CN103337913A - 一种储能装置控制板 - Google Patents

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CN103337913A CN201310259129XA CN201310259129A CN103337913A CN 103337913 A CN103337913 A CN 103337913A CN 201310259129X A CN201310259129X A CN 201310259129XA CN 201310259129 A CN201310259129 A CN 201310259129A CN 103337913 A CN103337913 A CN 103337913A
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马骏
孔德原
周长春
李景云
张向炜
刘辉勇
陈斌
张宇
时珊珊
郑高
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XJ Electric Co Ltd
Xuji Power Co Ltd
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Xuji Group Co Ltd
Xuji Power Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种储能装置控制板,包括DSP芯片和FPGA芯片,所述DSP芯片通过总线与所述FPGA芯片通讯连接,所述DSP芯片设有PWM脉冲触发输出端口,用于PWM触发及保护和模拟量的计算,所述FPGA芯片设有数据采集端口、开关控制端口和PWM脉冲转换输出端口,用于数据采集和对外接口交互,其特征在于,该控制板还包括一个用于完成对外通讯与通讯规约转化的PowerPC,所述PowerPC通过总线与所述FPGA芯片通讯连接,且设有用于连接电池管理系统的通讯接口以及用于连接就地监控和站级监控的通讯接口。解决了现有储能装置控制板运行效率低、可靠性差的问题。

