基于快速以太网的模块化电池储能系统的控制器技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于快速以太网的模块化电池储能系统的控制器，包括：整机控制器，所述整机控制器位于上层；中间层控制器，所述中间层控制器位于中层，与所述整机控制器连接；子模块控制器，所述子模块控制器位于下层，与所述中间层控制器连接,本实用新型专利技术将储能系统变流器的控制信息流采用快速以太网和光纤实现高速、高隔离的传输，整机控制器采用通用控制器，系统功能开发便利，可扩展性和可维护性强。性强。性强。

【技术实现步骤摘要】
基于快速以太网的模块化电池储能系统的控制器


[0001]本技术涉及电池储能
，具体地，涉及一种基于快速以太网的模块化电池储能系统的控制器。

技术介绍

[0002]在电池储能领域中，模块化变流器是一种可用于高压大容量场合的非常有前景的一类拓扑结构。因为模块化变流器的子模块之间电位不同，不同子模块控制器和子模块电池处于不同的电位。因此，与普通的两电平和三电平变流器采用单一集中控制器不同，模块化变流器的控制器采用主从式结构，从控制器处于不同的电位，具有分布、相互隔离的特点。主控制器与从控制时器之间采用光纤通讯。当前，模块化电池储能变流器的主控制器多采用DSP+FPGA的构架，DSP负责控制算法运算，FPGA负责调制和通信。从控制器采用FPGA，实现通信、驱动和保护功能。该方式编程难度高，设计验证复杂，开发周期长，且现场运维人员操作不便。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的缺陷，本技术的目的是提供一种基于快速以太网的模块化电池储能系统的控制器。
[0004]根据本技术的一个方面，提供一种基于快速以太网的模块化电池储能系统的控制器，包括：
[0005]整机控制器，所述整机控制器位于上层；
[0006]中间层控制器，所述中间层控制器位于中层，与所述整机控制器连接；
[0007]子模块控制器，所述子模块控制器位于下层，与所述中间层控制器连接。
[0008]优选地，所述整机控制器为一个通用控制器。
[0009]优选地，所述通用控制器为用于变流器控制的通用控制器，其将控制信息流下发至所述中间层控制器，所述通用控制器收集所述中间层控制器汇总的管理信息流。
[0010]优选地，所述中间层控制器为3个。每相各1个，三相共3个。
[0011]优选地，每个所述中间层控制器包括：
[0012]快速以太网变压器，所述快速以太网变压器与所述整机控制器连接；
[0013]快速以太网协议芯片，所述快速以太网协议芯片与所述快速以太网变压器连接；
[0014]FPGA，所述FPGA与所述快速以太网协议芯片连接；
[0015]光纤接收接口，所述光纤接收接口与所述FPGA连接；
[0016]光纤发送接口，所述光纤发送接口与所述FPGA连接。
[0017]优选地，所述FPGA包括：
[0018]时序逻辑接口，所述时序逻辑接口的一端与所述快速以太网协议芯片连接，另一端与所述光纤接收接口连接；
[0019]PWM发生器，所述PWM发生器一端与所述时序逻辑接口连接，另一端与所述光纤发
送接口连接。
[0020]优选地，还包括储能子模块，所述储能子模块与一个所述中间层控制器进行光纤通信，每个所述储能子模块配置一个所述子模块控制器。
[0021]优选地，每个子模块控制器包括一个子模块控制板，
[0022]所述每个子模块控制器包括光纤发送接口和光纤接收接口，分别与所述中间层控制器中光纤接收接口和光纤发送接口对应连接。
[0023]优选地，所述每个中间层控制器配置N个光纤收发对，采用1:N的星形通信结构与N个子模块控制器通信。
[0024]与现有技术相比，本技术具有如下的有益效果：
[0025]本技术实施例中的一种基于快速以太网的模块化电池储能系统的控制器，将储能系统变流器的控制信息流采用快速以太网和光纤实现高速、高隔离的传输，整机控制器采用通用控制器，系统功能开发便利，可扩展性和可维护性强。
[0026]本技术实施例中的一种基于快速以太网的模块化电池储能系统的控制器，通用控制器实现了控制器算力的灵活扩展，多个FPGA中间层实现了对可控制的子模块数量的扩展；
[0027]本技术实施例中的一种基于快速以太网的模块化电池储能系统的控制器，采用快速以太网总线实现了模块化电池储能系统的控制器的控制算力扩展和控制数量能力扩展的解耦。
附图说明
