一種應(yīng)用于微電網(wǎng)的逆變器控制系統(tǒng)及其通訊方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于微電網(wǎng)的逆變器控制系統(tǒng)及其通訊方法，該系統(tǒng)包括主DSP、從DSP、DRAM、AD采樣模塊電路、I/O開入開出模塊電路、PWM脈沖發(fā)生電路及過流保護(hù)電路，從DSP與主DSP通過DRAM進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換，主DSP通過總線BUS1與DRAM相連，主DSP還連接有AD采樣模塊電路、I/O開入開出模塊電路、PWM脈沖發(fā)生電路，從DSP通過總線BUS2與DRAM相連，并且通過RS-485總線與人機(jī)界面、后臺監(jiān)控相連。該控制系統(tǒng)可解決微電網(wǎng)內(nèi)逆變器的集成控制問題，使其具備“一機(jī)多用”的功能特性，其通訊方法可有效提高RS-485總線多機(jī)通訊的抗干擾能力，提高通訊的穩(wěn)定性和可靠性。
【專利說明】—種應(yīng)用于微電網(wǎng)的逆變器控制系統(tǒng)及其通訊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于微電網(wǎng)的逆變器控制系統(tǒng)及其通訊方法，屬于微電網(wǎng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]微電網(wǎng)是以分布式電源為主，利用控制系統(tǒng)、控制裝置聯(lián)合儲能進(jìn)行實時調(diào)節(jié)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部電力平衡的供電網(wǎng)絡(luò)，可并網(wǎng)運(yùn)行也可離網(wǎng)運(yùn)行。該模式大大提高了負(fù)荷側(cè)的供電靈活性、可靠性，可解決重要用戶及偏遠(yuǎn)無電地區(qū)的供電需求；同時，微電網(wǎng)通過單點接入電網(wǎng)，可以減少大量小功率分布式電源接入電網(wǎng)后對傳統(tǒng)電網(wǎng)的影響；另外,微電網(wǎng)將分散的不同類型的分布式電源組合起來供電，能夠使分布式發(fā)電獲得更高的利用效率。
[0003]微電網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)包括儲能系統(tǒng)、分布式電源系統(tǒng)、負(fù)荷、能量管理系統(tǒng)等構(gòu)成的系統(tǒng)單元。其中，儲能系統(tǒng)通常由儲能雙向變流器、儲能介質(zhì)組成；風(fēng)電、光伏發(fā)電則是分布式電源的典型代表。微電網(wǎng)實際運(yùn)行中急需解決的關(guān)鍵問題就是儲能系統(tǒng)、分布式電源的控制，而微電網(wǎng)中的電能輸出的關(guān)鍵設(shè)備都是通過逆變器接入系統(tǒng)的，如儲能雙向變流器、光伏逆變器、風(fēng)機(jī)逆變器等。此外，用于微電網(wǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行電能質(zhì)量治理的有源濾波裝置、靜止無功發(fā)生器等裝置都屬于逆變器的一類。因此，對微電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備的控制就簡化成了對系統(tǒng)內(nèi)逆變器及其它輔助設(shè)備、輔助系統(tǒng)的控制。
[0004]微電網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中，各種裝置設(shè)備較多，通訊線路長，現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，電磁輻射較強(qiáng)，可能導(dǎo)致RS-485總線通訊可靠性不高甚至是通訊中斷，因此提高RS-485總線的運(yùn)行可靠性至關(guān)重要。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常是依靠完善RS-485接口電路的硬件設(shè)計，比如在接收發(fā)送口加上拉電阻、加電阻進(jìn)行總線隔離、通過光耦將信號隔離。以上方法可在一定程度上抑制設(shè)備通訊干擾，但是當(dāng)485總線上有多機(jī)并聯(lián)通訊時，在有眾多繁雜的無效報文干擾的情況下，裝置控制系統(tǒng)僅依靠RS-485接口電路的硬件優(yōu)化設(shè)計，無法保證數(shù)據(jù)通訊的穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種應(yīng)用于微電網(wǎng)的逆變器控制系統(tǒng)及其通訊方法，可解決微電網(wǎng)內(nèi)逆變器的集成控制問題，使其具備“一機(jī)多用”的功能特性，其通訊方法可有效提高RS-485多機(jī)通訊的數(shù)據(jù)處理能力，增加多機(jī)通訊過程中從機(jī)的數(shù)量，同時增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，提高通訊的穩(wěn)定性和可靠性。
