一种基于数字控制的双向储能变流器装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种基于数字控制的双向储能变流器装置，包括主电路、控制电路、外围电路和上位机，主电路包括依次连接的并网变压器、交流滤波电路、PEBB(Power?Electronic?Building?Block)模块和直流滤波电路，并网变压器与电网端相连，直流滤波电路与储能电池端相连，控制电路包括相互连接通信的DSP和FPGA，外围电路包括驱动电路、采样电路和通信电路，主电路的交流侧和直流侧的信号采集点通过采样电路与DSP连接，FPGA通过驱动电路与PEBB模块的驱动端连接，DSP还通过通信电路与上位机连接通信。本实用新型提供的一种基于数字控制的双向储能变流器装置，控制电路中DSP作为处理器，同时采用FPGA辅助DSP，提高了DSP的处理速度，并改善了读写效率，防止干扰信号影响DSP的精度。
【专利说明】—种基于数字控制的双向储能变流器装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及储能【技术领域】，具体涉及一种基于数字控制的双向储能变流器装置。
【背景技术】
[0002]电力生产过程是连续进行的，发电、输电、变电、配电、用电必须时刻保持平衡；电力系统的负荷存在峰谷差，必须留有很大的备用容量，造成系统设备运行效率低。应用储能技术可以对负荷削峰填谷，提高系统可靠性和稳定性，减少系统备用需求及停电损失。另夕卜，随着新能源发电规模的日益扩大和分布式发电技术的不断发展，电力储能系统的重要性也日益凸显。目前在储能技术中，蓄电池储能是目前最成熟、最可靠的储能技术，而在蓄电池储能技术中，最关键的是变流器装置的设计。变流器装置不仅要满足并网运行的要求，还要尽可能简化设计、提高性能。
实用新型内容
[0003]本实用新型涉及一种基于数字控制的双向储能变流器装置，所述双向储能变流器装置包括主电路、控制电路、外围电路和上位机，所述控制电路通过所述外围电路与所述主电路和上位机连接；
[0004]所述主电路包括依次连接的并网变压器、交流滤波电路、PEBB模块和直流滤波电路；
[0005]所述控制电路包括相互连接通信的DSP和FPGA ；
[0006]所述外围电路包括驱动电路、采样电路和通信电路；
[0007]所述主电路的交流侧和直流侧的信号采集点通过所述采样电路与所述DSP连接，所述FPGA通过所述驱动电路与所述PEBB模块的驱动端连接；
[0008]所述DSP还通过所述通信电路与所述上位机连接通信。
[0009]本实用新型提供的第一优选实施例中:所述并网变压器与电网端相连，整个装置通过所述并网变压器接入到电网中，所述并网变压器二次侧通过所述交流滤波电路和所述PEBB模块连接，所述PEBB模块的直流侧通过所述直流滤波电路与储能电池端相连。
[0010]本实用新型提供的第二优选实施例中:所述外围电路还包括与所述控制电路相连接的电源电路、时钟电路和保护电路；
[0011]所述电源电路为所述控制电路和其它外围电路提供不同电压值的直流电源，所述时钟电路为所述DSP和所述FPGA提供正常工作所需的外部时钟信号。
[0012]本实用新型提供的第三优选实施例中:所述PEBB模块采用Semikron公司的Skiip613ffl)123-3DUL 模块。
[0013]本实用新型提供的第四优选实施例中:所述DSP采用TI公司的TMS320F2812。
[0014]本实用新型提供的第五优选实施例中:所述FPGA采用Altera公司的EP1C6Q240I7。
[0015]本实用新型提供的一种基于数字控制的双向储能变流器装置的有益效果包括:
[0016]本实用新型提供的一种基于数字控制的双向储能变流器装置，整个装置通过该并网变压器接入到电网中，并网变压器可隔离变流器装置和电网，防止相互影响。并网变压器二次侧通过交流滤波电路和PEBB模块连接，PEBB模块的直流侧通过直流滤波电路与储能电池端相连，PEBB模块作为功率器件主要实现整流、逆变的双向变流，直流侧和交流侧都连接滤波电路以滤除一定频率的谐波分量，控制电路包括相互连接通信的DSP和FPGA，DSP作为处理器，同时采用FPGA辅助DSP，提高了 DSP的处理速度，并改善了读写效率，防止干扰信号影响DSP的精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]如图1所示为本实用新型提供的一种基于数字控制的双向储能变流器装置的结构示意图；
[0018]如图2所示为本实用新型提供的一种基于数字控制的双向储能变流器装置的控制电路的控制过程的实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0019]下面根据附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0020]本实用新型提供一种基于数字控制的双向储能变流器装置，其结构示意图如图1所示，由图1可知，该双向储能变流器装置包括主电路、控制电路、外围电路和上位机，控制电路通过外围电路与主电路和上位机连接。主电路包括依次连接的并网变压器、交流滤波电路、PEBB模块和直流滤波电路。
