本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種直流微電網(wǎng)控制策略測試系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

直流微電網(wǎng)是以直流配電的形式，通過一條公共的直流母線將所有微電源連接起來的獨立可控系統(tǒng)。直流微電網(wǎng)控制策略的研究對直流微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。目前，較常采用的直流微電網(wǎng)控制策略測試方式主要包括全數(shù)字實時仿真及物理動模測試。

全數(shù)字實時仿真是使用電力及電力電子仿真軟件搭建微網(wǎng)主拓?fù)?、所有被控設(shè)備及其相關(guān)的控制算法，并通過仿真管理軟件將微網(wǎng)主拓?fù)?、所有被控設(shè)備模型及其相關(guān)的控制算法編譯、部署并實時運行于仿真系統(tǒng)中，該方法的優(yōu)點是可以方便的修改所仿真的被控設(shè)備模型拓?fù)?、參?shù)及其相關(guān)的控制算法，利用在線調(diào)參、修改控制目標(biāo)等方式快速驗證微電網(wǎng)中各相關(guān)的控制算法的功能及有效性。但全數(shù)字實時仿真技術(shù)也有如下問題：(1)直流微電網(wǎng)中尤其是發(fā)電機及電池等被控設(shè)備使用的是等效數(shù)學(xué)模型，忽略了發(fā)電機的電磁特性及運行過程中的發(fā)電機參數(shù)變化、電池參數(shù)隨溫度變化等情況，因而與實際的被控對象有所不同；(2)實時的全數(shù)字仿真是信號級的仿真，控制算法與被控對象之間只是數(shù)據(jù)的輸入輸出，沒有實際被控設(shè)備與控制器信號交互所涉及的數(shù)據(jù)調(diào)理延遲及通信協(xié)議等諸多問題，過于理想；(3)全數(shù)字實時仿真的數(shù)學(xué)模型可通過功放采用功率硬件在環(huán)的方式和其他微網(wǎng)中的實物相連，從而減小模型的不準(zhǔn)確所帶來的影響，但物理實物和數(shù)學(xué)模型的物理接口設(shè)備及接口算法處理不當(dāng)時會產(chǎn)生時延，不利于直流微電網(wǎng)控制策略的開發(fā)。

而另一種較常采用的方式為物理動模測試，其中，物理動模測試系統(tǒng)包括：實時仿真設(shè)備、等效的整流器及逆變器、微網(wǎng)中各被控設(shè)備的物理等效模擬設(shè)備等。使用等效的整流器及逆變器來搭建微電網(wǎng)主電力拓?fù)?，使用電力及電力電子開發(fā)系統(tǒng)可以編寫出應(yīng)用于直流微電網(wǎng)的能量管理控制算法，并通過仿真管理軟件將該直流微電網(wǎng)能量管理控制算法編譯、部署并實時運行于仿真系統(tǒng)中。物理動模測試系統(tǒng)使用按比例縮小的等效模擬設(shè)備來模擬直流微電網(wǎng)中各被控設(shè)備，各等效動模設(shè)備內(nèi)部的DSP(Digital Signal Processing的簡稱，數(shù)字信號處理器)或PLC(Programmable Logic Controller的簡稱，可編程邏輯控制器)中運行有被模擬裝置的控制算法，同時各PLC和DSP也帶有通信接口，可以接收直流微電網(wǎng)能量管理器所發(fā)出的控制目標(biāo)，并按照所接收的控制目標(biāo)控制模擬設(shè)備運行。物理動模測試系統(tǒng)中使用了實際等比例的物理模擬裝置，智能功率模塊及實時仿真設(shè)備，極大的還原了直流微電網(wǎng)控制的真實環(huán)境，同時使用了可方便快速運行不同微網(wǎng)能量管理控制算法的實時仿真設(shè)備，及可靈活的改變直流微電網(wǎng)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的等比例的物理模擬裝置和智能功率模塊，可為直流微電網(wǎng)控制策略研發(fā)提供較為靈活的研發(fā)測試平臺。