Description

一种储能装置控制板
技术领域
本发明涉及一种储能装置控制板。
背景技术
大规模储能技术在很大程度上可以解决新能源发电、电动汽车充电的随机性、波动性问题,可以实现新能源发电的平滑输出,能有效调节新能源发电和电动汽车充电引起的电网电压、频率及相位的变化,使大规模风电及太阳能发电方便可靠地并入常规电网,并减小大规模电动汽车的无序充电对电网的影响。
大规模储能装置目前在国内外处于示范运行阶段,尚未大规模推广,已投运示范工程的控制板多借鉴光伏等传统变流器控制板技术,没有完全依照大规模储能装置的特点而单独设计开发,也不能满足复杂的通讯网络系统。
IEC61850标准是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准。IEC61850作为制定电力系统远动无缝通信系统基础能大幅度改善信息技术和自动化技术的设备数据集成,减少工程量、现场验收、运行、监视、诊断和维护等费用,节约大量时间,增加了自动化系统使用期间的灵活性。它解决了变电站自动化系统产品的互操作性和协议转换问题。随着大规模储能电站综合自动化程度的提高,大规模储能电站采用IEC61850标准已成为必然需求。
控制板是实现大规模储能装置功能和保证装置安全运行的基础,是整个储能装置的大脑,实现控制与管理功能。可根据上层能量管理系统的指令完成对储能装置变流器的实时双向有功控制及闭环控制算法实现,并实现对变流器AC/DC模块及DC/DC模块IGBT阀的触发、保护、协调控制及监视,以及实现和后台监控的通讯管理功能。其可靠性是大规模储能装置能否安全稳定运行的前提。
但是,由于大规模储能装置的研制在国内外上处于起步阶段,国内尚没有完全适用于大规模储能装置的控制板。现有的储能装置采用的是传统变流器控制板,该方案功能不够完善,运行效率低,可靠性差,抗干扰能力差,而且运用不灵活,不能够满足储能电站的通讯网络的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种储能装置控制板,用以解决现有储能装置控制板运行效率低、可靠性差的问题。
为实现上述目的,本发明的方案是: 一种储能装置控制板,包括DSP芯片和FPGA芯片,所述DSP芯片通过总线与所述FPGA芯片通讯连接,所述DSP芯片设有PWM脉冲触发输出端口,用于PWM触发及保护和模拟量的计算,所述FPGA芯片用于数据采集和对外接口交互,设有数据采集端口、开关控制端口和PWM脉冲转换输出端口,该控制板还包括一个用于完成对外通讯与通讯规约转化的MCU,所述MCU通过总线与所述FPGA芯片通讯连接,且设有用于连接电池管理系统的通讯接口以及用于连接就地监控和站级监控的通讯接口。
所述MCU通过两条LAN口分别用于与站级监控通讯和本地监控通讯连接,并用于通过CAN总线与电池管理系统通讯连接。
所述MCU还设有用于连接人机单元的RS485通讯端口。
所述MCU为PowerPC。
所述通讯规约支持104、modbus以及IEC61850规约。
本发明达到的有益效果:本发明的控制板是一种多CPU协调工作的全新控制系统,主要由DSP+FPGA+PowerPC三块CPU组成,CPU之间采用总线方式进行数据交换,各CPU各司其职,满足储能装置控制需求外还具有了实现IEC61850的功能,具有抗干扰能力强、通信灵活、保护可靠、平台结构开发灵活、易扩容移植,解决了大规模储能装置的控制平台与通讯平台研制难题,为大规模储能装置的研制奠定基础,具有极其重要的理论意义和工程现实意义。
附图说明
图1是本发明控制板的结构框图;
图2是本发明控制板的对外通讯接口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
本发明的控制板包括DSP芯片和FPGA芯片,所述DSP芯片通过总线与所述FPGA芯片通讯连接,所述DSP芯片设有PWM脉冲触发输出端口,用于PWM触发及保护和模拟量的计算,所述FPGA芯片设有数据采集端口、开关控制端口和PWM脉冲转换输出端口,用于数据采集和对外接口交互,该控制板还包括一个用于完成对外通讯与通讯规约转化的MCU,所述MCU通过总线与所述FPGA芯片通讯连接,且设有用于连接电池管理系统的通讯接口以及用于连接就地监控和站级监控的通讯接口。
如图1所示,本实施例的控制板主要由DSP+FPGA+PowerPC三块CPU组成,各CPU通过总线通讯连接,且各司其职,其中DSP主要实现储能装置变流器的闭环控制、PWM触发及保护、模拟量的计算等功能;FPGA主要实现对外接口交互、数据采集、以及完成DSP与PowerPC间的数据交互功能;PowerPC主要完成对外通讯网络接口的对接与通讯规约的转换与实现功能。
DSP的PWM脉冲触发输出端口输出的18路PWM脉冲触发输出信号经过FPGA处理转换后,由FPGA的PWM脉冲转换输出端口分别对应输出5路和13路PWM脉冲信号,用于对储能装置中IGBT的触发控制;FPGA通过数据采集端口将采集到的各输入端的数据交给DSP芯片,开关控制端口是通过DSP芯片经过算法来调度能源的输入,从而切换装置中开关的动作;PowerPC还设有RS485串口、一路CAN口、两路LAN口,DSP还设有两路CAN口,各个通讯端口如图2所示,RS485串口用于人机界面数据交互,CAN1用于和电池BMS通信,CAN2用于多机互联,CAN3用于备用,LAN1口用于就地监控,LAN2口用于站级监控,通讯规约支持104、modbus以及IEC61850规约,LAN1口、LAN2口、CAN1口和RS485串口均连接在PowerPC,CAN2口和CAN3口均连接DSP。

Claims (5)

1.一种储能装置控制板,包括DSP芯片和FPGA芯片,所述DSP芯片通过总线与所述FPGA芯片通讯连接,所述DSP芯片设有PWM脉冲触发输出端口,用于PWM触发及保护和模拟量的计算,所述FPGA芯片用于数据采集和对外接口交互,设有数据采集端口、开关控制端口和PWM脉冲转换输出端口,其特征在于,该控制板还包括一个用于完成对外通讯与通讯规约转化的MCU,所述MCU通过总线与所述FPGA芯片通讯连接,且设有用于连接电池管理系统的通讯接口以及用于连接就地监控和站级监控的通讯接口。
2.根据权利要求1所述的储能装置控制板,其特征在于,所述MCU通过两条LAN口分别用于与站级监控通讯和本地监控通讯连接,并用于通过CAN总线与电池管理系统通讯连接。
3.根据权利要求1所述的储能装置控制板,其特征在于,所述MCU还设有用于连接人机单元的RS485通讯端口。
4.根据权利要求1所述的储能装置控制板,其特征在于,所述MCU为PowerPC。
5.根据权利要求1所述的储能装置控制板,其特征在于,所述通讯规约支持104、modbus以及IEC61850规约。
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