所述并網(wǎng)變壓器與電網(wǎng)端相連，整個裝置通過所述并網(wǎng)變壓器接入到電網(wǎng)中，所述并網(wǎng)變壓器二次側(cè)通過所述交流濾波電路和所述PEBB模塊連接，所述PEBB模塊的直流側(cè)通過所述直流濾波電路與儲能電池端相連。
[0010]本實用新型提供的第二優(yōu)選實施例中:所述外圍電路還包括與所述控制電路相連接的電源電路、時鐘電路和保護電路；
[0011]所述電源電路為所述控制電路和其它外圍電路提供不同電壓值的直流電源，所述時鐘電路為所述DSP和所述FPGA提供正常工作所需的外部時鐘信號。
[0012]本實用新型提供的第三優(yōu)選實施例中:所述PEBB模塊采用Semikron公司的Skiip613ffl)123-3DUL 模塊。
[0013]本實用新型提供的第四優(yōu)選實施例中:所述DSP采用TI公司的TMS320F2812。
[0014]本實用新型提供的第五優(yōu)選實施例中:所述FPGA采用Altera公司的EP1C6Q240I7。
[0015]本實用新型提供的一種基于數(shù)字控制的雙向儲能變流器裝置的有益效果包括:
[0016]本實用新型提供的一種基于數(shù)字控制的雙向儲能變流器裝置，整個裝置通過該并網(wǎng)變壓器接入到電網(wǎng)中，并網(wǎng)變壓器可隔離變流器裝置和電網(wǎng)，防止相互影響。并網(wǎng)變壓器二次側(cè)通過交流濾波電路和PEBB模塊連接，PEBB模塊的直流側(cè)通過直流濾波電路與儲能電池端相連，PEBB模塊作為功率器件主要實現(xiàn)整流、逆變的雙向變流，直流側(cè)和交流側(cè)都連接濾波電路以濾除一定頻率的諧波分量，控制電路包括相互連接通信的DSP和FPGA，DSP作為處理器，同時采用FPGA輔助DSP，提高了 DSP的處理速度，并改善了讀寫效率，防止干擾信號影響DSP的精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]如圖1所示為本實用新型提供的一種基于數(shù)字控制的雙向儲能變流器裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]如圖2所示為本實用新型提供的一種基于數(shù)字控制的雙向儲能變流器裝置的控制電路的控制過程的實施例的流程圖。

【具體實施方式】
[0019]下面根據(jù)附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0020]本實用新型提供一種基于數(shù)字控制的雙向儲能變流器裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，由圖1可知，該雙向儲能變流器裝置包括主電路、控制電路、外圍電路和上位機，控制電路通過外圍電路與主電路和上位機連接。主電路包括依次連接的并網(wǎng)變壓器、交流濾波電路、PEBB模塊和直流濾波電路。
[0021]控制電路包括相互連接通信的DSP和FPGA。外圍電路包括驅(qū)動電路、采樣電路和通信電路。主電路的交流側(cè)和直流側(cè)的信號采集點通過采樣電路與DSP連接，F(xiàn)PGA通過驅(qū)動電路與PEBB模塊的驅(qū)動端連接。DSP還通過通信電路與上位機連接通信?？刂齐娐分蠨SP作為處理器，同時采用FPGA輔助DSP，提高了 DSP的處理速度，并改善了讀寫效率，防止干擾信號影響DSP的精度。
[0022]進一步的，并網(wǎng)變壓器與電網(wǎng)端相連，整個裝置通過該并網(wǎng)變壓器接入到電網(wǎng)中，并網(wǎng)變壓器可隔離變流器裝置和電網(wǎng)，防止相互影響。并網(wǎng)變壓器二次側(cè)通過交流濾波電路和PEBB模塊連接，PEBB模塊的直流側(cè)通過直流濾波電路與儲能電池端相連，PEBB模塊作為功率器件主要實現(xiàn)整流、逆變的雙向變流，直流側(cè)和交流側(cè)都連接濾波電路以濾除一定頻率的諧波分量。
[0023]外圍電路還包括與控制電路相連接的電源電路、時鐘電路和保護電路，電源電路為控制電路和其它外圍電路提供不同電壓值的直流電源，時鐘電路為DSP和FPGA提供正常工作所需的外部時鐘信號。
[0024]PEBB模塊的工作受控制電路控制，工作時，采樣電路采集主電路的電壓電流信號送至DSP，DSP根據(jù)控制指令和采樣信號進行運算，發(fā)出占空比不斷變換的PWM波，經(jīng)FPGA及驅(qū)動電路處理后，驅(qū)動PEBB模塊工作。FPGA實時采集系統(tǒng)工作狀態(tài)信號，當PEBB模塊的保護電路產(chǎn)生過流或過溫保護信號時，信號由FPGA處理后送至DSP，閉鎖PWM輸出，保護PEBB模塊。