[0006]為實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明所采用的方法是:一種應(yīng)用于微電網(wǎng)的逆變器控制系統(tǒng)，包括DSP、DRAM、AD采樣模塊電路、I/O開入開出模塊電路、PWM脈沖發(fā)生電路及過流保護(hù)電路，其特征在于，所述DSP包括主DSP和從DSP，人機(jī)界面和后臺監(jiān)控通過RS-485總線連接從DSP，從DSP和主DSP分別與DRAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從DSP與DRAM之間通過總線BUS2相互連接，主DSP與DRAM之間通過總線BUSl相互連接，主DSP連接AD采樣模塊電路、I/O開入開出模塊電路和PWM脈沖發(fā)生電路。[0007]所述從DSP 連接 EEPROM。
[0008]所述PWM脈沖發(fā)生電路連接過流保護(hù)電路。
[0009]所述人機(jī)界面是帶有RS-485通訊接口的觸摸屏。
[0010]所述后臺監(jiān)控為微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。
[0011]所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)通過串口服務(wù)器連接電能測控計量表、電能質(zhì)量監(jiān)測、智能電動開關(guān)和多個并網(wǎng)逆變器裝置，所述并網(wǎng)逆變器裝置包括光伏逆變器、風(fēng)機(jī)逆變器、儲能逆變器、有源濾波裝置、靜止無功發(fā)生器。
[0012]一種基于應(yīng)用于微電網(wǎng)的逆變器控制系統(tǒng)的通訊方法，所述通訊步驟如下:微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)作為主機(jī)，各并網(wǎng)逆變器裝置作為若干從機(jī)，所述主機(jī)與從機(jī)之間基于標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議，以報文的形式進(jìn)行詢問和應(yīng)答，主機(jī)發(fā)送報文逐個詢問從機(jī)，所述主機(jī)發(fā)出的報文的格式為:從機(jī)地址+命令+起始地址+點數(shù)+校驗碼，從機(jī)地址I個字節(jié)，命令I(lǐng)個字節(jié)，起始地址2個字節(jié)，點數(shù)2個字節(jié)，校驗碼2個字節(jié)，并網(wǎng)逆變器裝置通過中斷收發(fā)報文經(jīng)串口服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)保持通訊，當(dāng)接收到與逆變器地址相同的字節(jié)時，把該字節(jié)作為接收報文的第一個字節(jié)進(jìn)行保存，接著繼續(xù)接收直到滿8個字節(jié)，然后判斷校驗碼，如果校驗碼判斷正確，則解析報文，發(fā)送應(yīng)答報文，如果校驗碼判斷不正確，依次判斷第2?7字節(jié)中是否含有與逆變器地址相同的字節(jié)，如果沒有，則舍棄這八個字節(jié)報文，重新接收，如果有，則舍棄這一位之前的所有字節(jié)，繼續(xù)接收滿八個字節(jié)，再進(jìn)行校驗碼判斷，如此往復(fù)，直到接收到正確報文。
[0013]其有益效果是:本發(fā)明所實現(xiàn)的控制系統(tǒng)可應(yīng)用于微電網(wǎng)內(nèi)各逆變器裝置，可解決微電網(wǎng)內(nèi)逆變器的集成控制問題，使其具備“一機(jī)多用”的功能特性，其通訊方法可有效提高RS-485多機(jī)通訊的數(shù)據(jù)處理能力，增加微電網(wǎng)多機(jī)通訊過程中從機(jī)的數(shù)量，同時增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，提高通訊的穩(wěn)定性和可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明所述逆變器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖2是微電網(wǎng)系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)圖；
圖3是逆變器控制系統(tǒng)通信示意圖；
圖4是本發(fā)明逆變器控制系統(tǒng)收發(fā)報文流程圖。
【具體實施方式】
[0015]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0016]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0017]一種如圖1的逆變器控制系統(tǒng)，主要應(yīng)用于微電網(wǎng)逆變器，包括兩片DSP，按照主從功能劃分為主DSP和從DSP，主DSP與從DSP之間通過DRAM (Dynamic Random AccessMemory的簡稱，即動態(tài)隨機(jī)存取存儲器)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交換，主DSP與DRAM之間通過總線BUSl相互連接，從DSP與DRAM之間通過總線BUS2相互連接。主DSP連接AD采樣模塊電路、I/O開入開出模塊電路和PWM脈沖發(fā)生電路，PWM脈沖發(fā)生電路連接過流保護(hù)電路。從DSP 連接 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory 的簡稱，即電可擦可編程只讀存儲器)，從DSP通過RS-485總線與人機(jī)界面和后臺監(jiān)控連接。人機(jī)界面是帶有RS-485通訊接口的觸摸屏，后臺監(jiān)控為微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。
