一种新能源锂电池储能并网控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种新能源锂电池储能并网控制系统，包括系统层、数据转换器、控制层、底层控制总线和功率层。其中功率层属于硬件范畴，控制层属于软件范畴，功率层与控制层通过底层控制总线进行通信，控制层的控制器与系统层控制器采用数据转换器进行数据传输，控制层的控制器与系统层控制器采用数据转换器进行数据传输，功率层将信号通过底层控制总线传输给控制层，控制层发出的控制信号通过底层控制总线传输给功率层。本实用新型专利技术能够实现充电和放电双重功能，采用分层控制策略实现了控制任务的优化分配，充分发挥了数字控制和数字通信的优势，即增加了系统的灵活性，又减少了各层之间的相互依赖。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源锂电池储能并网控制系统
本技术涉及节能与新能源汽车
，具体领域为一种新能源锂电池储能并网控制系统。
技术介绍
储能系统不仅可用于电力调峰，而且具备向电力系统提供频率控制、快速响应等辅助服务的能力，同时通过调节并网相角还可实现一定的无功补偿功能。建立储能系统进行电力控制、调节、分配，可以实现对能源的合理、高效利用。由于传统的电力电子控制系统基本以集中式控制模式为主，控制系统与底层硬件的相互依赖性较大，且灵活性和扩展性较差。而锂电池具有能源效率高、密度高、存储性能优秀等特点，可进行并联或串联已获得高容量或高电压，作为分布式发电的储能系统具有非常广阔的应用前景。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种新能源锂电池储能并网控制系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种新能源锂电池储能并网控制系统，包括系统层、数据转换器、控制层、底层控制总线和功率层；所述系统层包括系统层控制器，所述系统层控制器包括外环控制模块、本地数据存储模块、电池信息获取模块和本地人机界面模块，所述外环控制模块包括有功及无功控制单元、并网电流控制单元、整流/逆变控制单元和充/放电单元；所述控制层包括应用层控制模块、内环控制模块和开关信号控制模块，所述应用层控制模块包括IGBT驱动及底层保护单元、IGBT状态信号反馈单元和A/D采样及控制单元，所述内环控制模块包括数据转换单元、电流内环控制单元和锁相环单元，所述开关信号控制模块包括PWM信号调制单元、IGBT驱动信号开关逻辑单元、死区时间控制单元和IGBT二级保护单元；所述功率层包括电池储能模块、电力电子模块、并网滤波器、第一传感器、IGBT驱动模块、IGBT故障模块、第二传感器和第三传感器；所述系统层控制器通过电导体依次与所述数据转换器、所述应用层控制模块、所述内环控制模块、所述开关信号控制模块和所述底层控制总线连接，所述底层控制总线通过电导体分别与所述应用层控制模块和所述内环控制模块连接，所述电池储能模块通过电导体依次与所述电力电子模块、所述并网滤波器、所述第三传感器和所述底层控制总线连接，所述电池储能模块通过电导体依次与所述第一传感器和所述底层控制总线连接，所述电力电子模块通过电导体依次与所述IGBT驱动模块和所述底层控制总线连接，所述电力电子模块通过电导体依次与所述IGBT故障模块和所述底层控制总线连接，所述并网滤波器通过电导体依次与第二传感器和底层控制总线连接。优选的，所述模块之间的信号传输采用数字信号。优选的，所述并网滤波器内采用电感-电容-电感滤波电路。与现有技术相比，本技术的有益效果是：通过由上位机完成的系统层控制模块，可以实现多个储能系统的大规模调度，且系统层具有有功及无功控制、并网电流控制、整流/逆变控制、充/放电等外环控制，存储本地数据，获取电池信息，本地人机界面等功能，通过由DSP完成算法运算的应用层控制模块，提高了系统的灵活性，且应用层具有IGBT驱动及保护过压、过流及过热，IGBT状态信号反馈，A/D采样及控制等功能，通过由FPGA完成的内环控制模块和所述开关信号控制模块，使其分别具有数据转换、电流内环控制及锁相环等内环控制功能和PWM信号调制、IGBT驱动信号开关逻辑、死区时间控制、IGBT二级保护等开关信号功能。本技术能够实现充电和放电双重功能，采用分层控制策略实现了控制任务的优化分配，充分发挥了数字控制和数字通信的优势，即增加了系统的灵活性，又减少了各层之间的相互依赖。附图说明图1为本技术的整体结构示意图；图2为本技术的应用层控制模块组成示意图；图3为本技术的内环控制模块组成示意图；图4为本技术的开关信号控制模块组成示意图。图中：1-系统层、11-系统层控制器、111-外环控制模块、1111-有功及无功控制单元、1112-并网电流控制单元、1113-整流/逆变控制单元、1114-充/放电单元、112-本地数据存储模块、113-电池信息获取模块、114-电池信息获取模块、2-数据转换器、3-控制层、31-应用层控制模块、311-IGBT驱动及底层保护单元、312-IGBT状态信号反馈单元、313-A/D采样及控制单元、32-内环控制模块、321-数据转换单元、322-电流内环控制单元、323-锁相环单元、33-开关信号控制模块、331-PWM信号调制单元、332-IGBT驱动信号开关逻辑单元、333-死区时间控制单元、334-IGBT二级保护单元、4-底层控制总线、5-功率层、51-电池储能模块、52-电力电子模块、53-并网滤波器、54-第一传感器、55-IGBT驱动模块、56-IGBT故障模块、57-第二传感器、58-第三传感器。