[0025]PEBB模塊可以采用Semikron公司的Skiip613⑶123-3DUL模塊。DSP可以采用TI公司的 TMS320F2812。FPGA 可以采用 Altera 公司的 EP1C6Q240I7。
[0026]如圖2所示為本實用新型提供的一種基于數(shù)字控制的雙向儲能變流器裝置的控制電路的控制過程的實施例的流程圖，由圖2可知，控制過程中，首先進行初始化，包括系統(tǒng)初始化、外設(shè)中斷控制器初始化、外設(shè)中斷向量表初始化、I/O初始化、RS232初始化、SPI初始化、定時器初始化、采樣模塊初始化等。完成初始化后，進行主循環(huán)，在每次的循環(huán)中，首先處理上位機發(fā)送來的數(shù)據(jù)，包括開關(guān)機信號及系統(tǒng)運行參數(shù)的設(shè)置等；然后判斷信號采樣是否完成，若完成則對采樣結(jié)果進行更新，如未完成則跳過；然后判斷系統(tǒng)是否處在開機狀態(tài)，若已開機則跳過，如未開機則重新檢查是否收到開機信號；然后判斷上位機是否發(fā)送關(guān)機信號，若收到關(guān)機信號，則開始關(guān)機動作，如未收到關(guān)機信號則進入運行狀態(tài)。在運行狀態(tài)中，首先通過軟件鎖相環(huán)就行相角鎖定，根據(jù)運行模式進行整流或逆變動作，運算得到定時器比較寄存器更新值，用來調(diào)節(jié)PWM1-6輸出控制PEBB模塊，實現(xiàn)變流器對儲能電池的充電和放電控制，PWM輸出后返回上位機數(shù)據(jù)接收處理程序進入下一次控制循環(huán)。
[0027]最后應(yīng)當說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:依然可以對本實用新型的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本實用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
【權(quán)利要求】
1.一種基于數(shù)字控制的雙向儲能變流器裝置，其特征在于，所述雙向儲能變流器裝置包括主電路、控制電路、外圍電路和上位機，所述控制電路通過所述外圍電路與所述主電路和上位機連接； 所述主電路包括依次連接的并網(wǎng)變壓器、交流濾波電路、PEBB模塊和直流濾波電路； 所述控制電路包括相互連接通信的DSP和FPGA ； 所述外圍電路包括驅(qū)動電路、采樣電路和通信電路； 所述主電路的交流側(cè)和直流側(cè)的信號采集點通過所述采樣電路與所述DSP連接，所述FPGA通過所述驅(qū)動電路與所述PEBB模塊的驅(qū)動端連接； 所述DSP還通過所述通信電路與所述上位機連接通信。
2.如權(quán)利要求1所述的雙向儲能變流器裝置，其特征在于，所述并網(wǎng)變壓器與電網(wǎng)端相連，整個裝置通過所述并網(wǎng)變壓器接入到電網(wǎng)中，所述并網(wǎng)變壓器二次側(cè)通過所述交流濾波電路和所述PEBB模塊連接，所述PEBB模塊的直流側(cè)通過所述直流濾波電路與儲能電池端相連。
3.如權(quán)利要求1所述的雙向儲能變流器裝置，其特征在于，所述外圍電路還包括與所述控制電路相連接的電源電路、時鐘電路和保護電路； 所述電源電路為所述控制電路和其它外圍電路提供不同電壓值的直流電源，所述時鐘電路為所述DSP和所述FPGA提供正常工作所需的外部時鐘信號。
4.如權(quán)利要求1所述的雙向儲能變流器裝置，其特征在于，所述PEBB模塊采用Semikron 公司的 Skiip613⑶ 123-3DUL 模塊。
5.如權(quán)利要求1所述的雙向儲能變流器裝置，其特征在于，所述DSP采用TI公司的TMS320F2812。
6.如權(quán)利要求1所述的雙向儲能變流器裝置，其特征在于，所述FPGA采用Altera公司的 EP1C6Q240I7。
【文檔編號】H02M7/72GK203984271SQ201320707991
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】閆濤, 劉赟甲, 渠展展, 賈鵬飛, 李大偉, 張學(xué)龍, 郭瑞宙 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院