并离网储能pcs控制系统及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种并离网储能PCS控制系统，其特征在于，包括：主DSP控制器、辅助DSP控制器，所述主DSP控制器连接辅助DSP控制器。本发明还公开了并离网储能PCS控制系统的控制方法。本发明采用主辅双DSP控制器的架构提高逆变器系统的运算控制实时性，同时辅助DSP控制器专门处理系统的安全保护，提高了系统的安全等级。
【专利说明】
并离网储能PCS控制系统及其控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种控制系统，具体涉及一种并离网储能PCS控制系统，本发明还涉及该并离网储能PCS控制系统的控制方法，本发明属于电力设备领域。
【背景技术】
[0002]随着环境污染和能源短缺问题的日益严重，开发和利用可再生能源已经提上了世界各国的首要日程。太阳能以其清洁环保，蕴藏丰富等优点逐步得到了开发与利用，是新能源领域最近十多年发展起来的一个重要方向。
[0003]并离网储能逆变器PCS系统(Power Controlling System能量控制系统)是在逆变器的基础上发展起来的一种能够实现光伏发电、电池储能、负载用电和并网发馈电的能量控制系统。现有技术方案中一般采用一个DSP控制器(Digital Signal Process数字信号处理器)来实现光伏端的DCDC直流变换、电池的充放电DCDC变换和逆变器DCAC的逆变及电网端A⑶C的整流控制功能。
[0004]—个DSP控制器不仅处理并离网储能逆变器的复杂运算和工况变换，同时也要监控整个系统的安全故障，因此系统的实时性会打折扣，即运算处理和安全保护的响应时间会比较长，从而影响了整个控制器的性能。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种并离网储能PCS控制系统及其控制方法，以解决现有技术系统的实时性差的技术问题。
[0006]为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案:
并离网储能PCS控制系统，其特征在于，包括:主DSP控制器、辅助DSP控制器，所述主DSP控制器连接辅助DSP控制器。
[0007]前述的并离网储能PCS控制系统，其特征在于，主DSP控制器通过通信接口连接辅助DSP控制器。
[0008]前述的并离网储能PCS控制系统，其特征在于，通信接口为串行总线SPI接口。
[0009]前述的并离网储能PCS控制系统，其特征在于，主DSP控制器采用德州仪器公司C2000系列的浮点DSP控制器TMS320F28335;辅助DSP控制器采用德州仪器公司C2000系列的定点DSP控制器TMS320F28035。
[0010]前述并离网储能PCS控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤:
步骤一:主DSP控制器实现光伏端的DCDC直流变换、电池的充放电DCDC变换和逆变器DCAC的逆变及电网端ACDC的整流控制的所有运算控制功能；
步骤二:辅助DSP控制器实时监控整个系统的安全故障，同主DSP控制器建立通信共享系统运行参数;一旦系统出现安全异常，及时向主DSP控制器发送故障信息，要求主DSP控制器下达安全处理指令，如主DSP控制器本身出现异常，辅助DSP控制器将主动进行安全保护处理。[0011 ]前述并离网储能PCS控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤一包括:主DSP控制器实现光伏端到直流母线的boost算法、电池侧到直流母线的buck/boost、直流母线到交流侧的DC/AC逆变器的控制算法运算和不同工况的识别判断与智能切换。
[0012]前述并离网储能PCS控制系统的控制方法，其特征在于，包括步骤三:主DSP控制器通过通信接口控制辅助DSP控制器。
[0013]前述并离网储能PCS控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤三包括:主DSP控制器要求辅助DSP控制器报告异常情况、数据信号。