[0018]AD采樣模塊電路主要包括AD采樣電路、電平轉(zhuǎn)換電路、信號調(diào)理電路，主DSP控制AD采樣電路按照一定的周期進(jìn)行采樣，并讀取采樣數(shù)據(jù)信息加以處理，通過數(shù)據(jù)總線BUSl傳送到與其相連的DRAM上。主DSP從數(shù)據(jù)總線BUSl上讀取人機(jī)界面、微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的控制指令，對控制指令、運(yùn)行參數(shù)、開關(guān)量狀態(tài)進(jìn)行邏輯處理后生成開出命令，傳遞到I/O開入開出模塊電路。I/O開入開出模塊電路采集外圍系統(tǒng)的控制反饋量、狀態(tài)反饋量，傳遞給主DSP，并執(zhí)行主DSP給出的開出命令。PWM脈沖發(fā)生電路從主DSP接收脈沖指令，產(chǎn)生各功率模塊工作所需的脈沖信號，并分配到各功率模塊。過流保護(hù)電路檢測到系統(tǒng)主電路過流時，會立即封鎖來自主DSP的PWM脈沖指令，阻止PWM脈沖發(fā)生電路發(fā)送脈沖指令，使裝置在過電流的情況下由硬件電路觸發(fā)脈沖閉鎖，保證裝置的故障情況下快速保護(hù)。從DSP通過數(shù)據(jù)總線BUS2讀取暫存在DRAM上的采樣電量信息，計算出所需的電壓、電流、過流等具體的電量數(shù)值，并生成報文響應(yīng)人機(jī)界面、微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的詢問。人機(jī)界面或微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)將寫入的運(yùn)行參數(shù)、控制目標(biāo)以報文的形式下發(fā)到從DSP，隨后經(jīng)數(shù)據(jù)總線和DRAM傳遞到主DSP，主DSP根據(jù)接收到的信息生成控制指令，控制裝置運(yùn)行，同時將這些信息寫入EEPROM中進(jìn)行存儲，裝置斷電重啟時再從中讀出。
[0019]如圖2所示，多個并網(wǎng)逆變器裝置、電能測控計量表、電能質(zhì)量監(jiān)測和智能電動開關(guān)配制RS485通訊接口，通信規(guī)約為標(biāo)準(zhǔn)M0DBUS，通過屏蔽雙絞線并聯(lián)后連接到串口服務(wù)器，串口服務(wù)器與微電網(wǎng)能連管理系統(tǒng)連接，串口服務(wù)器提供串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)功能，能夠?qū)S-485轉(zhuǎn)換成TCP/IP接口，實現(xiàn)RS-485串口與TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口的數(shù)據(jù)雙向透明傳輸，串口服務(wù)器與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。并網(wǎng)逆變器裝置包括光伏逆變器、風(fēng)機(jī)逆變器、儲能逆變器、有源濾波裝置和靜止無功發(fā)生器。
[0020]如圖3所示，微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)作為主機(jī)，各并網(wǎng)逆變器裝置作為若干從機(jī)，從機(jī)采用逆變器控制系統(tǒng)運(yùn)行，主機(jī)連接若干從機(jī)，從機(jī)連接人機(jī)界面，其通信方式如圖4所示，主機(jī)與從機(jī)之間按照標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議，以報文的形式進(jìn)行詢問和應(yīng)答，主機(jī)發(fā)送報文逐個詢問從機(jī)，所述主機(jī)發(fā)出的報文的格式為:從機(jī)地址+命令+起始地址+點數(shù)+校驗碼，從機(jī)地址I個字節(jié)，命令I(lǐng)個字節(jié)，起始地址2個字節(jié)，點數(shù)2個字節(jié)，校驗碼2個字節(jié)，并網(wǎng)逆變器裝置通過中斷收發(fā)報文經(jīng)串口服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)保持通訊，當(dāng)接收到與逆變器地址相同的字節(jié)時，把該字節(jié)作為接收報文的第一個字節(jié)進(jìn)行保存，接著繼續(xù)接收直到滿8個字節(jié)，然后判斷校驗碼，如果校驗碼判斷正確，則解析報文，發(fā)送應(yīng)答報文，如果校驗碼判斷不正確，依次判斷第2?7字節(jié)中是否含有與逆變器地址相同的字節(jié)，如果沒有，則舍棄這八個字節(jié)報文，重新接收，如果有，則舍棄這一位之前的所有字節(jié)，繼續(xù)接收滿八個字節(jié)，再進(jìn)行校驗碼判斷，如此往復(fù)，直到接收到正確報文。