[0021]控制电路包括相互连接通信的DSP和FPGA。外围电路包括驱动电路、采样电路和通信电路。主电路的交流侧和直流侧的信号采集点通过采样电路与DSP连接，FPGA通过驱动电路与PEBB模块的驱动端连接。DSP还通过通信电路与上位机连接通信。控制电路中DSP作为处理器，同时采用FPGA辅助DSP，提高了 DSP的处理速度，并改善了读写效率，防止干扰信号影响DSP的精度。
[0022]进一步的，并网变压器与电网端相连，整个装置通过该并网变压器接入到电网中，并网变压器可隔离变流器装置和电网，防止相互影响。并网变压器二次侧通过交流滤波电路和PEBB模块连接，PEBB模块的直流侧通过直流滤波电路与储能电池端相连，PEBB模块作为功率器件主要实现整流、逆变的双向变流，直流侧和交流侧都连接滤波电路以滤除一定频率的谐波分量。
[0023]外围电路还包括与控制电路相连接的电源电路、时钟电路和保护电路，电源电路为控制电路和其它外围电路提供不同电压值的直流电源，时钟电路为DSP和FPGA提供正常工作所需的外部时钟信号。
[0024]PEBB模块的工作受控制电路控制，工作时，采样电路采集主电路的电压电流信号送至DSP，DSP根据控制指令和采样信号进行运算，发出占空比不断变换的PWM波，经FPGA及驱动电路处理后，驱动PEBB模块工作。FPGA实时采集系统工作状态信号，当PEBB模块的保护电路产生过流或过温保护信号时，信号由FPGA处理后送至DSP，闭锁PWM输出，保护PEBB模块。
[0025]PEBB模块可以采用Semikron公司的Skiip613⑶123-3DUL模块。DSP可以采用TI公司的 TMS320F2812。FPGA 可以采用 Altera 公司的 EP1C6Q240I7。
[0026]如图2所示为本实用新型提供的一种基于数字控制的双向储能变流器装置的控制电路的控制过程的实施例的流程图，由图2可知，控制过程中，首先进行初始化，包括系统初始化、外设中断控制器初始化、外设中断向量表初始化、I/O初始化、RS232初始化、SPI初始化、定时器初始化、采样模块初始化等。完成初始化后，进行主循环，在每次的循环中，首先处理上位机发送来的数据，包括开关机信号及系统运行参数的设置等；然后判断信号采样是否完成，若完成则对采样结果进行更新，如未完成则跳过；然后判断系统是否处在开机状态，若已开机则跳过，如未开机则重新检查是否收到开机信号；然后判断上位机是否发送关机信号，若收到关机信号，则开始关机动作，如未收到关机信号则进入运行状态。在运行状态中，首先通过软件锁相环就行相角锁定，根据运行模式进行整流或逆变动作，运算得到定时器比较寄存器更新值，用来调节PWM1-6输出控制PEBB模块，实现变流器对储能电池的充电和放电控制，PWM输出后返回上位机数据接收处理程序进入下一次控制循环。
[0027]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种基于数字控制的双向储能变流器装置，其特征在于，所述双向储能变流器装置包括主电路、控制电路、外围电路和上位机，所述控制电路通过所述外围电路与所述主电路和上位机连接； 所述主电路包括依次连接的并网变压器、交流滤波电路、PEBB模块和直流滤波电路； 所述控制电路包括相互连接通信的DSP和FPGA ； 所述外围电路包括驱动电路、采样电路和通信电路； 所述主电路的交流侧和直流侧的信号采集点通过所述采样电路与所述DSP连接，所述FPGA通过所述驱动电路与所述PEBB模块的驱动端连接； 所述DSP还通过所述通信电路与所述上位机连接通信。
2.如权利要求1所述的双向储能变流器装置，其特征在于，所述并网变压器与电网端相连，整个装置通过所述并网变压器接入到电网中，所述并网变压器二次侧通过所述交流滤波电路和所述PEBB模块连接，所述PEBB模块的直流侧通过所述直流滤波电路与储能电池端相连。
3.如权利要求1所述的双向储能变流器装置，其特征在于，所述外围电路还包括与所述控制电路相连接的电源电路、时钟电路和保护电路； 所述电源电路为所述控制电路和其它外围电路提供不同电压值的直流电源，所述时钟电路为所述DSP和所述FPGA提供正常工作所需的外部时钟信号。
4.如权利要求1所述的双向储能变流器装置，其特征在于，所述PEBB模块采用Semikron 公司的 Skiip613⑶ 123-3DUL 模块。
5.如权利要求1所述的双向储能变流器装置，其特征在于，所述DSP采用TI公司的TMS320F2812。
6.如权利要求1所述的双向储能变流器装置，其特征在于，所述FPGA采用Altera公司的 EP1C6Q240I7。
【文档编号】H02M7/72GK203984271SQ201320707991
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】闫涛, 刘赟甲, 渠展展, 贾鹏飞, 李大伟, 张学龙, 郭瑞宙 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 国网福建省电力有限公司电力科学研究院