一种基于数字控制的双向储能变流器硬件控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于数字控制的双向储能变流器硬件控制系统，包括DSP、FPGA、与DSP和FPGA相连接通信的外围电路以及上位机控制模块；DSP和FPGA两个控制器通过16位的地址总线和19位的数据总线相连接，DSP所有的IO口都与FPGA相连接；外围电路包括电压电流采样电路、功率管驱动电路、功率管保护电路、上位机与下位机通信电路；电压电流采样电路测量各路电压电流信号送至DSP进行采样处理；功率管驱动电路对FPGA输出的功率管PWM驱动信号进行功率放大后送至双向储能变流器的主功率电路；功率管保护电路采集双向储能变流器的IGBT模块输出的过流保护信号和过温保护信号传输至FPGA；DSP通过上位机与下位机的通信电路与上位机控制模块进行连接通信。本实用新型专利技术提供的一种基于数字控制的双向储能变流器硬件控制系统。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供一种基于数字控制的双向储能变流器硬件控制系统，包括DSP、FPGA、与DSP和FPGA相连接通信的外围电路以及上位机控制模块；DSP和FPGA两个控制器通过16位的地址总线和19位的数据总线相连接，DSP所有的IO口都与FPGA相连接；外围电路包括电压电流采样电路、功率管驱动电路、功率管保护电路、上位机与下位机通信电路；电压电流采样电路测量各路电压电流信号送至DSP进行采样处理；功率管驱动电路对FPGA输出的功率管PWM驱动信号进行功率放大后送至双向储能变流器的主功率电路；功率管保护电路采集双向储能变流器的IGBT模块输出的过流保护信号和过温保护信号传输至FPGA；DSP通过上位机与下位机的通信电路与上位机控制模块进行连接通信。本技术提供的一种基于数字控制的双向储能变流器硬件控制系统。【专利说明】一种基于数字控制的双向储能变流器硬件控制系统
本技术涉及大规模电能存储及电网新能源接入
，具体涉及一种基于数字控制的双向储能变流器硬件控制系统。
技术介绍
大容量储能技术的出现与发展颠覆了传统电力系统中电能不能大量存储的概念，大容量电力储能装置的建立一方面对电网的合理应用起到了“削峰填谷”的作用，可以提高电力系统的供电可靠性和电能质量，另一方面对风能和太阳能等间歇性式可再生能源发电安全可靠的接入电网起到了关键作用。由于大规模储能系统可以贯穿电力系统发、输、配、用的各个环节，不仅对传统电力起到改善和改良作用，而且储能技术的发展和应用也将给智能电网的规划、设计、布局以及运行管理等方面带来革命性的变化。 储能变流器作为电网和储能电池的连接者，肩负着电池充电及电能回网的重任，是电力储能系统中的关键设备之一，其输出电压电流的质量对化学电池的安全性能、使用寿命以及电网的稳定运行起着至关重要的作用；其运行方式、控制精度以及响应速度直接关系着整个储能系统的性能。随着电池储能大规模系统集成、大规模电池储能电站的迅速发展，电网对储能变流器性能的要求也将上升到一个更高的层次。
技术实现思路
本技术涉及一种基于数字控制的双向储能变流器硬件控制系统，所述双向储能变流器硬件控制系统包括DSP、FPGA、与DSP和FPGA相连接通信的外围电路以及上位机控制|吴块； 所述DSP和FPGA两个控制器通过16位的地址总线和19位的数据总线相连接，所述DSP所有的1 口都与所述FPGA相连接； 所述外围电路包括电压电流采样电路、功率管驱动电路、功率管保护电路、上位机与下位机通信电路； 所述电压电流采样电路一端连接所述双向储能变流器的主功率电路另一端连接所述DSP ； 所述功率管驱动电路一端连接所述FPGA另一端连接所述双向储能变流器的主功率电路； 所述功率管保护电路一端连接双向储能变流器的IGBT模块另一端连接所述FPGA ； 所述DSP通过所述上位机与下位机的通信电路与所述上位机控制模块进行连接通信。 本技术提供的第一优选实施例中:所述主控制器DSP选用TI公司生产的C2000 系列 TMS320F2812PGF-176。 本技术提供的第二优选实施例中:所述辅助控制器FPGA选用ALTERA公司生产的 Cyclone 系列 EP1C6024017N。 本技术提供的第三优选实施例中:所述电压电流采样电路包括霍尔电压传感器、霍尔电流传感器、调理电路和光耦隔离电路，所述霍尔电压传感器和霍尔电流传感器一端分别连接所述双向储能变流器的主功率电路另一端分别通过所述信号调理电路和所述光耦隔离电路I连接所述DSP。 