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参阅图1-4，本技术提供一种技术方案：一种新能源锂电池储能并网控制系统，包括系统层1、数据转换器2、控制层3、底层控制总线4和功率层5，其特征在于：所述系统层1包括系统层控制器11，系统层控制模块11由上位机完成，可以实现多个储能系统的大规模调度，所述系统层控制器11包括外环控制模块111、本地数据存储模块112、电池信息获取模块113和本地人机界面模块114，所述外环控制模块111包括有功及无功控制单元1111、并网电流控制单元1112、整流/逆变控制单元1113和充/放电单元1114，使系统层具有有功及无功控制、并网电流控制、整流/逆变控制、充/放电等外环控制，存储本地数据，获取电池信息，本地人机界面等功能；所述控制层3包括应用层控制模块31、内环控制模块32和开关信号控制模块33，所述应用层控制模块31包括IGBT驱动及底层保护单元311、IGBT状态信号反馈单元312和A/D采样及控制单元313，应用层控制模块31由DSP完成算法运算，提高了系统的灵活性，且应用层具有IGBT驱动及保护过压、过流及过热，IGBT状态信号反馈，A/D采样及控制等功能，所述内环控制模块32包括数据转换单元321、电流内环控制单元322和锁相环单元323，所述开关信号控制模块33包括PWM信号调制单元331、IGBT驱动信号开关逻辑单元332、死区时间控制单元333和IGBT二级保护单元334，所述内环控制模块32和所述开关信号控制模块33由FPGA完成，分别具有数据转换、电流内环控制及锁相环等内环控制功能和PWM信号调制、IGBT驱动信号开关逻辑、死区时间控制、IGBT二级保护等开关信号功能；所述功率层5包括电池储能模块51、电力电子模块52、并网滤波器53、第一传感器54、IGBT驱动模块55、IGBT故障模块56、第二传感器57和第三传感器58；所述系统层控制器11通过电导体依次与所述数据转换器2、所述应用层控制模块31、所述内环控制模块32、所述开关信号控制模块33和所述底层控制总线4连接，功率层5属于硬件范畴，控制层3属于软件范畴，功率层5与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新能源锂电池储能并网控制系统，包括系统层(1)、数据转换器(2)、控制层(3)、底层控制总线(4)和功率层(5)，其特征在于：所述系统层(1)包括系统层控制器(11)，所述系统层控制器(11)包括外环控制模块(111)、本地数据存储模块(112)、电池信息获取模块(113)和本地人机界面模块(114)，所述外环控制模块(111)包括有功及无功控制单元(1111)、并网电流控制单元(1112)、整流/逆变控制单元(1113)和充/放电单元(1114)；所述控制层(3)包括应用层控制模块(31)、内环控制模块(32)和开关信号控制模块(33)，所述应用层控制模块(31)包括IGBT驱动及底层保护单元(311)、IGBT状态信号反馈单元(312)和A/D采样及控制单元(313)，所述内环控制模块(32)包括数据转换单元(321)、电流内环控制单元(322)和锁相环单元(323)，所述开关信号控制模块(33)包括PWM信号调制单元(331)、IGBT驱动信号开关逻辑单元(332)、死区时间控制单元(333)和IGBT二级保护单元(334)；所述功率层(5)包括电池储能模块(51)、电力电子模块(52)、并网滤波器(53)、第一传感器(54)、IGBT驱动模块(55)、IGBT故障模块(56)、第二传感器(57)和第三传感器(58)；所述系统层控制器(11)通过电导体依次与所述数据转换器(2)、所述应用层控制模块(31)、所述内环控制模块(32)、所述开关信号控制模块(33)和所述底层控制总线(4)连接，所述底层控制总线(4)通过电导体分别与所述应用层控制模块(31)和所述内环控制模块(32)连接，所述电池储能模块(51)通过电导体依次与所述电力电子模块(52)、所述并网滤波器(53)、所述第三传感器(58)和所述底层控制总线(4)连接，所述电池储能模块(51)通过电导体依次与所述第一传感器(54)和所述底层控制总线(4)连接，所述电力电子模块(52)通过电导体依次与所述IGBT驱动模块(55)和所述底层控制总线(4)连接，所述电力电子模块(52)通过电导体依次与所述IGBT故障模块(56)和所述底层控制总线(4)连接，所述并网滤波器(53)通过电导体依次与第二传感器(57)和底层控制总线(4)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种新能源锂电池储能并网控制系统，包括系统层(1)、数据转换器(2)、控制层(3)、底层控制总线(4)和功率层(5)，其特征在于：所述系统层(1)包括系统层控制器(11)，所述系统层控制器(11)包括外环控制模块(111)、本地数据存储模块(112)、电池信息获取模块(113)和本地人机界面模块(114)，所述外环控制模块(111)包括有功及无功控制单元(1111)、并网电流控制单元(1112)、整流/逆变控制单元(1113)和充/放电单元(1114)；所述控制层(3)包括应用层控制模块(31)、内环控制模块(32)和开关信号控制模块(33)，所述应用层控制模块(31)包括IGBT驱动及底层保护单元(311)、IGBT状态信号反馈单元(312)和A/D采样及控制单元(313)，所述内环控制模块(32)包括数据转换单元(321)、电流内环控制单元(322)和锁相环单元(323)，所述开关信号控制模块(33)包括PWM信号调制单元(331)、IGBT驱动信号开关逻辑单元(332)、死区时间控制单元(333)和IGBT二级保护单元(334)；所述功率层(5)包括电池储能模块(51)、电力电子模块(52)、并网滤波器(53)、第一传感器(54)、IGBT驱动模块(55...

【专利技术属性】
技术研发人员：芮忠南，王昶卜，李健，孙兰娟，
申请(专利权)人：南京红太阳新能源有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32