通用型控制器板卡、微电网中央控制器和变换器控制器制造技术

本实用新型专利技术实施例提供一种通用型控制器板卡、微电网中央控制器和微电网变换器控制器。通用型控制器板卡包括控制芯片、FPGA芯片、ADC芯片和多个通信模块，其中，控制芯片具有第一SPI引脚和多个通信引脚，其中，控制芯片是DSP芯片，多个通信引脚与多个通信模块一一对应地连接；FPGA芯片具有第二SPI引脚、第三SPI引脚和PWM波输出引脚，其中，第二SPI引脚与第一SPI引脚连接；ADC芯片具有第四SPI引脚和第一模拟信号输入引脚，其中，第四SPI引脚与第三SPI引脚连接；多个通信模块包括至少一个有线通信模块和至少一个无线通信模块。该通用型控制器板卡具有较高的通用性，采用通用型控制器板卡可以有效减少设备的开发周期和后期维护成本。成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
通用型控制器板卡、微电网中央控制器和变换器控制器


[0001]本技术涉及微电网运行控制与微电网变换器控制领域，具体地，涉及一种通用型控制器板卡、微电网中央控制器和微电网变换器控制器。

技术介绍

[0002]随着分布式可再生能源在电网中的渗透率增加以及能源互联网的建设与发展，微电网也日益受到关注并且日益普及。微电网可通过其中的储能单元提高分布式能源的利用效率，并能够平抑分布式可再生能源的出力波动以及实现用户需求侧管理。同时，微电网因为可以实现并离网切换，因此可以在电网发生故障时为用户提供稳定的电能。因此，微电网的应用有助于建设一个更绿色、经济与可靠的电网。
[0003]微电网主要由储能单元、分布式发电设备、负荷等组成，它们都需要通过变换器作为接口连接到微电网中的交流母线或直流母线以便进行电能交换，其中变换器需要通过控制器进行控制才能正常工作。同时，微电网也需要采用中央控制器来对自身进行监视与控制，以便协调微电网中各设备或单元维持安全、稳定、可靠的工作状态。虽然上述这两种应用场景都应用了控制器，但是它们一般采用的控制器不同，且控制器的特性也不同，这导致了使用者需要为不同的变换器和微电网的中央控制进行单独的控制器设计，从而增加了开发周期和后期维护成本。