發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中發(fā)現(xiàn)：物理動模測試系統(tǒng)作為一個直流微電網(wǎng)控制策略的開發(fā)測試平臺，還存在如下問題：(1)當(dāng)整個直流微電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，各物理等效模擬設(shè)備之間及與作為直流微電網(wǎng)能量管理器的實時仿真設(shè)備的通信需根據(jù)具體拓?fù)溥M行重新的修改及調(diào)試，存在工作量上的重復(fù)；(2)各物理等效模擬設(shè)備使用自帶的DSP或PLC運行被模擬裝置的控制算法，當(dāng)需要對各物理等效模擬設(shè)備所模擬的直流微電網(wǎng)中被控設(shè)備的控制算法進行修改時，部分物理等效模擬設(shè)備不開放其控制算法，因而需要重新編寫修改等效模擬設(shè)備的控制程序代碼并燒寫到DSP或PLC中，增加了測試的復(fù)雜度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施方式的目的在于提供一種直流微電網(wǎng)控制策略測試系統(tǒng)及方法，使得該系統(tǒng)具有更佳的靈活性、通用性以及穩(wěn)定性，從而有利于提高直流微電網(wǎng)控制策略的測試效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實施方式提供了一種直流微電網(wǎng)控制策略測試系統(tǒng)，包括：第一上位機、N個就地控制器、與各就地控制器通信連接的若干個微電網(wǎng)功率模塊以及與各微電網(wǎng)功率模塊連接的微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備；其中，所述N為正整數(shù)；所述第一上位機通信連接于所述就地控制器，且用于生成運行于所述就地控制器中的就地控制程序以及配置程序；所述就地控制器用于運行所述就地控制程序以生成對應(yīng)于各微電網(wǎng)功率模塊的就地控制信號，所述就地控制器還用于運行所述配置程序，并發(fā)出對應(yīng)于各微電網(wǎng)功率模塊的配置信號；所述微電網(wǎng)功率模塊包括：控制芯片、濾波器以及變流器；所述控制芯片用于根據(jù)所述配置信號對所述濾波器以及變流器進行配置，使得所述濾波器以及變流器工作于與所述配置信號對應(yīng)的工作模式；所述控制芯片還用于根據(jù)所述就地控制信號控制所述變流器從而控制所述微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備的運行。

本發(fā)明的實施方式還提供了一種直流微電網(wǎng)控制策略測試方法，將N個就地控制器分別與若干個微電網(wǎng)功率模塊通信連接，將微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備與微電網(wǎng)功率模塊連接；其中，所述N為正整數(shù)；將各就地控制器與能量管理控制器通信連接；在第一上位機中生成就地控制程序以及配置程序并部署至N個就地控制器中；各就地控制器運行所述配置程序，并發(fā)出對應(yīng)于微電網(wǎng)功率模塊的配置信號，各就地控制器還運行所述就地控制程序，并向?qū)?yīng)的微電網(wǎng)功率模塊發(fā)送就地控制信號；所述微電網(wǎng)功率模塊的控制芯片根據(jù)所述配置信號對所述微電網(wǎng)功率模塊中的濾波器以及變流器進行配置，使得所述濾波器以及變流器工作于與所述配置信號對應(yīng)的工作模式，所述控制芯片還根據(jù)所述就地控制信號控制所述變流器從而控制對應(yīng)的微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備的運行。

本發(fā)明實施方式相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過就地控制器、微電網(wǎng)功率模塊以及微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備的組合來代替現(xiàn)有的物理動模測試系統(tǒng)中的部分設(shè)備，通過第一上位機生成就地控制程序以及配置程序，使得就地控制程序便于修改，并且通過配置程序?qū)ξ㈦娋W(wǎng)功率模塊中的濾波器以及變流器的工作模式進行配置，使得微電網(wǎng)功率模塊可工作于多種模式，具有更佳的通用性，從而在直流微電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化時，可以避免物理等效模擬設(shè)備的修改、調(diào)試的繁雜操作，同時，本實施方式的測試系統(tǒng)還具有較佳的靈活性、穩(wěn)定性，有利于提高直流微電網(wǎng)控制策略的測試效率。

