微电网控制系统、方法、设备及介质技术方案

本申请提供了一种微电网控制系统、方法、设备及介质，系统包括电子电力单元和FPGA控制单元；电子电力单元包括第一电路单元、第二电路单元和第三电路单元；第一电路单元以双桥结构接入电源侧，与电源侧的电源的能量进行双向交换；第二电路单元以单桥结构接入负荷侧，以从负荷侧进行目标功率的能量输出；第三电路单元以双桥结构接入储能侧，以基于储能侧的电量进行平衡状态的双向调节；FPGA控制单元，用于分别向第一电路单元、第二电路单元和第三电路单元发出控制信号，第一电路单元、第二电路单元和第三电路单元的响应时效为微秒级，FPGA控制单元对第一电路单元、第二电路单元和第三电路单元实现毫秒级控制，可解决对运行波动的响应速度较慢的技术问题。应速度较慢的技术问题。应速度较慢的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
微电网控制系统、方法、设备及介质


[0001]本申请涉及信息
，尤其涉及一种微电网控制系统、方法、设备及介质。

技术介绍

[0002]分布式能源，英文全称Distributed Energy Resources，是指分布在用户端的能源综合利用系统，分布式能源包括太阳能、光伏、风电、储能以及其他清洁能源等要素，核心要素是电能的生产和消费。而微电网是一种相对于传统大电网的新型的网络结构，是指通过静态开关将多个分布式电源及其相关负分布式电源及连接起来的网络，由电源、负荷、储能系统和控制系统组成。微电网的开发和扩展可以充分促进分布式电源和可再生能源的大规模接入，实现各种能源形式的高可靠供应，是实现传统电网向智能电网过渡的有效途径。另外，微电网适用于局部区域的能源供应和管理，所述局部区域可以为居民小区、工业园区等，因此又可以将微电网称为区域微电网。
[0003]专利技术人发现相关技术中至少存在如下技术问题：
[0004]针对微电网的电源侧来说，无论是光伏、风电还是电网，都不可避免地存在故障率或者运行波动。针对微电网的负荷侧来说，比如大型空调、大型加热设备、大型电机或者生产线等重要负荷的突然启停，也会给电网带来波动。而且目前大多是凭经验设定孤立运行这些电源侧或者负荷侧的设备，因此，也不可避免地对区域电能存在运行波动。可以理解，对于一些重要区域，比如芯片制造、生物制药、精细化工、精密制造等工业园区，这些波动对产品质量带来的扰动是致命性的。一般来说，超过20ms的小型波动会引起高精度生产设备的运行不稳定，从而导致产品质量的波动。
[0005]在相关技术中，虽然已有能源网关或者声称为“智慧型”能源网关的产品以解决上述的运行波动。但其实质的“智慧”主要体现在能够互联多种物联网设备而已，并不具备真正的“智慧”。目前的能源网关对所述运行波动的控制响应速度基本都在几十毫秒以上甚至秒级以上，即：目前的能源网关对所述运行波动的控制响应速度较慢，实时性较差。

