[发明专利]一种基于储能主从控制结构的可扩展同步控制系统

说明书

技术领域

本发明属于电力电子变频器技术领域，适用于储能控制系统中多个就地控制节点协同控制及容量扩展应用。

背景技术

在过去的几十年中，发展了各种控制技术，控制系统的硬件电路也有最初的带分立元件的模拟电路控制，逐渐发展为基于专用和通用集成电路芯片微处理器（microprocessor）、微控制器（microcontroller）、数字信号处理器DSP（Digital Signal Processor）和可编程逻辑器件阵列FPGA（Field－Programmable Gate Array）的全数字化控制系统。随着电力电子变频器的储能系统容量需求不断的加大，由于电池、电容发展的限制，只能需要多储能系统级联构成一个大容量的储能系统，即需要多个就地控制装置实现大容量的需求。面对多样的需求，发明一种兼容的可以自由扩展的架构应对不同容量的要求变得成为必要。

一般的储能系统在面对不容容量的需求时，需要专门开发不同的储能控制系统硬件或者协议来支持要求，造成研发成本高，周期短的缺点，而且不利于产品的升级与维护。市场需要一种可以兼容多个容量标准的架构，并能快速方便的实现扩容或者减容需要，同时对控制效果有更高要求，此实现架构成为当前的迫切需求。

发明内容

为了克服现有技术所存在的储能变频器系统对不同规格的容量需求时，需要对系统架构进行定制或者修改相关协议的方式进行实现，存在着研发成本高、周期长的缺点，而且不利于产品的升级与维护。本发明公开了基于储能主从控制结构的可扩展同步通讯架构，储能变频器的控制系统分为VF控制器（电压频率变换控制器）、就地控制单元两种装置，VF节点、转发节点、就地控制节点三种节点，其中就地控制单元即为就地控制节点，VF控制器可以通过角色定义为VF节点或者转发节点，节点间通过高速光纤实现装置间的通信，达到装置联网以及节点扩展的目的。所述控制系统可以灵活的通过配置实现节点的去除、添加、不同储能变频器的控制系统间同步处理、VF控制器的角色自由变换等操作。光纤通信采用8B/10B编解码，并辅以CRC校验保证通信的正常；通过同步码字来保证系统间各个就地控制节点以及VF节点的AD采样、CPU中断、载波相位等同步运行，保证各个就地控制节点运行步调一致，使控制效果最大可能得接近理想效果；VF控制器可在外部控制下转换为VF控制节点角色及转发节点角色，大大提高了系统扩展的便捷与灵活性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于储能主从控制结构的可扩展的同步控制系统所述可扩展同步控制系统包括多级控制节点，控制节点之间通过高速光纤通信，实现控制节点的扩展。

所述可扩展同步控制系统包括VF控制节点、转发节点、根据链节数可扩展的多个就地控制节点，其特征在于：

VF控制节点、转发节点、就地控制节点均为储能控制系统内的控制节点，其中，就地控制节点为直接控制IGBT的控制节点，多个就地控制节点作为一组与一转发节点相连，所述每一个转发节点与上一级转发节点连接或直接与VF控制节点进行互联；

VF控制节点为整个控制系统的主控制器，每套储能控制系统内只有一个VF控制节点，VF控制节点、各转发节点、以及各就地控制节点间通过光纤通道进行控制信息与采样信息的交互；

VF控制节点与转发节点之间、转发节点与其下一级的转发节点之间、转发节点与就地控制节点均采用光纤通信，并采用8B/10B编解码，辅以CRC校验保证通信的正常；

储能控制系统反馈量包括系统反馈量与就地反馈量，其中，所述系统反馈量为储能控制系统级的反馈系统电压、电流信号，所述系统反馈量馈入VF控制节点进行系统级控制；所述就地反馈量为储能控制系统中的就地小系统的电压、电流信号，就地反馈量馈入就地控制节点进行就地控制，就地控制节点也可以将就地反馈量通过光纤传给VF控制器进行综合控制；所述VF控制节点根据储能控制系统的系统反馈量与就地反馈量计算相关控制参数，并将控制参数通过光纤通信口发送至各转发节点，所述转发节点将收到的相关控制参数分发输出至下一控制节点或相应的就地控制节点，所述就地控制节点通过光纤接收所述相关控制参数，对储能控制系统中的IGBT或者PCS控制器进行PWM控制。

本系统可以灵活的通过增减就地控制节点、转发节点的方式实现就地控制节点的去除、添加，达到可扩展就地控制节点的目的，实现大容量的储能系统。