另外，所述控制芯片還用于：將所述濾波器上采集到的電壓電流信號反饋至所述就地控制器；根據(jù)采集到的所述電壓電流信號對所述變流器進行保護；以及將所述就地控制信號轉(zhuǎn)換成用于控制所述變流器的脈沖寬度調(diào)制波。通過在控制芯片中集成信號采集、設(shè)備保護以及控制信號調(diào)制等的功能，使得微電網(wǎng)功率模塊的集成程度更高，更有利于降低測試系統(tǒng)搭建的復(fù)雜度。

另外，所述就地控制器以及各微電網(wǎng)功率模塊相互串接形成第一通信環(huán)，所述就地控制器以及各微電網(wǎng)功率模塊通過所述第一通信環(huán)進行通信。

另外，所述第一通信環(huán)為光纖通信環(huán)。就地控制器和各微電網(wǎng)功率模塊通過高速光纖通信環(huán)進行通信，可以避免由于通信延遲帶來的時延，提高測試系統(tǒng)的實時性。

另外，所述控制芯片采用現(xiàn)場可編程邏輯門陣列實現(xiàn)。

另外，所述第一上位機中存儲有第一通訊庫文件，所述第一上位機還用于生成包括所述第一通訊庫文件的第一通信程序，并用于配置所述第一通訊庫文件；其中，所述第一通訊庫文件封裝有所述就地控制器與各微電網(wǎng)功率模塊之間的通信信息類型；所述微電網(wǎng)功率模塊用于向?qū)?yīng)的就地控制器提供與所述第一通訊庫文件封裝的通信信息類型對應(yīng)的全部通信信息，所述就地控制器用于運行所述第一通信程序并通過配置的第一通訊庫文件獲取各微電網(wǎng)功率模塊的通信信息。通過將就地控制器與各微電網(wǎng)功率模塊之間使用的數(shù)據(jù)要求的通信信息預(yù)先進行封裝，使得用戶在實際使用時，僅需根據(jù)實際的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M行簡單配置即可完成就地控制器與各微電網(wǎng)功率模塊之間交換的通信信息的設(shè)置，進一步簡化用戶操作。

另外，所述直流微電網(wǎng)控制策略測試系統(tǒng)還包括：第二上位機以及能量管理控制器；所述第二上位機用于生成運行于所述能量管理控制器中的能量管理控制程序；所述能量管理控制器通信連接于所述N個就地控制器，并用于根據(jù)N個就地控制器反饋的各微電網(wǎng)功率模塊的運行參數(shù)以及所述能量管理控制程序，生成對應(yīng)于各微電網(wǎng)功率模塊的能量管理控制目標(biāo)值，并將所述能量管理控制目標(biāo)值發(fā)送至對應(yīng)的就地控制器；所述就地控制器用于根據(jù)所述能量管理控制目標(biāo)值以及所述就地控制程序生成對應(yīng)于微電網(wǎng)功率模塊的就地控制信號。