[0014]前述并离网储能PCS控制系统的控制方法，其特征在于，包括步骤四:辅助DSP控制器也实时监控主DSP控制器的工作状态。
[0015]前述并离网储能PCS控制系统的控制方法，其特征在于，辅助DSP控制器通过采样主DSP控制器的硬件GP1基本输入输出接口监控主DSP控制器的异常，一旦主DSP控制器工作异常，辅助DSP控制器及时进行安全保护控制动作或者关闭系统以免造成系统毁灭。
[0016]本发明的有益之处在于:本发明采用主辅双DSP控制器的架构提高逆变器系统的运算控制实时性，同时辅助DSP控制器专门处理系统的安全保护，提高了系统的安全等级。
【附图说明】
[0017]图1是本发明并离网储能PCS控制系统的控制架构图；
图2是本发明并离网储能PCS控制系统工作原理图；
图3是本发明并离网储能PCS控制系统的控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
[0019]参照图1所示，本发明并离网储能PCS能量控制系统采用主辅双DSP控制器的架构实现并离网储能PCS系统的能量控制和安全故障监控功能。具体来说，采用双DSP控制器的处理器架构实现离并网储能控制系统，一个主DSP控制器负责整个逆变器能量控制功能的运算处理，另一个辅助DSP控制器专门负责整个系统的安全故障监控处理。主辅双DSP控制器的架构极大的提升了系统功能的实时响应和安全故障的监控及保护。系统主要需要处理整个系统的不同工况判断和切换、光伏侧电池逆变等变换的复杂运算、各种输入及反馈信号的采集处理、人机接口数据配置显示、通信接口数据发送等功能性任务；同时为了保护整个系统的安全还需要进行故障监控和安全保护的控制任务。因此整个系统软硬件非常复杂O
[0020]本发明采用双DSP控制器的并离网储能PCS控制系统架构，有效克服了单个DSP控制器在处理上述众多任务时导致整个系统实时性不高甚至出现DSP控制器本身工作崩溃的严重后果。如图1所示，本发明的双DSP控制器控制架构图。采用一颗运算能力比较强大的DSP控制器作为主控单元处理PCS的核心任务，一颗性能不需要太好的辅助DSP控制器主要处理整个系统的安全故障任务，这样主DSP控制器专注进行PCS的运算控制，而辅助DSP控制器专门处理系统的安全性能，一个实现功能，一个实现性能，这样整个系统的功能实时性得到了保障，同时性能也得到了极大的提升。
[0021]同时，考虑到整个并离网储能PCS系统的一致性，主辅双DSP控制器在处理任务时并不是完全独立，主辅之间通过通信接口进行联系，如通用的串行总线SPI接口等。主DSP控制器可以通过通信接口控制辅助DSP控制器，如要求辅助DSP控制器报告异常情况、数据信号。为了保证整个PCS系统的绝对安全，辅助DSP控制器也实时监控主DSP控制器的工作状态，通过采样主DSP控制器的硬件GP1基本输入输出接口监控主DSP控制器的异常，一旦主DSP控制器工作异常，辅助DSP控制器及时进行安全保护控制动作或者关闭系统以免造成系统毁灭。在这种主辅双DSP控制器的协同控制下，整个并离网储能PCS控制系统不仅实时性大大提尚，同时极大的提尚了系统的安全特性。
[0022]如图3，本发明的双DSP控制器并离网储能PCS系统，主DSP控制器要实现光伏端的D⑶C直流变换、电池的充放电D⑶C变换和逆变器DCAC的逆变及电网端ACDC的整流控制的所有运算控制功能，承担了系统整个运算处理的全部任务。如果在极端条件下或者系统出现安全故障时，DSP控制器发生硬件或者软件错误，这时候及时进行安全保护处理非常重要。或者说，当主DSP控制器工作不正常时，例如其采样电路发生故障等，也需要进行相应保护。
[0023]本发明采用了双DSP控制器主辅处理器的架构方案，主DSP控制器负责整个PCS的运算和控制，辅助DSP控制器专门进行系统的故障处理和安全保护。
[0024]主DSP控制器采用德州仪器公司C2000系列的浮点DSP控制器TMS320F28335，主频和运算能力强大，非常适合用于逆变器ACDC和DCDC变换的运算控制。主要实现光伏端到直流母线的boost算法、电池侧到直流母线的buck/boost、直流母线到交流侧的DC/AC逆变器的控制算法运算和不同工况的识别判断与智能切换。
