[发明专利]一种变流器的数字控制装置

说明书

技术领域

本发明属于电力系统控制器领域，具体而言，涉及一种用于液流电池储能系统变流器的数字信号控制装置。 

背景技术

储能技术为解决电力供应链(燃料、发电、输电、配电和用电)现有问题、实现电网可持续发展提供了全新的途径。采用大规模电力储能技术，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，并能促进可再生能源的利用和发展。变流器是储能系统中的一个重要环节，变流器在整个储能系统中充当核心单元的作用，而变流器系统控制平台直接关系着整个储能系统的精确性、可靠性、及相应速度。 

目前现有的控制器其控制过程大多数是基于模拟信号处理的，且其控制结构都是集中控制结构。传统的控制器各个子系统界限不清晰、结构复杂、单元化程度很低。其应用电磁环境恶劣，各种高频信号的严重干扰很容易导致其发生故障。另外，过去使用模拟信号进行各个子控制装置间的信号传递。各种干扰信号混入模拟信号中，很容易导致控制装置的故障，其结构和处理过程不能适用于分布式控制的要求和全过程数字处理的要求。本发明提出一种可用于液流电池储能系统变流器的通用数字控制器。 

发明内容

本发明提出了一种基于TMS320F2812DSP芯片控制的全数字化液流电池储能变流器控制装置，本发明通过对液流电池本身的充放电特性、荷电状态以及电能消峰填谷应用的研究提出了液流电池电能管理系统。实际应用表明，控制装置具有良好的变流性能。能够使液流电池在较高的速率下达到充满状态，又不影响电池的寿命。 

依据本发明的用于液流电池变流器的数字控制装置，其特征在于通过对主电路的逆变部分的脉宽调制PWM控制信号进行调节，控制绝缘栅双极型功率管IGBT开关管导通、关闭的时间，以达到控制主电路输出部分的电压、电流的大小，该装置包括： 

(1)数据采样部分，其通过霍尔电压、电流传感器以及滤波电路对充电侧的电流、电压信号加以处理，由A/D采样电路进行数字采样； 

(2)脉宽调制PWM部分：TMS320F2812芯片根据设定的基准电流、电压值以及所述数据采样部分中采样所得的实际电流、电压值，对实测值与基准值之间的误差信号进行比例P、积分I运算，得到电压反馈值，将该电压反馈值作为调制波，并与载波信号进行数字运算并输出脉宽调制PWM信号，控制IGBT，以实现电压、电流的控制； 

(3)远程通讯部分：通过CAN2.0的控制器与上位机进行通信，以获取变流器开机命令、紧急停机指令，变流过程中的基准电压、电流值，以及将变流过程中的状态量实时回传到CAN2.0总线上并交由上位机显示； 

(4)现场通讯部分：通过RS-485总线完成下位机与控制面板的通信，为现场操作人员获得各种过程参数和开、关机提供良好的人机交互界面。 

本发明所公开的液流电池储能变流器控制装置的优点有： 

1.与传统的变流器相比，本控制装置是在充分考虑了液流电池充放电特性的基础上来选择充电终止方式的，能够有效的延长电池的寿命并发挥电池的最大效能。 

2.采用数字信号处理芯片作为处理器来代替传统的模拟芯片，设计了数字化变流器的控制器，克服了分立元件过多、电路可靠性差、电路复杂等缺点。 

3.充分利用DSP处理器内部集成资源丰富、改进的总线结构、工作频率高、指令周期短以及强大的数字信号处理功能等特点，使得数字处理系统在智能控制方面具有突出的优点，生成了有限双极性的PWM控制波形，且具有保护、人机交互等功能，并实现了变流模块与整个系统的基于控制器局域网CAN的通讯功能。 

编制了基于C语言和汇编语言混合编程系统控制软件，不仅具有很高的可读性和可移植性，而且具有高速数据处理和动态调整功能，有很高的实时性和良好的控制功能。实现了控制软件的专业化和智能化。 

附图说明

下面结合附图进一步说明本发明作说明。 

图1为本发明中的变流器控制装置整体结构框图； 

图2为本发明中的数字控制原理框图； 

图3为本发明中的实时操作系统结构框图。 

具体实施方式

1、硬件电路的设计：