[0021]不發(fā)送報文的時候，逆變器一直處于接收狀態(tài)，會接收到其他從機(jī)與主機(jī)之間的通訊報文，如果這些報文中含有與逆變器地址相同的字節(jié)，將對逆變器的報文接收產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，導(dǎo)致錯收報文或遺漏正確報文。通過上述方式，可以很有效地在眾多干擾字節(jié)中篩選獲取屬于逆變器的正確報文，保證了通訊的可靠性。[0022]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于微電網(wǎng)的逆變器控制系統(tǒng)，包括DSP、DRAM、AD采樣模塊電路、I/O開入開出模塊電路、PWM脈沖發(fā)生電路及過流保護(hù)電路，其特征在于，所述DSP包括主DSP和從DSP，人機(jī)界面和后臺監(jiān)控通過RS-485總線連接從DSP，從DSP和主DSP分別與DRAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從DSP與DRAM之間通過總線BUS2相互連接，主DSP與DRAM之間通過總線BUSl相互連接，主DSP連接AD采樣模塊電路、I/O開入開出模塊電路和PWM脈沖發(fā)生電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于微電網(wǎng)的逆變器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述從DSP連接 EEPROM。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于微電網(wǎng)的逆變器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述PWM脈沖發(fā)生電路連接過流保護(hù)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于微電網(wǎng)的逆變器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述人機(jī)界面是帶有RS-485通訊接口的觸摸屏。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于微電網(wǎng)的逆變器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述后臺監(jiān)控為微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用于微電網(wǎng)的逆變器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)通過串口服務(wù)器連接電能測控計量表、電能質(zhì)量監(jiān)測、智能電動開關(guān)和多個并網(wǎng)逆變器裝置，所述并網(wǎng)逆變器裝置包括光伏逆變器、風(fēng)機(jī)逆變器、儲能逆變器、有源濾波裝置、靜止無功發(fā)生器。
7.一種基于權(quán)利要求1?6任意一項所述的應(yīng)用于微電網(wǎng)的逆變器控制系統(tǒng)的通訊方法，其特征在于，所述通訊步驟如下:微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)作為主機(jī)，各并網(wǎng)逆變器裝置作為若干從機(jī)，從機(jī)采用逆變器控制系統(tǒng)運(yùn)行，所述主機(jī)與從機(jī)之間基于標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議，以報文的形式進(jìn)行詢問和應(yīng)答，主機(jī)發(fā)送報文逐個詢問從機(jī)，所述主機(jī)發(fā)出的報文的格式為:從機(jī)地址+命令+起始地址+點數(shù)+校驗碼,從機(jī)地址I個字節(jié)，命令I(lǐng)個字節(jié)，起始地址2個字節(jié)，點數(shù)2個字節(jié)，校驗碼2個字節(jié)，并網(wǎng)逆變器裝置通過中斷收發(fā)報文經(jīng)串口服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)保持通訊，當(dāng)接收到與逆變器地址相同的字節(jié)時，把該字節(jié)作為接收報文的第一個字節(jié)進(jìn)行保存，接著繼續(xù)接收直到滿8個字節(jié)，然后判斷校驗碼，如果校驗碼判斷正確，則解析報文，發(fā)送應(yīng)答報文，如果校驗碼判斷不正確，依次判斷第2?7字節(jié)中是否含有與逆變器地址相同的字節(jié)，如果沒有，則舍棄這八個字節(jié)報文，重新接收，如果有，則舍棄這一位之前的所有字節(jié)，繼續(xù)接收滿八個字節(jié)，再進(jìn)行校驗碼判斷，如此往復(fù)，直到接收到正確報文。
【文檔編號】H02J13/00GK103972983SQ201410147366
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】張建興, 包虎平 申請人:江蘇方程電力科技有公司