本技术提供的第四优选实施例中:所述功率管驱动电路包括功率放大器件和光耦隔离电路2，所述FPGA输出与所述功率放大器件之间通过所述光耦隔离电路2进行隔离。 本技术提供的第五优选实施例中:所述功率管保护电路包括光耦隔离电路3。 本技术提供的第六优选实施例中:所述外围电路包括电源电路； 所述电源电路主要为DSP和FPGA以及双向储能变流器中其他控制电路提供电源支撑，包括1.9V、3.3V、5V、土 15V,不同电压之间相互隔离。 本技术提供的第七优选实施例中:所述外围电路包括时钟电路； 所述时钟电路包括DSP的时钟电路和FPGA的时钟电路，DSP的时钟电路由30MHz的有源晶振提供，FPGA的时钟电路由33MHz的有源晶振提供。 本技术提供的第八优选实施例中:所述外围电路包括开关控制电路和工作状态判断电路； 所述开关控制电路控制连接变流器散热风扇、指示灯以及主功率电路断路器的开关; 所述工作状态判断电路连接检测所述变流器系统各开关的实时开合状态。 本技术提供的第九优选实施例中:所述外围电路包括Flash存储器、SRAM存储器、复位电路、CAN BUS、EEPR0M、LED阵列、蜂鸣器、按键、拨码开关。 本技术提供的一种基于数字控制的双向储能变流器硬件控制系统的有益效果包括: 1、本技术提供的一种基于数字控制的双向储能变流器硬件控制系统，基于双CPU搭建，将DSP强大的数据处理能力和FPGA高集成性、可重复编程性相结合，为实现变流器的自动化、智能化控制提供了紧凑、可靠、高实时性的硬件支持。 【专利附图】【附图说明】 如图1所示为本技术提供的一种基于数字控制的双向储能变流器硬件控制系统与主功率电路连接的结构示意图； 如图2为本技术提供的一种基于数字控制的双向储能变流器硬件控制系统的结构的实施例的结构示意图； 如图3所示为本技术提供的一种基于数字控制的双向储能变流器硬件控制系统与主功率电路的连接的控制框图； 如图4所示为本技术提供的一种基于数字控制的双向储能变流器硬件控制系统的控制流程图。 【具体实施方式】 下面根据附图对本技术的【具体实施方式】作进一步详细说明。 本技术提供一种基于数字控制的双向储能变流器硬件控制系统，其结构示意图如图1所示，由图1可知，该双向储能变流器硬件控制系统包括DSP、FPGA、与DSP和FPGA相连接通信的外围电路以及上位机控制模块。DSP和FPGA两个控制器通过16位的地址总线和19位的数据总线相连接，实现高速数据传输，增强两者的控制实时性，另外，DSP所有的1 口都与FPGA相连接，输入输出信号都经FPGA去毛刺和削抖处理，增强了控制的准确性。 外围电路包括电压电流采样电路、功率管驱动电路、功率管保护电路、上位机与下位机通信电路。电压电流采样电路一端连接双向储能变流器的主功率电路另一端连接DSP ；功率管驱动电路一端连接FPGA另一端连接双向储能变流器的主功率电路；功率管保护电路一端连接双向储能变流器的IGBT模块另一端连接FPGA ;DSP通过上位机与下位机的通信电路与上位机控制模块进行连接通信。 进一步的，电压电流采样电路测量各路电压电流信号送至DSP进行采样处理；功率管驱动电路对FPGA输出的功率管PWM驱动信号进行功率放大后送至双向储能变流器的主功率电路；功率管保护电路采集双向储能变流器的IGBT模块输出的过流保护信号和过温保护信号传输至FPGA。 如图2所示为本技术提供的一种基于数字控制的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于数字控制的双向储能变流器硬件控制系统，其特征在于，所述双向储能变流器硬件控制系统包括DSP、FPGA、与DSP和FPGA相连接通信的外围电路以及上位机控制模块；所述DSP和FPGA两个控制器通过16位的地址总线和19位的数据总线相连接，所述DSP所有的IO口都与所述FPGA相连接；所述外围电路包括电压电流采样电路、功率管驱动电路、功率管保护电路、上位机与下位机通信电路；所述电压电流采样电路一端连接所述双向储能变流器的主功率电路另一端连接所述DSP；所述功率管驱动电路一端连接所述FPGA另一端连接所述双向储能变流器的主功率电路；所述功率管保护电路一端连接双向储能变流器的IGBT模块另一端连接所述FPGA；所述DSP通过所述上位机与下位机的通信电路与所述上位机控制模块进行连接通信。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：渠展展，闫涛，刘赟甲，闫雪生，
申请(专利权)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，
类型：新型
国别省市：北京;11