另外，所述能量管理控制器與所述N個就地控制器相互串接形成第二通信環(huán)；所述能量管理控制器與所述N個就地控制器通過所述第二通信環(huán)進行通信。

另外，所述第二上位機中存儲有第二通訊庫文件，所述第二上位機還用于生成包括有所述第二通訊庫文件的第二通信程序，并用于配置所述第二通訊庫文件；其中，所述第二通訊庫文件封裝有所述能量管理控制器與各就地控制器之間的通信信息類型；所述能量管理控制器以及各就地控制器還用于運行所述第二通信程序并通過配置的第二通訊庫進行通信信息交換。通過將能量管理控制器與各就地控制器之間使用的數(shù)據(jù)所要求的通信信息預(yù)先進行封裝，使得用戶在實際使用時，僅需根據(jù)實際的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M行簡單配置即可完成能量管理控制器與各就地控制器之間交換的通信信息的設(shè)置，進一步簡化用戶操作。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式直流微電網(wǎng)控制策略測試系統(tǒng)示例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施方式微電網(wǎng)功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實施方式微電網(wǎng)功率模塊控制芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明第三實施方式直流微電網(wǎng)控制策略測試方法的流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的各實施方式進行詳細的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細節(jié)和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現(xiàn)本申請所要求保護的技術(shù)方案。

本發(fā)明實施方式基于全數(shù)字實時仿真以及直流微電網(wǎng)物理動模測試系統(tǒng)的不足，提出了適用于直流微電網(wǎng)控制策略測試系統(tǒng)的、易于模塊化的、基于功率級快速控制原型的部分物理等效設(shè)備的替代組合設(shè)備。該替代組合設(shè)備包括：就地控制器、微電網(wǎng)功率模塊以及微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備。其中，微電網(wǎng)功率模塊是該替代組合設(shè)備的核心，該微電網(wǎng)功率模塊的工作模式可靈活配置，從而適用于具體直流微電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求。本實施方式的替代組合設(shè)備可替代物理動模測試系統(tǒng)中的等效整流器及逆變器，便于為直流微電網(wǎng)的能量管理控制策略以及被控設(shè)備的控制算法的測試搭建靈活、通用、穩(wěn)定的測試平臺。

本發(fā)明的第一實施方式涉及一種直流微電網(wǎng)控制策略測試系統(tǒng)。其具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。該直流微電網(wǎng)控制策略測試系統(tǒng)包括：第一上位機、N個就地控制器、與各就地控制器通信連接的若干個微電網(wǎng)功率模塊、與各微電網(wǎng)功率模塊連接的微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備、第二上位機以及能量管理控制器。其中，各就地控制器以及與各就地控制器連接的微電網(wǎng)功率模塊的組合可替代等效整流器以及逆變器。其中，能量管理控制器用于對整個直流微電網(wǎng)能量進行管理。其中，各就地控制器以及能量管理控制器可以采用包括CPU(Central Processing Unit的簡稱，中央處理器)的計算機實現(xiàn)。

如圖2所示，微電網(wǎng)功率模塊包括：控制芯片、濾波器以及變流器?？刂菩酒糜诟鶕?jù)配置信號(由第一上位機生成的配置程序中包括各濾波器以及變流器的配置信息，就地控制器運行第一上位機生成的配置程序，解析各微電網(wǎng)功率模塊對應(yīng)的濾波器配置信號以及變流器配置信號，并將濾波器以及變流器對應(yīng)的配置信號發(fā)送給微電網(wǎng)功率模塊中的控制芯片，該控制芯片可以將濾波器配置信號給到濾波器，并將變流器配置信號給到變流器。)對濾波器以及變流器進行配置，使得濾波器以及變流器工作于與配置信號對應(yīng)的工作模式。在一個例子中，濾波器為三相LCL濾波器。該三相LCL濾波器可接收控制芯片發(fā)送的濾波器配置信號，并根據(jù)濾波器配置信號工作于三相或者某兩相的模式下，其中，濾波器配置信號例如為每相的使能或者禁用信號。該三相LCL濾波器的每一相可以帶有電壓電流傳感器，從而可以采集到每一相的電壓電流，以反饋至控制芯片。在一個例子中，變流器可以采用兩電平變流橋，變流器可以接收來自控制芯片的變流器配置信號，并根據(jù)變流器配置信號使得變流器可工作于DC/AC、DC/DC以及AC/DC等三種模式下。因此，本實施方式中，可配置的三相LCL濾波器以及變流器相互配合，可以使得各微電網(wǎng)功率模塊工作于DC/AC、DC/DC以及AC/DC等三種模式下。