[0025]辅助DSP控制器采用德州仪器公司C2000系列的定点DSP控制器TMS320F28035，其主要任务是实时监控整个系统的安全故障，同主DSP控制器建立通信共享系统运行参数;一旦系统出现安全异常，及时向主DSP控制器发送故障信息，要求主DSP控制器下达安全处理指令，如主DSP控制器本身出现异常，辅助DSP控制器将主动进行安全保护处理，以保障整个系统。
[0026]如图2所示是本发明双DSP控制器系统协同工作的执行原理图，辅助DSP控制器通过与门与主DSP控制器共同控制继电器开关，只有辅助DSP控制器输出正常时主DSP控制器才能进行闭合开关使得主电路工作；主DSP控制器与辅助DSP控制器通过SCI串行通信接口进行数据交互通讯，主DSP控制器可以报告错误位下达故障处理指令，要求辅助DSP控制器协助控制。辅助DSP控制器可以直接采样电压电流信号，按照设定值进行保护，无须主DSP控制器进行干预;通过与主DSP控制器相连的GP1通用输入输出接口可以监控主DSP控制器是否正常运行。
[0027]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.并离网储能PCS控制系统，其特征在于，包括:主DSP控制器、辅助DSP控制器，所述主DSP控制器连接辅助DSP控制器。2.根据权利要求1所述的并离网储能PCS控制系统，其特征在于，主DSP控制器通过通信接口连接辅助DSP控制器。3.根据权利要求2所述的并离网储能PCS控制系统，其特征在于，通信接口为串行总线SPI接口。4.根据权利要求3所述的并离网储能PCS控制系统，其特征在于，主DSP控制器采用德州仪器公司C2000系列的浮点DSP控制器TMS320F28335;辅助DSP控制器采用德州仪器公司C2000系列的定点DSP控制器TMS320F28035。5.权利要求1所述并离网储能PCS控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一:主DSP控制器实现光伏端的DCDC直流变换、电池的充放电DCDC变换和逆变器DCAC的逆变及电网端ACDC的整流控制的所有运算控制功能； 步骤二:辅助DSP控制器实时监控整个系统的安全故障，同主DSP控制器建立通信共享系统运行参数;一旦系统出现安全异常，及时向主DSP控制器发送故障信息，要求主DSP控制器下达安全处理指令，如主DSP控制器本身出现异常，辅助DSP控制器将主动进行安全保护处理。6.权利要求5所述并离网储能PCS控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤一包括:主DSP控制器实现光伏端到直流母线的boost算法、电池侧到直流母线的buck/boost、直流母线到交流侧的DC/AC逆变器的控制算法运算和不同工况的识别判断与智能切换。7.权利要求6所述并离网储能PCS控制系统的控制方法，其特征在于，包括步骤三:主DSP控制器通过通信接口控制辅助DSP控制器。8.权利要求7所述并离网储能PCS控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤三包括:主DSP控制器要求辅助DSP控制器报告异常情况、数据信号。9.权利要求8所述并离网储能PCS控制系统的控制方法，其特征在于，包括步骤四:辅助DSP控制器也实时监控主DSP控制器的工作状态。10.权利要求9所述并离网储能PCS控制系统的控制方法，其特征在于，辅助DSP控制器通过采样主DSP控制器的硬件GP1基本输入输出接口监控主DSP控制器的异常，一旦主DSP控制器工作异常，辅助DSP控制器及时进行安全保护控制动作或者关闭系统以免造成系统毁灭。
【文档编号】H02J3/32GK106058909SQ201610020210
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年1月13日 公开号201610020210.6, CN 106058909 A, CN 106058909A, CN 201610020210, CN-A-106058909, CN106058909 A, CN106058909A, CN201610020210, CN201610020210.6
【发明人】李霖, 邱宝象, 林光钟, 黄建根, 张 杰, 谌文思, 涂小林
【申请人】万向钱潮股份有限公司, 万向集团公司