控制系统以及储能变流器的制作方法

本申请实施例涉及变流器，特别涉及一种控制系统以及储能变流器。

背景技术：

1、煤炭、石油和天然气等常规能源，是现代经济发展的重要保障，随着工业化、信息化程度提高，近年来人工智能等领域兴起，使得相关领域对电力的依赖程度越来越高，传统能源发电对环境造成的破坏较大，因此，世界各国寻求储能丰富的无污染新能源，推动了风力、光伏等可再生新能源的发展。

2、可再生新能源由于其固有的随机性和不稳定性，使得可再生新能源的平滑输出、调节频率以及稳定电网电压成为了新能源并网发电的主要工作任务，储能变流器作为供电系统的调节部分在储能电站、工商业储能、户用光伏一体机等储能设备中起着关键作用，但目前的储能变流器有待改进。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种控制系统以及储能变流器，至少有利于提升控制系统的性能。

2、根据本申请一些实施例，本申请实施例一方面提供一种控制系统，控制系统应用于储能变流器，包括：构建于同一fpga芯片的处理系统部分和可编程逻辑部分；处理系统部分包括存储器；可编程逻辑部分接收自储能变流器采集的采样信号，可编程逻辑部分包括dma核，采样信号通过dma核传输至处理系统部分和/或可编程逻辑部分，处理系统部分和/或可编程逻辑部分对采样信号进行信号处理，以形成目标信号，目标信号存储于存储器中，控制系统根据目标信号以及控制信号对储能变流器进行控制，控制信号由上层控制系统提供。

3、在一些实施例中，采样信号包括：电网侧电压信号、电网侧电流信号、逆变器侧电压信号、逆变器侧电流信号、直流电压信号、直流电流信号、接触器开关信号以及故障信号中的至少一者。

4、在一些实施例中，控制系统还包括采样器，采样器对储能变流器进行采样，以采集采样信号；可编程逻辑部分还包括第一信号处理模块，采样器与可编程逻辑部分通过dma核进行信息交互，以使采样信号传输至第一信号处理模块进行信号处理。

5、在一些实施例中，处理系统部分包括第二信号处理模块，第一信号处理模块和第二信号处理模块构成控制系统的信号处理模块，利用信号处理模块对采样信号进行信号处理，信号处理包括：滤波处理、坐标变换处理、锁相处理、正负变换处理、零序分离处理、fft变换处理、功率计算处理、pwm调制以及下垂控制处理中的至少一种。

6、在一些实施例中，上层控制系统包括：bms或ems；控制系统对储能变流器的控制操作包括：开/关机控制、并/离网控制、充/放电功率控制以及状态上报控制中的至少一种。

7、在一些实施例中，处理系统部分和可编程逻辑部分至少被配置为：获取储能变流器的电网侧电压信号、电网侧电流信号以及逆变器侧电流信号，电网侧电压信号以及电网侧电流信号经过功率计算得到瞬时有功功率和瞬时无功功率，电网侧电压信号的角频率、电网侧电压信号的幅值、瞬时有功功率以及瞬时无功功率经过下垂控制得到参考电压，基于参考电压、逆变器侧电流信号以及电网侧电压信号形成总电压参考信号，总电压参考信号输入储能变流器的pwm控制器，以对储能变流器进行环流抑制。

8、在一些实施例中，对电网侧电压信号进行三坐标到两坐标变换得到反馈电压，对电网侧电流信号进行三坐标到两坐标变换得到反馈电流，电网侧电压信号以及电网侧电流信号经过功率计算得到瞬时有功功率和瞬时无功功率包括：反馈电压和反馈电流经过功率计算得到瞬时有功功率和瞬时无功功率；基于参考电压、电网侧电流信号以及电网侧电压信号形成总电压参考信号包括：反馈电压与参考电压相减得到电压误差，电压误差经过pi调节后与前馈补偿电流、解耦补偿电流相加得到给定电流；对逆变器侧电流信号进行三坐标到两坐标变换得到第二反馈电流；给定电流与第二反馈电流的误差经过pi调节后，与前馈补偿电压和解耦补偿电压相加得到初始参考电压，基于初始参考电压以及电网侧电流信号形成总电压参考信号。

