并離網(wǎng)儲(chǔ)能pcs控制系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：主DSP控制器、輔助DSP控制器，所述主DSP控制器連接輔助DSP控制器。本發(fā)明還公開了并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明采用主輔雙DSP控制器的架構(gòu)提高逆變器系統(tǒng)的運(yùn)算控制實(shí)時(shí)性，同時(shí)輔助DSP控制器專門處理系統(tǒng)的安全保護(hù)，提高了系統(tǒng)的安全等級(jí)。
【專利說明】
并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)，具體涉及一種并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及該并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)的控制方法，本發(fā)明屬于電力設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著環(huán)境污染和能源短缺問題的日益嚴(yán)重，開發(fā)和利用可再生能源已經(jīng)提上了世界各國的首要日程。太陽能以其清潔環(huán)保，蘊(yùn)藏豐富等優(yōu)點(diǎn)逐步得到了開發(fā)與利用，是新能源領(lǐng)域最近十多年發(fā)展起來的一個(gè)重要方向。
[0003]并離網(wǎng)儲(chǔ)能逆變器PCS系統(tǒng)(Power Controlling System能量控制系統(tǒng))是在逆變器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種能夠?qū)崿F(xiàn)光伏發(fā)電、電池儲(chǔ)能、負(fù)載用電和并網(wǎng)發(fā)饋電的能量控制系統(tǒng)。現(xiàn)有技術(shù)方案中一般采用一個(gè)DSP控制器(Digital Signal Process數(shù)字信號(hào)處理器)來實(shí)現(xiàn)光伏端的DCDC直流變換、電池的充放電DCDC變換和逆變器DCAC的逆變及電網(wǎng)端A⑶C的整流控制功能。
[0004]—個(gè)DSP控制器不僅處理并離網(wǎng)儲(chǔ)能逆變器的復(fù)雜運(yùn)算和工況變換，同時(shí)也要監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的安全故障，因此系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性會(huì)打折扣，即運(yùn)算處理和安全保護(hù)的響應(yīng)時(shí)間會(huì)比較長，從而影響了整個(gè)控制器的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)及其控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性差的技術(shù)問題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:主DSP控制器、輔助DSP控制器，所述主DSP控制器連接輔助DSP控制器。
[0007]前述的并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)，其特征在于，主DSP控制器通過通信接口連接輔助DSP控制器。
[0008]前述的并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)，其特征在于，通信接口為串行總線SPI接口。
[0009]前述的并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)，其特征在于，主DSP控制器采用德州儀器公司C2000系列的浮點(diǎn)DSP控制器TMS320F28335;輔助DSP控制器采用德州儀器公司C2000系列的定點(diǎn)DSP控制器TMS320F28035。
[0010]前述并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括如下步驟:
步驟一:主DSP控制器實(shí)現(xiàn)光伏端的DCDC直流變換、電池的充放電DCDC變換和逆變器DCAC的逆變及電網(wǎng)端ACDC的整流控制的所有運(yùn)算控制功能；
步驟二:輔助DSP控制器實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的安全故障，同主DSP控制器建立通信共享系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù);一旦系統(tǒng)出現(xiàn)安全異常，及時(shí)向主DSP控制器發(fā)送故障信息，要求主DSP控制器下達(dá)安全處理指令，如主DSP控制器本身出現(xiàn)異常，輔助DSP控制器將主動(dòng)進(jìn)行安全保護(hù)處理。[0011 ]前述并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述步驟一包括:主DSP控制器實(shí)現(xiàn)光伏端到直流母線的boost算法、電池側(cè)到直流母線的buck/boost、直流母線到交流側(cè)的DC/AC逆變器的控制算法運(yùn)算和不同工況的識(shí)別判斷與智能切換。
[0012]前述并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括步驟三:主DSP控制器通過通信接口控制輔助DSP控制器。
[0013]前述并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述步驟三包括:主DSP控制器要求輔助DSP控制器報(bào)告異常情況、數(shù)據(jù)信號(hào)。
[0014]前述并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括步驟四:輔助DSP控制器也實(shí)時(shí)監(jiān)控主DSP控制器的工作狀態(tài)。
[0015]前述并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，輔助DSP控制器通過采樣主DSP控制器的硬件GP1基本輸入輸出接口監(jiān)控主DSP控制器的異常，一旦主DSP控制器工作異常，輔助DSP控制器及時(shí)進(jìn)行安全保護(hù)控制動(dòng)作或者關(guān)閉系統(tǒng)以免造成系統(tǒng)毀滅。
