CN202904250U

CN202904250U - 一种储能变流器控制装置

Info

Publication number: CN202904250U
Application number: CN2012202855848U
Authority: CN
Inventors: 陶以彬; 吴福保; 丁杰; 吕宏水; 杨波; 李官军; 俞斌; 桑丙玉; 鄢盛驰; 胡金杭; 刘欢
Original assignee: China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI; State Grid Electric Power Research Institute
Current assignee: China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI; State Grid Electric Power Research Institute
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2022-06-18

Abstract

一种储能变流器控制装置，包括中央处理模块，包括主处理器单元、开关量单元、模拟量采样单元、脉冲触发单元、通信单元以及电源模块、电压转换模块、电流转换模块和脉冲放大模块；中央处理模块设置于主控板上，其包括通过数据总线和地址总线连接的双DSP(28335)芯片、FPGA芯片，所述主控板上还设置有与DSP芯片连接RS485串口、CAN通讯接口、以太网接口、随机存取存储器RAM、双口RAM，以及与FPGA芯片连接的AD采样模块、缓冲器，AD采样模块的模拟信号输入端通过屏蔽导线和电压、电流转换模块的模拟量输出端连接，所述缓冲器通过数据线与开关量单元、模拟量采样单元、通信单元、脉冲触发单元连接，所述脉冲触发单元通过屏蔽导线和脉冲放大模块端连接。便于安装和维护及故障排查。

Description

一种储能变流器控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种储能变流器控制装置，用于控制双向储能变流器。

背景技术

随着新能源发电技术的快速发展和城市用电峰谷电差的加大，对电网的安全稳定运行提出了新的挑战。而采用大容量储能技术, 可以有效缓解用电供需矛盾、提高电网安全和稳定性、改善供电质量, 尤其对风力发电、光伏发电等可再生能源的利用和发展具有积极促进作用。储能变流器是储能系统中的一个重要环节, 高效、稳定的储能变流器控制装置，直接决定了储能变流器的安全稳定运行。

实用新型内容

本实用新型要解决技术问题是：提供一种基于双数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)作为控制核心，模拟量、开关量、脉冲量一体化的储能变流器控制装置，满足储能变流器自动控制的要求。

为了解决以上技术问题，本实用新型的储能变流器控制装置，其特征是包括中央处理模块、电源模块、脉冲放大模块以及电压、电流转换模块，所述中央处理模块包括主处理器单元、开关量单元、模拟量采样单元、脉冲触发单元以及通信单元。

进一步的，本控制装置中，中央处理模块设置于主控板上，其包括通过数据总线和地址总线连接的双DSP芯片、FPGA芯片，所述主控板上还设置有与DSP芯片连接的RS485串口、CAN通讯接口、以太网接口、随机存取存储器RAM、双口RAM，以及与FPGA芯片连接的AD采样模块、缓冲器，AD采样模块的模拟信号输入端通过屏蔽导线和电压、电流转换模块的模拟量输出端连接，所述缓冲器通过数据线与开关量单元、模拟量采样单元、通信单元、脉冲触发单元连接，所述脉冲触发单元通过屏蔽导线和脉冲放大模块端连接。电源模块的±15V，+15V，+5V电源分别和电压、电流转换模块、脉冲放大模块、中央处理模块相连。

更进一步的，本控制装置中，三块脉冲放大模块之间通过扁平电缆互相连接，脉冲放大模块和电源模块之间通过屏蔽导线连接，中央处理模块和脉冲放大模块之间通过屏蔽导线和扁平电缆连接，中央处理模块和电源模块之间通过屏蔽导线连接，中央处理模块和电压、电流转换模块之间通过屏蔽导线连接、电压、电流转换模块和电源模块之间通过屏蔽导线连接。

本实用新型基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)作为控制核心，模拟量处理单元、开关量处理单元、脉冲量处理单元、通讯处理单元一体化，实现储能变流器的控制。各模块之间通过屏蔽导线和扁平电缆相互连接，便于安装和维护及故障排查。强大的数字处理能力和丰富的通讯接口，适用于不同功率模块的接口，可以根据不同功率等级储能变流器进行灵活配置，是通用型储能变流器控制平台。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型储能变流器控制装置模块框图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的储能变流器控制装置，包括中央处理模块、与所述中央处理模块连接的电压、电流转换模块、脉冲放大模块及电源模块。各模块之间用屏蔽电缆和扁平电缆连接。

各模块组成及功能介绍

1、中央处理模块

包括通过数据总线和地址总线连接的双DSP芯片、FPGA芯片，所述中央处理模块上还设置有与DSP芯片连接的RS485串口、CAN通讯接口、以太网接口，双口RAM存储器、随机存取存储器，以及与FPGA芯片连接的AD采样模块、缓冲器，AD采样单元的模拟信号输入端与电压、电流转换模块的模拟量输出端连接，所述缓冲器通过数据线与开关量处理单元连接，所述缓冲器通过数据线与开关量处理单元连接，所述缓冲器通过数据线与通讯处理单元连接，所述缓冲器的脉冲信号输出端与脉冲放大模块输入端连接。