9、在一些实施例中，基于初始参考电压以及电网侧电流信号形成总电压参考信号包括：反馈电流经过滤波处理得到基频正序分量电流，反馈电流与基频正序分量电流相减，得到非零序环流分量，非零序环流分量经过pi调节得到电压补偿参考值，电压补偿参考值与初始参考电压相加得到两相电压参考信号；获取电网侧电流信号的零序环流分量，零序环流分量经过pi调节得到零序三相电压参考信号，将两相电压参考信号进行两坐标到三坐标变换得到三相电压参考信号，三相电压参考信号与零序三相电压参考信号相加，得到总电压参考信号。

10、在一些实施例中，非零序环流分量的控制参考为零；零序环流分量为电网侧电流信号总和的1/3，且零序环流分量的控制参考为零。

11、根据本申请一些实施例，本申请实施例另一方面提供一种储能变流器，包括：上述实施例中任一项的控制系统。

12、本申请实施例提供的技术方案至少具有以下优点：本申请实施例使用单片fpga实现储能变流器的控制，基于单片fpga通过编程实现专门的功能，利用单片fpga替代多片芯片构成控制器系统，使得储能变流器的控制系统的结构简单，有利于缓解芯片间通讯控制复杂以及维护成本较高的问题，有利于减小芯片间的通信干扰，提高控制系统的稳定性。

技术特征：

1.一种控制系统，所述控制系统应用于储能变流器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述采样信号包括：电网侧电压信号、电网侧电流信号、逆变器侧电压信号、逆变器侧电流信号、直流电压信号、直流电流信号、接触器开关信号以及故障信号中的至少一者。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括采样器，所述采样器对所述储能变流器进行采样，以采集所述采样信号；

4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述处理系统部分包括第二信号处理模块，所述第一信号处理模块和所述第二信号处理模块构成所述控制系统的信号处理模块，利用所述信号处理模块对所述采样信号进行信号处理，所述信号处理包括：滤波处理、坐标变换处理、锁相处理、正负变换处理、零序分离处理、fft变换处理、功率计算处理、pwm调制以及下垂控制处理中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述上层控制系统包括：bms或ems；所述控制系统对所述储能变流器的控制操作包括：开/关机控制、并/离网控制、充/放电功率控制以及状态上报控制中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述处理系统部分和所述可编程逻辑部分至少被配置为：获取所述储能变流器的电网侧电压信号、电网侧电流信号以及逆变器侧电流信号，所述电网侧电压信号以及所述电网侧电流信号经过功率计算得到瞬时有功功率和瞬时无功功率，所述电网侧电压信号的角频率、所述电网侧电压信号的幅值、所述瞬时有功功率以及所述瞬时无功功率经过下垂控制得到参考电压，基于所述参考电压、所述逆变器侧电流信号以及所述电网侧电压信号形成总电压参考信号，所述总电压参考信号输入所述储能变流器的pwm控制器，以对所述储能变流器进行环流抑制。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，对所述电网侧电压信号进行三坐标到两坐标变换得到反馈电压，对所述电网侧电流信号进行三坐标到两坐标变换得到反馈电流，所述电网侧电压信号以及所述电网侧电流信号经过功率计算得到所述瞬时有功功率和所述瞬时无功功率包括：所述反馈电压和所述反馈电流经过功率计算得到所述瞬时有功功率和所述瞬时无功功率；

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，基于所述初始参考电压以及所述电网侧电流信号形成所述总电压参考信号包括：

9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述非零序环流分量的控制参考为零；

10.一种储能变流器，其特征在于，包括：权利要求1至9中任一项所述的控制系统。

技术总结本申请实施例涉及变流器技术领域，提供一种控制系统以及储能变流器，控制系统应用于储能变流器，包括：构建于同一FPGA芯片的处理系统部分和可编程逻辑部分；所述处理系统部分包括存储器；所述可编程逻辑部分接收自所述储能变流器采集的采样信号，所述可编程逻辑部分包括DMA核，所述采样信号通过所述DMA核传输至所述处理系统部分和/或所述可编程逻辑部分，所述处理系统部分和/或所述可编程逻辑部分对所述采样信号进行信号处理，以形成目标信号，所述目标信号存储于所述存储器中，所述控制系统根据所述目标信号以及控制信号对所述储能变流器进行控制，所述控制信号由上层控制系统提供。本申请实施例至少有利于提升控制系统的性能。技术研发人员：张鲁华受保护的技术使用者：浙江晶科储能有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14