[0016]本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明采用主輔雙DSP控制器的架構(gòu)提高逆變器系統(tǒng)的運(yùn)算控制實(shí)時(shí)性，同時(shí)輔助DSP控制器專門處理系統(tǒng)的安全保護(hù)，提高了系統(tǒng)的安全等級(jí)。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)的控制架構(gòu)圖；
圖2是本發(fā)明并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)工作原理圖；
圖3是本發(fā)明并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)的控制方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。
[0019]參照?qǐng)D1所示，本發(fā)明并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS能量控制系統(tǒng)采用主輔雙DSP控制器的架構(gòu)實(shí)現(xiàn)并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS系統(tǒng)的能量控制和安全故障監(jiān)控功能。具體來說，采用雙DSP控制器的處理器架構(gòu)實(shí)現(xiàn)離并網(wǎng)儲(chǔ)能控制系統(tǒng)，一個(gè)主DSP控制器負(fù)責(zé)整個(gè)逆變器能量控制功能的運(yùn)算處理，另一個(gè)輔助DSP控制器專門負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的安全故障監(jiān)控處理。主輔雙DSP控制器的架構(gòu)極大的提升了系統(tǒng)功能的實(shí)時(shí)響應(yīng)和安全故障的監(jiān)控及保護(hù)。系統(tǒng)主要需要處理整個(gè)系統(tǒng)的不同工況判斷和切換、光伏側(cè)電池逆變等變換的復(fù)雜運(yùn)算、各種輸入及反饋信號(hào)的采集處理、人機(jī)接口數(shù)據(jù)配置顯示、通信接口數(shù)據(jù)發(fā)送等功能性任務(wù)；同時(shí)為了保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)的安全還需要進(jìn)行故障監(jiān)控和安全保護(hù)的控制任務(wù)。因此整個(gè)系統(tǒng)軟硬件非常復(fù)雜O
[0020]本發(fā)明采用雙DSP控制器的并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)架構(gòu)，有效克服了單個(gè)DSP控制器在處理上述眾多任務(wù)時(shí)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性不高甚至出現(xiàn)DSP控制器本身工作崩潰的嚴(yán)重后果。如圖1所示，本發(fā)明的雙DSP控制器控制架構(gòu)圖。采用一顆運(yùn)算能力比較強(qiáng)大的DSP控制器作為主控單元處理PCS的核心任務(wù)，一顆性能不需要太好的輔助DSP控制器主要處理整個(gè)系統(tǒng)的安全故障任務(wù)，這樣主DSP控制器專注進(jìn)行PCS的運(yùn)算控制，而輔助DSP控制器專門處理系統(tǒng)的安全性能，一個(gè)實(shí)現(xiàn)功能，一個(gè)實(shí)現(xiàn)性能，這樣整個(gè)系統(tǒng)的功能實(shí)時(shí)性得到了保障，同時(shí)性能也得到了極大的提升。
[0021]同時(shí)，考慮到整個(gè)并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS系統(tǒng)的一致性，主輔雙DSP控制器在處理任務(wù)時(shí)并不是完全獨(dú)立，主輔之間通過通信接口進(jìn)行聯(lián)系，如通用的串行總線SPI接口等。主DSP控制器可以通過通信接口控制輔助DSP控制器，如要求輔助DSP控制器報(bào)告異常情況、數(shù)據(jù)信號(hào)。為了保證整個(gè)PCS系統(tǒng)的絕對(duì)安全，輔助DSP控制器也實(shí)時(shí)監(jiān)控主DSP控制器的工作狀態(tài)，通過采樣主DSP控制器的硬件GP1基本輸入輸出接口監(jiān)控主DSP控制器的異常，一旦主DSP控制器工作異常，輔助DSP控制器及時(shí)進(jìn)行安全保護(hù)控制動(dòng)作或者關(guān)閉系統(tǒng)以免造成系統(tǒng)毀滅。在這種主輔雙DSP控制器的協(xié)同控制下，整個(gè)并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)不僅實(shí)時(shí)性大大提尚，同時(shí)極大的提尚了系統(tǒng)的安全特性。
[0022]如圖3，本發(fā)明的雙DSP控制器并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS系統(tǒng)，主DSP控制器要實(shí)現(xiàn)光伏端的D⑶C直流變換、電池的充放電D⑶C變換和逆變器DCAC的逆變及電網(wǎng)端ACDC的整流控制的所有運(yùn)算控制功能，承擔(dān)了系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)算處理的全部任務(wù)。如果在極端條件下或者系統(tǒng)出現(xiàn)安全故障時(shí)，DSP控制器發(fā)生硬件或者軟件錯(cuò)誤，這時(shí)候及時(shí)進(jìn)行安全保護(hù)處理非常重要?；蛘哒f，當(dāng)主DSP控制器工作不正常時(shí)，例如其采樣電路發(fā)生故障等，也需要進(jìn)行相應(yīng)保護(hù)。
[0023]本發(fā)明采用了雙DSP控制器主輔處理器的架構(gòu)方案，主DSP控制器負(fù)責(zé)整個(gè)PCS的運(yùn)算和控制，輔助DSP控制器專門進(jìn)行系統(tǒng)的故障處理和安全保護(hù)。