技术实现思路

[0006]本申请的一个目的是提供一种微电网控制系统、方法、设备及介质，至少用以解决目前的能源网关对所述运行波动的控制响应速度较慢，实时性较差的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本申请的一些实施例提供了一种微电网控制系统，所述系统包括电子电力单元和FPGA控制单元；所述电子电力单元包括第一电路单元、第二电路单元和第三电路单元；所述第一电路单元以双桥结构接入电源侧，与所述电源侧的电源的能量进行双向交换；所述第二电路单元以单桥结构接入负荷侧，以从所述负荷侧进行目标功率的能量输出；所述第三电路单元以所述双桥结构接入储能侧，以基于所述储能侧的电量进行平衡状态的双向调节；所述FPGA控制单元，用于分别向所述第一电路单元、第二电路单元和所述第三电路单元发出控制信号，其中，所述第一电路单元、第二电路单元和所述第三电路单元的响应时效为微秒级，所述FPGA控制单元对所述第一电路单元、第二电路单元和所述
第三电路单元实现毫秒级控制。
[0008]本申请的一些实施例还提供了一种微电网控制方法，所述方法应用于如上所述的系统，所述方法包括：接收控制信号；根据所述控制信号，与电源侧的电源的能量进行双向交换，从所述负荷侧进行目标功率的能量输出，以及基于所述储能侧的电量进行平衡状态的双向调节。
[0009]本申请的一些实施例还提供了一种计算机设备，所述设备包括：一个或多个处理器；以及存储有计算机程序指令的存储器，所述计算机程序指令在被执行时使所述处理器执行如上所述的方法。
[0010]本申请的一些实施例还提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令可被处理器执行以实现如上所述的方法。
[0011]相较于现有技术，本申请实施例提供的方案中，巧妙地将网关和高速控制进行了融合，通过将第一电路单元、第二电路单元和第三电路单元组成的硬件的电子电力单元实现微电网的现场层的干预，在网关上可以对运行波动的响应时效控制在微秒级；而一旦电子电力单元的响应时效的控制能力达到微秒级，则通过FPGA控制单元对运行波动实现毫秒级的响应时效的控制则变得游刃有余。具体地，舍去了相关技术中为了得到目标功率的电信号而需要进行滤波的技术方案，而是通过FPGA控制单元这一软件对电子电力单元所需达到的目标功率直接实现高速化的控制，由于具备即时响应电子电力单元的能力，从而可以实现毫秒级的电源负荷切换等控制。
附图说明
[0012]图1为本申请实施例一提供的一种基于FPGA控制单元的示例性示意图；
[0013]图2为本申请实施例三提供的一种第一电路单元和第三电路单元的示例性电路图；
[0014]图3为本申请实施例三提供的一种第二电路单元的示例性电路图；
[0015]图4为本申请实施例五提供的一种微电网控制方法的示例性流程图；
[0016]图5为本申请实施例六提供的一种计算机设备的示例性结构示意图。
具体实施方式
[0017]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0018]在本文中使用以下术语。
[0019]网关，英文为Gateway，又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。
[0020]现场层，英文为Field Level，实现面向生产制造过程的传感和执行，包括各种传感器、变送器、执行器、远程终端设备、条码、射频识别，以及数控机床、工业机器人等制造装备，这些设备统称为现场设备。
[0021]FPGA，英文为Field Programmable Gate Array，是在可编程阵列逻辑、通用阵列
逻辑等可编程器件的基础上进一步发展的产物。作为专用集成电路领域中的一种半定制电路，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
[0022]ARM边缘计算，是一种基于ARM架构的分布式计算技术，其主要应用在移动端或者物联网设备上，它将大数据处理任务分解到多个低功耗ARM处理器上，使得大数据处理能够在低功耗的环境中运行。
[0023]PWM，指脉冲宽度调制，脉冲宽度调制是一种模拟控制方式。
[0024]实施例一
[0025]本申请实施例一提供了一种微电网控制系统，所述系统包括电子电力单元和FPGA控制单元；
[0026]所述电子电力单元包括第一电路单元、第二电路单元和第三电路单元；所述第一电路单元以双桥结构接入电源侧，与所述电源侧的电源的能量进行双向交换；所述第二电路单元以单桥结构接入负荷侧，以从所述负荷侧进行目标功率的能量输出；所述第三电路单元以所述双桥结构接入储能侧，以基于所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微电网控制系统，其特征在于，所述系统包括电子电力单元和FPGA控制单元；所述电子电力单元包括第一电路单元、第二电路单元和第三电路单元；所述第一电路单元以双桥结构接入电源侧，与所述电源侧的电源的能量进行双向交换；所述第二电路单元以单桥结构接入负荷侧，以从所述负荷侧进行目标功率的能量输出；所述第三电路单元以所述双桥结构接入储能侧，以基于所述储能侧的电量进行平衡状态的双向调节；所述FPGA控制单元，用于分别向所述第一电路单元、第二电路单元和所述第三电路单元发出控制信号，其中，所述第一电路单元、第二电路单元和所述第三电路单元的响应时效为微秒级，所述FPGA控制单元对所述第一电路单元、第二电路单元和所述第三电路单元实现毫秒级控制。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括边缘交互单元；所述边缘交互单元，用于获取所述控制信号下，所述第一电路单元、第二电路单元和所述第三电路单元的输出结果，并根据所述控制信号和所述输出结果生成优化控制信号，将所述优化控制信号作用于所述FPGA控制单元；所述FPGA控制单元，还用于分别向所述第一电路单元、第二电路单元和所述第三电路单元发出所述优化控制信号。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制信号包括分别控制所述第一电路单元、第二电路单元和所述第三电路单元的导通信号和关断信号；所述输出结果包括分别对应所述第一电路单元、第二电路单元和所述第三电路单元的电流数据、电压数据和波形数据；所述边缘交互单元，具体根据所述控制信号和所述电流数据、电压数据和波形数据生成优化控制信号，将所述优化控制信号作用于所述FPGA控制单元。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一电路单元包括：第一电感线圈、第一双向交互模块、第一电压模块、第二电压模块和第二双向交互模块；所述第一电感线圈的一端和所述电源侧连接，所述第一电感线圈的另一端和所述第一双向交互模块的一端连接，所述第一双向交互模块的另一端和所述第一电压模块的一端连接，所述第一电压模块的另一端和所述第二电压模块的一端连接，所述第二电压模块的另一端和所述第二双向交互模块的一端连接；所述第二电路单元包括：第二电感线圈、第一单向交互模块、第三电压模块、第四电压模块和第二单向交互模块；所述第二电感线圈的一端和所述负荷侧连接，所述第二电感线圈的另一端和所述第一单向交互模块的一端连接，所述第一单向交互模块的另一端和所述第三电压模块的一端连接，所述第三电压模块的另一端和所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：綦孝文，朱旭坤，冯永发，张婷婷，李宁宁，
申请(专利权)人：上海凯营新能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：