CN109245303A - 一种改进型分布式微网分层控制方法及*** - Google Patents

一种改进型分布式微网分层控制方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改进型分布式微网分层控制方法及***，所述***包括主控制器、多个分布控制器以及与多个分布控制器一一对应的底层控制单元；所述分布控制器包括运行管理模块，以及与主控制器以及底层控制单元通信连接的通信模块。本发明将分布式控制器功能嵌入到微网中各台变换器的底层控制单元中，每台变换器都可以视为微网***中一个相对独立的分布式智能体，在微网的主控制器发生故障时，每台变换器内部的分布式控制器可以直接给底层控制层传输信息，以保证整个***的控制在短时间内不会失效。

Description

一种改进型分布式微网分层控制方法及***
技术领域
本发明属于微网技术领域，具体涉及一种改进型分布式微网分层控制方法及***。
背景技术
自微网的概念被学者提出以来，欧美、中国、日本等先后针对交流微网展开了控制方案和运行特性的研究以及示范性工程的建设。相较之下，直流微网的研究起步较晚，随着直流型电源和负荷的广泛应用，直流微网在新一代电网中优势逐渐突显。由于我国当前配电网仍以交流为主，交流型负荷仍占有相当比重，因此在未来一段时间内，兼顾上述两种种微网特点的交直流混合微网将成为微网技术的主流方向。
交直流混合微网结构中，分布式电源通过电力电子变换器分别接至交流母线和直流母线，通过这两条母线将整体微网***分为三个部分，分别是交流子微网、直流子微网以及交直流互联变换器，见图1。在微网***中，电力电子变换器通常呈并联结构，为此，如何对其功率进行合理分配以确保各台变换器协调运行，始终是微网控制的基本目标。如图1所示，图1为目前一般的交直流混合微网的结构图，主要包括耦合开关(PCC)，可控开关，变换器(AC/DC，DC/DC)，储能电池组以及交直流负载等组成。
在微网发展初期，通常以***尺度小作为前提条件进行研究和实验，因此对于变换器的高速通信互联来说，一般使用低速通讯来实现，RS232，RS485等MODUBUS通讯协议常用于各变换器和微网主控制器之间的基于低速通信控制技术，确保微网的准确性。
基于低速通信控制一般采取分层控制结构(见图2)，在该结构下，底层控制通常为基于VF下垂控制，为了确保通信故障后，***仍能履行基本的功能控制功能。第二层控制针对底层控制的不足，借助于低速通信获取更多信息以对底层控制进行补偿。在这种结构中，微网***中的各台变换器将各自信息通过共享的通信网络传递到统一的上层的分布式控制器，在由分布式控制器根据收到的信息和相应算法，把上层的控制信号下发至各台变换器的底层控制器。参数信息和控制信号的传输均通过低速通信网络实现，这种分层控制依赖于分布式控制器，一旦控制器出现问题，整个分布层控制都会失效。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种改进型分布式微网分层控制***，在微网主控制器发生故障时，保证整个***的控制在短时间内不会失效，
本发明的技术方案为：一种改进型分布式微网分层控制***，包括主控制器、多个分布控制器以及与多个分布控制器一一对应的底层控制单元；所述分布控制器包括运行管理模块，以及与主控制器以及底层控制单元通信连接的通信模块。
作为优选，所述通信模块为CAN总线网络通信模块。CAN总线使用串行数据传输方式，可以高达1Mb/s的速率在40m的双绞线上运行，也可以使用光缆连接，而且在这种总线上总线协议支持多主控制器。微网的主控制器(中央控制器)和各个变换器的通信接口作为通讯主机，可以实时与CAN网络里面的其他变换器的控制器进行通讯，CAN总线的通信网络比MODUBUS通信网络的实时性和可靠性要高很多。
作为优选，所述分布控制器由嵌入式DSP处理器构成。嵌入式DSP处理器具有处理速度快、精度高等特点，具有强大的控制和信号处理能力，比较适合嵌入设备的控制和通信功能的实现。
本发明还提供了一种改进型分布式微网***，包括主控制器以及多个受控于主控制器的变换器，所述变换器包括与主控制器信号连接的分布控制器以及与分布控制器信号连接的底层控制单元；所述分布控制器包括运行管理模块，以及与主控制器以及底层控制单元通信连接的通信模块。
本发明还提供了一种改进型分布式微网分层控制的方法，包括以下步骤：
(1)在每个变换器内集成分布控制器，所述分布控制器包括运行管理模块，以及与主控制器以及底层控制单元通信连接的通信模块；
(2)分布控制器实时接收主控制器的指令，同时向主控制器传送工作状态信息，当通过通信模块的通信连接正常时，分布控制器执行主控制器下发的指令进行工作；当通过通信模块的通信故障时，分布控制器启动底层控制单元对变换器进行控制，如待机，保持，封锁输出等控制输出指令。
作为优选，采用定时中断的方式进行通信控制。通信管理控制可以采取定时中断的形式，通过中断的方式来检查通信的工作情况，通信的中断控制程序，可以保证在变换器与上层控制器的通信故障的时候，各个变换器的控制层短时间内不会失效，增加了***的稳定性和冗余能力。
通信连接控制时，例如若通信正常，分布控制器执行主控制器下发的指令进行工作，若通信不正常时，等待一定时间，例如两秒，变换器保持运行，再次判断通信是否正常，若正常，分布控制器执行主控制器下发的指令进行工作，若通信不正常，保持当前状态，等待一定时间，例如五秒钟，并进行通信报警，最后再次判断通信是否正常，若正常，分布控制器执行主控制器下发的指令进行工作，若不正常，则待机，封锁输出等控制输出指令。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明将分布式控制器功能嵌入到微网中各台变换器的底层控制单元中，每台变换器都可以视为微网***中一个相对独立的分布式智能体，在微网的主控制器发生故障时，每台变换器内部的分布式控制器可以直接给底层控制层传输信息，以保证整个***的控制在短时间内不会失效。
附图说明
图1为现有技术中交直流混合微网结构示意图。
图2为现有技术中微网的分层控制模型结构示意图。
图3为本发明中微网的分层控制模型结构示意图。
图4为本发明中微网内部通信网络示意图。
图5为本发明中分布式控制器内部连接示意图。
图6为本发明中通信控制程序示意图。
具体实施方式
如图3～图5所示，本发明包括主控制器、多个分布控制器以及与多个分布控制器一一对应的底层控制单元；所述分布控制器包括运行管理模块，以及与主控制器以及底层控制单元通信连接的通信模块。本发明中通信模块为CAN总线网络通信模块。CAN总线使用串行数据传输方式，可以高达1Mb/s的速率在40m的双绞线上运行，也可以使用光缆连接，而且在这种总线上总线协议支持多主控制器。微网的主控制器(中央控制器)和各个变换器的通信接口作为通讯主机，可以实时与CAN网络里面的其他变换器的控制器进行通讯，CAN总线的通信网络比MODUBUS通信网络的实时性和可靠性要高很多。
而且本发明中分布控制器由嵌入式DSP处理器构成。嵌入式DSP处理器具有处理速度快、精度高等特点，具有强大的控制和信号处理能力，比较适合嵌入设备的控制和通信功能的实现。
上述改进型分布式微网分层控制的方法，包括以下步骤：
(1)在每个变换器内集成分布控制器；
(2)分布控制器实时接收主控制器的指令，同时向主控制器传送工作状态信息，当通过通信模块的通信连接正常时，分布控制器执行主控制器下发的指令进行工作；当通过通信模块的通信故障时，分布控制器启动底层控制单元对变换器进行控制，如待机，保持，封锁输出等控制输出指令。
本发明中可以采用定时中断的方式控制通信连接。通信管理控制可以采取定时中断的形式，通过中断的方式来检查通信的工作情况，通信的中断控制程序，可以保证在变换器与上层控制器的通信故障的时候，各个变换器的控制层短时间内不会失效，增加了***的稳定性和冗余能力。
采用定时中断的方式进行通信控制，例如如图6所示，若通信正常，分布控制器执行主控制器下发的指令进行工作，若通信不正常时，等待一定时间，例如两秒，变换器保持运行，再次判断通信是否正常，若正常，分布控制器执行主控制器下发的指令进行工作，若通信不正常，保持当前状态，等待一定时间，例如五秒钟，并进行通信报警，最后再次判断通信是否正常，若正常，分布控制器执行主控制器下发的指令进行工作，若不正常，则待机，封锁输出等控制输出指令。