[0024]主DSP控制器采用德州儀器公司C2000系列的浮點(diǎn)DSP控制器TMS320F28335，主頻和運(yùn)算能力強(qiáng)大，非常適合用于逆變器ACDC和DCDC變換的運(yùn)算控制。主要實(shí)現(xiàn)光伏端到直流母線的boost算法、電池側(cè)到直流母線的buck/boost、直流母線到交流側(cè)的DC/AC逆變器的控制算法運(yùn)算和不同工況的識(shí)別判斷與智能切換。
[0025]輔助DSP控制器采用德州儀器公司C2000系列的定點(diǎn)DSP控制器TMS320F28035，其主要任務(wù)是實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的安全故障，同主DSP控制器建立通信共享系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù);一旦系統(tǒng)出現(xiàn)安全異常，及時(shí)向主DSP控制器發(fā)送故障信息，要求主DSP控制器下達(dá)安全處理指令，如主DSP控制器本身出現(xiàn)異常，輔助DSP控制器將主動(dòng)進(jìn)行安全保護(hù)處理，以保障整個(gè)系統(tǒng)。
[0026]如圖2所示是本發(fā)明雙DSP控制器系統(tǒng)協(xié)同工作的執(zhí)行原理圖，輔助DSP控制器通過與門與主DSP控制器共同控制繼電器開關(guān)，只有輔助DSP控制器輸出正常時(shí)主DSP控制器才能進(jìn)行閉合開關(guān)使得主電路工作；主DSP控制器與輔助DSP控制器通過SCI串行通信接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互通訊，主DSP控制器可以報(bào)告錯(cuò)誤位下達(dá)故障處理指令，要求輔助DSP控制器協(xié)助控制。輔助DSP控制器可以直接采樣電壓電流信號(hào)，按照設(shè)定值進(jìn)行保護(hù)，無須主DSP控制器進(jìn)行干預(yù);通過與主DSP控制器相連的GP1通用輸入輸出接口可以監(jiān)控主DSP控制器是否正常運(yùn)行。
[0027]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:主DSP控制器、輔助DSP控制器，所述主DSP控制器連接輔助DSP控制器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)，其特征在于，主DSP控制器通過通信接口連接輔助DSP控制器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)，其特征在于，通信接口為串行總線SPI接口。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)，其特征在于，主DSP控制器采用德州儀器公司C2000系列的浮點(diǎn)DSP控制器TMS320F28335;輔助DSP控制器采用德州儀器公司C2000系列的定點(diǎn)DSP控制器TMS320F28035。5.權(quán)利要求1所述并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:主DSP控制器實(shí)現(xiàn)光伏端的DCDC直流變換、電池的充放電DCDC變換和逆變器DCAC的逆變及電網(wǎng)端ACDC的整流控制的所有運(yùn)算控制功能； 步驟二:輔助DSP控制器實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的安全故障，同主DSP控制器建立通信共享系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù);一旦系統(tǒng)出現(xiàn)安全異常，及時(shí)向主DSP控制器發(fā)送故障信息，要求主DSP控制器下達(dá)安全處理指令，如主DSP控制器本身出現(xiàn)異常，輔助DSP控制器將主動(dòng)進(jìn)行安全保護(hù)處理。6.權(quán)利要求5所述并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述步驟一包括:主DSP控制器實(shí)現(xiàn)光伏端到直流母線的boost算法、電池側(cè)到直流母線的buck/boost、直流母線到交流側(cè)的DC/AC逆變器的控制算法運(yùn)算和不同工況的識(shí)別判斷與智能切換。7.權(quán)利要求6所述并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括步驟三:主DSP控制器通過通信接口控制輔助DSP控制器。8.權(quán)利要求7所述并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述步驟三包括:主DSP控制器要求輔助DSP控制器報(bào)告異常情況、數(shù)據(jù)信號(hào)。9.權(quán)利要求8所述并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括步驟四:輔助DSP控制器也實(shí)時(shí)監(jiān)控主DSP控制器的工作狀態(tài)。10.權(quán)利要求9所述并離網(wǎng)儲(chǔ)能PCS控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，輔助DSP控制器通過采樣主DSP控制器的硬件GP1基本輸入輸出接口監(jiān)控主DSP控制器的異常，一旦主DSP控制器工作異常，輔助DSP控制器及時(shí)進(jìn)行安全保護(hù)控制動(dòng)作或者關(guān)閉系統(tǒng)以免造成系統(tǒng)毀滅。
【文檔編號(hào)】H02J3/32GK106058909SQ201610020210
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年1月13日 公開號(hào)201610020210.6, CN 106058909 A, CN 106058909A, CN 201610020210, CN-A-106058909, CN106058909 A, CN106058909A, CN201610020210, CN201610020210.6
【發(fā)明人】李霖, 邱寶象, 林光鐘, 黃建根, 張 杰, 諶文思, 涂小林
【申請(qǐng)人】萬向錢潮股份有限公司, 萬向集團(tuán)公司