控制芯片還可以用于根據(jù)來自就地控制器的就地控制信號(就地控制器中運行由第一上位機生成的就地控制程序時，可以向?qū)?yīng)的微電網(wǎng)功率模塊發(fā)送就地控制信號控制變流器，從而控制連接于該微電網(wǎng)功率模塊的微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備的運行。控制芯片可以采用FPGA(Field Programmable Gate Array的簡稱，現(xiàn)場可編程邏輯門陣列)實現(xiàn)，使得控制芯片可以提供數(shù)百納秒級的計算步長，避免信號處理的延時，并且該FPGA控制芯片是基于硬件代碼實現(xiàn)所以能夠確保對應(yīng)功能快速、穩(wěn)定地運行。

本實施方式各被控設(shè)備(即微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備)的控制算法運行于就地控制器中，因此，被控設(shè)備的控制算法可以靈活修改。而微電網(wǎng)功率模塊可以工作于多種工作模式，具有較佳的通用性，當(dāng)直流微電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，僅需要根據(jù)具體的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求對微電網(wǎng)功率模塊進行配置即可，省去了繁瑣的修改、調(diào)試工作。

在實際應(yīng)用中，第一上位機和第二上位機可以采用工程上位機，其中，第一上位機和第二上位機中安裝有具有圖像化界面的電力與電力電子系統(tǒng)仿真軟件。第一上位機和就地控制器通信連接，并用于生成運行于就地控制器中的就地控制程序(即直流微電網(wǎng)中各直流微電網(wǎng)被控設(shè)備(例如風(fēng)電模擬器、儲能模擬器、光伏模擬器等)的控制程序)以及配置程序，第二上位機與能量管理控制器通信連接，并用于生成運行于能量管理控制器中的能量管理控制程序(即整個直流微電網(wǎng)能量管理算法)。其中，就地控制程序、能量管理控制程序以及配置程序可以采用圖像化的電力與電力電子系統(tǒng)仿真軟件編寫。

在一個例子中，第一上位機中還存儲有第一通訊庫文件，第一上位機還用于生成包括該第一通訊庫文件的第一通信程序，且第一上位機還用于配置該第一通訊庫文件。第二上位機中存儲有第二通訊庫文件，第二上位機還用于生成包括有該第二通訊庫文件的第二通信程序，并且第二上位機還用于配置該第二通訊庫文件。其中，第一通訊庫文件中封裝有各就地控制器與微電網(wǎng)功率模塊之間的通信信息類型，第二通訊庫文件封裝有能量管理控制器與各就地控制器之間的通信信息類型。就地控制器與微電網(wǎng)功率模塊之間的通信信息包含多種類型，本實施方式將該些通信信息類型均封裝于第一通訊庫文件中。第二通訊庫文件也可以根據(jù)能量管理控制算法和各就地控制器的就地控制程序需使用的數(shù)據(jù)進行通信信息的配置。

在實際應(yīng)用中，就地控制器和對應(yīng)的微電網(wǎng)功率模塊之間可能不需要使用第一通訊庫文件中封裝的全部通信信息類型，因此用戶可以根據(jù)實際的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在第一上位機中對第一通訊庫文件進行配置，設(shè)置各就地控制器和其對應(yīng)的微電網(wǎng)功率模塊之間實際需要使用的通信信息。類似地，可以根據(jù)能量管理控制器的能量管理控制算法和各就地控制器的就地控制策略需要交互的數(shù)據(jù)對第二通訊庫文件中的通信信息進行配置。

第一上位機可以將搭建好的直流微電網(wǎng)中相關(guān)的各就地控制器的控制策略(即就地控制程序)、配置程序以及第一通信程序(包括有已配置的第一通訊庫文件)編譯為可實時運行的機器代碼(例如C代碼)，自動下載并部署到各就地控制器中，在一個例子中，第一上位機和就地控制器是一一對應(yīng)的，從而便于就地控制程序等的部署。第二上位機可以將搭建好的能量管理控制程序以及第二通信程序編譯為可實時運行的機器代碼(例如C代碼)，自動下載并部署到各就地控制器中。其中，第一上位機還可以控制各微電網(wǎng)功率模塊，并可以完成針對各被控模擬設(shè)備的試驗管理、自動測試、數(shù)據(jù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析等功能。