Claims (6)

1.一种改进型分布式微网分层控制***，其特征在于，包括主控制器、多个分布控制器以及与多个分布控制器一一对应的底层控制单元；所述分布控制器包括运行管理模块，以及与主控制器以及底层控制单元通信连接的通信模块。
2.如权利要求1所述的改进型分布式微网分层控制***，其特征在于，所述通信模块为CAN总线网络通信模块。
3.如权利要求1所述的改进型分布式微网分层控制***，其特征在于，所述分布控制器由嵌入式DSP处理器构成。
4.一种改进型分布式微网***，其特征在于，包括主控制器以及多个受控于主控制器的变换器，所述变换器包括与主控制器信号连接的分布控制器以及与分布控制器信号连接的底层控制单元；所述分布控制器包括运行管理模块，以及与主控制器以及底层控制单元通信连接的通信模块。
5.一种改进型分布式微网分层控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在每个变换器内集成分布控制器，所述分布控制器包括运行管理模块，以及与主控制器以及底层控制单元通信连接的通信模块；
(2)分布控制器实时接收主控制器的指令，同时向主控制器传送工作状态信息，当通过通信模块的通信连接正常时，分布控制器执行主控制器下发的指令进行工作；当通过通信模块的通信故障时，分布控制器启动底层控制单元对变换器进行控制。
6.如权利要求5所述的改进型分布式微网分层控制的方法，其特征在于，采用定时中断的方式进行通信控制。
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