[0028]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0029]图1为本技术实施中的基于快速以太网的模块化电池储能系统的控制器构架。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施例对本技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本技术，但不以任何形式限制本技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本技术的保护范围。
[0031]本技术提供一个实施例，一种基于快速以太网的模块化电池储能系统的控制器,包括：整机控制器、中间层控制器和子模块控制器。整机控制器位于上层；中间层控制器位于中层，与整机控制器连接；子模块控制器位于下层，与中间层控制器连接。其中，整机控制器和中间层控制器一起共同构成主控制器。
[0032]在本技术的一个优选实施例中，1个整机控制器由1个通用控制器构成。并且，每N个储能系统子模块与1个中间层控制器进行光纤通信，一般N在20
‑
50之间；每个储能系统子模块配置1个子模块控制器，每个储能系统子模块控制器包括1个子模块控制板。
[0033]储能系统的功率控制、均衡控制在整机控制器中实现；主电路驱动的调制功能在中间层控制器中通过PWM发生器调制实现；子模块控制器完成指令解码、功率模块信息收集
上传的功能。
[0034]在本技术的另一个实施例中，所述中间层控制器包括快速以太网变压器、快速以太网协议芯片、一个FPGA以及N组光纤接口，其中N组光纤接口与N个储能子模块对应。
[0035]快速以太网变压器与整机控制器中的通用控制器连接；
[0036]快速以太网协议芯片与快速以太网变压器对应连接；FPGA一端与快速以太网协议芯片连接，另一端与一组光纤接口连接。
[0037]FPGA包括一个时序逻辑接口和一个PWM发生器，时序逻辑接口与快速以太网协议芯片连接，光纤接收接口与时序逻辑接口连接，光纤发送接口与PWM发生器连接。
[0038]每个储能系统子模块与一个子模块控制器进行光纤通信，每个子模块控制器包括一个子模块控制板，每个子模块控制板对应一个中间层控制器；每个子模块控制器包括N组光纤发送接口和光纤接收接口，分别与所述中间层控制器中的N组光纤接收接口和光纤发送接口对应连接。
[0039]本实施例的控制过程，具体为：负责储能系统的功率控制、均衡控制等控制方法的通用控制器向中间层控制器发送功率、均衡等控制数据，中间层控制器接收上层发来的控制数据，计算出子模块主电路驱动的调制值并通过光纤接口发送给N个子模块控制器，子模块控制器通过光纤接口接收到调制值产生对应的PWM脉冲信号，并将子模块电压、电流等信息收集通过光纤接口上传至中间层控制器，中间层控制器通过光纤接口接收到子模块控制器返回的子模块相关信息，并将该信息发送给本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于快速以太网的模块化电池储能系统的控制器，其特征在于，包括：整机控制器，所述整机控制器位于上层；中间层控制器，所述中间层控制器位于中层，与所述整机控制器连接；子模块控制器，所述子模块控制器位于下层，与所述中间层控制器连接。2.根据权利要求1所述的一种基于快速以太网的模块化电池储能系统的控制器，其特征在于，所述整机控制器为一个通用控制器。3.根据权利要求2所述的一种基于快速以太网的模块化电池储能系统的控制器，其特征在于，所述通用控制器将控制信息流下发至所述中间层控制器；所述通用控制器收集所述中间层控制器汇总的管理信息流。4.根据权利要求1所述的一种基于快速以太网的模块化电池储能系统的控制器，其特征在于，所述中间层控制器的数量为3个。5.根据权利要求1所述的一种基于快速以太网的模块化电池储能系统的控制器，其特征在于，每个所述中间层控制器包括：快速以太网变压器，所述快速以太网的数量为1个，所述整机控制器连接；快速以太网协议芯片，所述快速以太网协议芯片与所述快速以太网变压器连接；FPGA，所述FPGA与所述快速以太网协议芯片连接；光纤接收接口，所述光纤接收接口与所述FPGA连接；光纤发送接口，所述光纤发送接口与所述FPGA连接。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇琦，凌志斌，陈满，李毓烜，汪志强，朱焕杰，胡振恺，王珺，
申请(专利权)人：南方电网调峰调频发电有限公司，
类型：新型
国别省市：