技术实现思路

[0004]为了至少部分地解决现有技术中存在的问题，提供一种通用型控制器板卡、微电网中央控制器和微电网变换器控制器。
[0005]根据本技术一个方面，提供一种通用型控制器板卡，包括控制芯片、现场可编程门阵列芯片、模数转换器芯片和多个通信模块，其中，所述控制芯片具有第一串行外设接口引脚和多个通信引脚，其中，所述控制芯片是数字信号处理器芯片，所述多个通信引脚与所述多个通信模块一一对应地连接；所述现场可编程门阵列芯片具有第二串行外设接口引脚、第三串行外设接口引脚和脉宽调制波输出引脚，其中，所述第二串行外设接口引脚与所述第一串行外设接口引脚连接；所述模数转换器芯片具有第四串行外设接口引脚和第一模拟信号输入引脚，其中，所述第四串行外设接口引脚与所述第三串行外设接口引脚连接；所述多个通信模块包括至少一个有线通信模块和至少一个无线通信模块。
[0006]示例性地，所述现场可编程门阵列芯片包括控制中枢、串行外设接口主机模块、串行外设接口从机模块、串行外设接口数据解码与编码模块和脉宽调制半桥模块，其中，所述控制中枢分别与所述串行外设接口主机模块、所述串行外设接口数据解码与编码模块以及所述脉宽调制半桥模块连接；所述串行外设接口主机模块具有所述第三串行外设接口引脚；所述串行外设接口从机模块与所述串行外设接口数据解码与编码模块连接，并且所述串行外设接口从机模块具有所述第二串行外设接口引脚；所述脉宽调制半桥模块包括多个脉宽调制半桥子模块。
[0007]示例性地，所述多个脉宽调制半桥子模块的数目是20个。
[0008]示例性地，所述多个通信引脚包括第一通用异步收发传输器引脚，所述至少一个有线通信模块包括RS
‑
485模块，所述第一通用异步收发传输器引脚与所述RS
‑
485模块连接。
[0009]示例性地，所述多个通信引脚包括第二通用异步收发传输器引脚，所述至少一个无线通信模块包括第一无线通信模块，所述第二通用异步收发传输器引脚与所述第一无线通信模块连接。
[0010]示例性地，所述第一无线通信模块包括远距离无线电模块、WiFi模块、蓝牙模块和LoPy4模块中的一种或多种。
[0011]示例性地，所述多个通信引脚包括同步串行总线引脚，所述至少一个无线通信模块包括第二无线通信模块，所述同步串行总线引脚与所述第二无线通信模块连接。
[0012]示例性地，所述第二无线通信模块包括远距离无线电模块、WiFi模块、蓝牙模块和LoPy4模块中的一种或多种。
[0013]示例性地，所述控制芯片还具有第二模拟信号输入引脚、模拟信号输出引脚、联合测试工作组引脚和通用型输入输出引脚。
[0014]示例性地，所述通用型控制器板卡还包括时钟单元和供电电路。
[0015]根据本技术另一个方面，提供一种微电网中央控制器，包括上述通用型控制器板卡。
[0016]根据本技术另一个方面，提供一种微电网变换器控制器，包括上述通用型控制器板卡。
[0017]根据本技术实施例的通用型控制器板卡、微电网中央控制器和微电网变换器控制器，控制芯片可以通过FPGA芯片和ADC芯片进行功能扩展，获得更多的PWM波输出通道和ADC通道，这样可以提升控制器板卡适配变换器控制拓扑的通用性。此外，控制芯片还可以通过有线和无线通信模块扩展其通信功能，从而能够与微电网内其他设备实现有线与无线通信以进行数据信息交换。该通用型控制器板卡具有较高的通用性，可以适用于微电网变换器控制器并可以适用于微电网中央控制器，采用通用型控制器板卡可以有效减少设备的开发周期和后期维护成本。
[0018]在
技术实现思路
中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0019]以下结合附图，详细说明本技术的优点和特征。
附图说明
[0020]本技术的下列附图在此作为本技术的一部分用于理解本技术。附图中示出了本技术的实施方式及其描述，用来解释本技术的原理。在附图中，
[0021]图1示出根据本技术一个实施例的通用型控制器板卡的示意性框图；以及
[0022]图2示出根据本技术一个实施例的FPGA芯片的结构示意图。
具体实施方式
[0023]在下文的描述中，提供了大量的细节以便能够彻底地理解本技术。然而，本领域技术人员可以了解，如下描述仅示例性地示出了本技术的优选实施例，本技术可以无需一个或多个这样的细节而得以实施。此外，为了避免与本技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行详细描述。
[0024]为了克服上述不足，本技术提出一种可适用于微电网控制以及微电网中变换器控制的通用型的控制器板卡。该通用型控制器板卡的控制功能主要通过DSP控制芯片实现，并且通过FPGA芯片扩展获得脉宽调制(PWM)波形可灵活配置的PWM波输出通道，通过FPGA芯片结合ADC芯片扩展获得丰富的模数转换资源，通过多种通信模块实现丰富的通信功能以便兼容微电网内各设备不同的通信方式。
[0025]根据本技术一个方面，提供一种通用型控制器板卡。图1示出根据本技术一个实施例的通用型控制器板卡100的示意性框图。如图1所示，通用型控制器板卡100包括控制芯片110、FPGA芯片120、ADC芯片130和多个通信模块。需注意，图1所示的通用型控制器板卡100的结构仅为示例而非对本专利技术的限制，通用型控制器板卡100可以具有其他合适的结构。例如，虽然图1示出通信模块的数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通用型控制器板卡，其特征在于，包括控制芯片、现场可编程门阵列芯片、模数转换器芯片和多个通信模块，其中，所述控制芯片具有第一串行外设接口引脚和多个通信引脚，其中，所述控制芯片是数字信号处理器芯片，所述多个通信引脚与所述多个通信模块一一对应地连接；所述现场可编程门阵列芯片具有第二串行外设接口引脚、第三串行外设接口引脚和脉宽调制波输出引脚，其中，所述第二串行外设接口引脚与所述第一串行外设接口引脚连接；所述模数转换器芯片具有第四串行外设接口引脚和第一模拟信号输入引脚，其中，所述第四串行外设接口引脚与所述第三串行外设接口引脚连接；所述多个通信模块包括至少一个有线通信模块和至少一个无线通信模块。2.根据权利要求1所述的通用型控制器板卡，其特征在于，所述现场可编程门阵列芯片包括控制中枢、串行外设接口主机模块、串行外设接口从机模块、串行外设接口数据解码与编码模块和脉宽调制半桥模块，其中，所述控制中枢分别与所述串行外设接口主机模块、所述串行外设接口数据解码与编码模块以及所述脉宽调制半桥模块连接；所述串行外设接口主机模块具有所述第三串行外设接口引脚；所述串行外设接口从机模块与所述串行外设接口数据解码与编码模块连接，并且所述串行外设接口从机模块具有所述第二串行外设接口引脚；所述脉宽调制半桥模块包括多个脉宽调制半桥子模块。3.根据权利要求2所述的通用型控制器板卡，其特征在于，所述多个脉宽调制半桥子模块的数目是20个。4.根据权利要求1所述的通用型控制器板卡，其特征在于，所述多个通信引脚包括第一通用异步收发传输器引脚，所述至少一个有线通信模块包括RS<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏森，孙凯，陈欢，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：