中央处理模块的主要核心器件为TI公司的TMS320F28335 DSP芯片和XILINX公司的SPATON Ⅲ（XC3SD1800A-CS484A4）FPGA芯片，在中央处理模块上完成AD采样、开入、开出处理、逻辑处理、三个RS485串口通讯、两个CAN通讯、一个以太网通讯、总线驱动、软硬件看门狗、日历时钟、E2PROM、双口RAM、片外RAM、脉冲生成和输出、DA输出等功能。

（1）RS485通讯口1：RS485通讯口采用端子接口，和DSP2的串口直接连接，独立进行处理。主要功能是和现地触摸屏进行通讯。

（2）RS485通讯口2：RS485通讯口采用端子接口，和DSP2的串口直接连接，独立进行处理。主要功能是和并网点保护装置通讯。

（2）RS485通讯口3：RS485通讯口采用端子接口，和DSP2的串口直接连接，独立进行处理。主要功能备用。

（4）CAN通讯口1：CAN通讯口采用端子接口，和DSP2的CAN口直接连接，独立进行处理。主要功能是和电池的BMS进行通讯。

（5）CAN通讯口2：CAN通讯口采用端子接口，和DSP2的CAN 口直接连接，独立进行处理。主要功能备用。

（6）以太网通讯口：以太网通讯口采用RJ45接口，由DSP2控制RTL8019AS以太网芯片进行处理。主要功能是和监控上位机进行通讯。

（7）模拟量输入接口：模拟量输入接口采用端子接口，主要通过运放INA105，把电流信号转换成-2.5V～+2.5V电压信号，再通过运放OP2177，二阶滤波，和AD采样回路连接。主要功能是完成把电流信号转换成电压信号。

（8）开关量输入、输出接口：开关量输入、输出接口采用端子接口，主要通过开入、开出光耦。开入采用PS2501光耦（绝缘电压5000V）,开出采用TLP127光耦（绝缘电压2500V）。可以接入24路开入量，每路开入量相互独立，没有电的联系。可以开出16路开出量。主要完成接受远方开关量指令和对远方、现地开关量的控制。

(9)脉冲输出接口：脉冲量输出接口采用端子接口，主要通过TLP250高速驱动光耦，输出PWM调制波形。主要完成PWM调制波的隔离和放大。

（10）脉冲故障返读接口：脉冲量输入接口采用牛角插头接口，主要通过6N137光耦隔离，输出脉冲驱动故障信号。

2、电压、电流转换模块

[0003]电压、电流转换模块主要核心器件是电压传感器和电流器传感器，把交流电压和交流电流转换成电流信号。

（1）电压转换模块：有三路交流电压输入信号，两路直流电压输入信号，电压转换模块采用LEM公司的LV25-P/SP2。主要完成交流电压380V和直流电压1000V转换成25mA的电流信号。

（2）电流转换模块：有六路交流电流信号输入信号，电流转换模块采用LEM公司的LF505。主要完成电流电流的转换成100mA的电流信号。

3、电源模块

电源模块主要采用模块电源的方式，输入220V交流电压，输出±15V电压、+15V电压、+5V电压，其中±15V电压给交流电压、电流转换模块和中央处理模块供电，+15V电压给脉冲放大模块供电，+5V电压给中央处理模块供电。

（1）电源输入端子采用电压端子，交流220V输入。

本实用新型工作过程如下：

第一步、交流220V供电，输出±15V电压、+15V电压、+5V电压，分别给中央处理模块，电压、电流转换模块、脉冲放大模块供电。

第二步、电压、电流转换模块；接入交流380V电压和直流1000V电压，交流500A，电压和电流传感器转换成-5V-5V的信号，提供中央处理模块AD采样信号，完成交流采样。

第三步、中央处理模块上的DSP芯片通过RS485通讯口和工控机以及并网点保护装置通讯，通过以太网通讯口和上位机进行通讯，通过CAN通讯接口和电池BMS进行通讯，接受工控机、上位机、BMS的指令，同时上传储能变流器的状态参数。

第四步、中央处理模块上的DSP芯片通过开关量单元的开关量输入端子，读入远方的控制指令，经过逻辑运算，通过开关量单元输出端子，输出开出指令。

第五步、中央处理模块上的DSP芯片对AD采样的数据进行算法处理，数据处理结果送给主控板上的FPGA芯片进行控制和发送控制脉冲。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims

1.一种储能变流器控制装置，其特征是，包括中央处理模块、电源模块、脉冲放大模块以及电压、电流转换模块，所述中央处理模块包括主处理器单元、开关量单元、模拟量采样单元、脉冲触发单元以及通信单元；中央处理模块设置于主控板上，其包括通过数据总线和地址总线连接的双DSP芯片、FPGA芯片，所述主控板上还设置有与DSP芯片连接的RS485串口、CAN通讯接口、以太网接口、随机存取存储器RAM、双口RAM，以及与FPGA芯片连接的AD采样模块、缓冲器，AD采样模块的模拟信号输入端通过屏蔽导线和电压、电流转换模块的模拟量输出端连接，所述缓冲器通过数据线与开关量单元、模拟量采样单元、通信单元、脉冲触发单元连接，所述脉冲触发单元通过屏蔽导线和脉冲放大模块端连接。