本實施方式中，能量管理控制器用于運行能量管理控制程序，并根據(jù)各就地控制器反饋的各微電網(wǎng)功率模塊的運行參數(shù)以及能量管理控制程序，生成對應(yīng)于各微電網(wǎng)功率模塊能量管理控制目標(biāo)值，并將能量管理控制目標(biāo)值發(fā)送至對應(yīng)的就地控制器。就地控制器用于運行就地控制程序，并根據(jù)該就地控制程序生成對應(yīng)于微電網(wǎng)功率模塊的就地控制信號，就地控制器還用于運行配置程序，并發(fā)出對應(yīng)于微電網(wǎng)功率模塊的配置信號。其中，配置信號包括濾波器配置信號以及變流器配置信號。就地控制器還用于根據(jù)能量管理控制目標(biāo)值以及就地控制程序向?qū)?yīng)的微電網(wǎng)功率模塊發(fā)出就地控制信號。即就地控制器用于直流微電網(wǎng)中具體被控設(shè)備的就地控制。當(dāng)該就地控制器連接有多個微電網(wǎng)功率模塊時，其可同時運行多個被控設(shè)備的就地控制算法。而能量管理控制器則用于運行能量管理控制算法，將微電網(wǎng)能量管理命令(例如能量管理控制目標(biāo)值)下發(fā)給各就地控制器。在一個例子中，能量管理控制器以及各就地控制器還用于運行第二通信程序并通過配置的第二通訊庫進行通信信息交換。

在一個例子中，各就地控制器以及各微電網(wǎng)功率模塊均相互串接形成第一通信環(huán)，就地控制器以及各微電網(wǎng)功率模塊通過第一通信環(huán)進行通信。能量管理控制器與各就地控制器相互串接形成第二通信環(huán)，能量管理控制器與N個就地控制器通過第二通信環(huán)進行通信。在一個例子中，該第一通信環(huán)和第二通信環(huán)均采用光纖通信環(huán)。就地控制器通過高速光纖通信環(huán)(第一通信環(huán))控制多個直流微電網(wǎng)被控設(shè)備對應(yīng)的微電網(wǎng)功率模塊。能量管理控制器通過高速光纖通信環(huán)(第二通信環(huán))與各就地控制器進行通訊。為了滿足直流微電網(wǎng)控制策略測試系統(tǒng)通信的實時性，各第一通信環(huán)中的微電網(wǎng)功率模塊的數(shù)目應(yīng)小于等于4，各第二通信環(huán)中的就地控制器的數(shù)目應(yīng)小于等于6。應(yīng)當(dāng)理解，本實施方式對于第一通信環(huán)中的微電網(wǎng)功率模塊的數(shù)目不做具體限制，對于第二通信環(huán)中的就地控制器的數(shù)目不作具體限制。

結(jié)合圖1所示，對本實施方式的一個直流微電網(wǎng)控制測試系統(tǒng)示例進行說明如下：

該直流微電網(wǎng)控制策略測試系統(tǒng)包括：3個就地控制器(1～3)、1個能量管理控制器、7個直流微電網(wǎng)功率模塊(1～2、3～5、6～7)以及5個直流微電網(wǎng)被控設(shè)備(即風(fēng)電模擬器1～2以及儲能模擬器1以及光伏模擬器1～2)，3個第一上位機(1～3)以及1個第二上位機。需要說明的是，本實施方式對于第一上位機、就地控制器、直流微電網(wǎng)功率模塊以及直流微電網(wǎng)被控設(shè)備的數(shù)量不做具體限制。

其中，第一上位機1連接于就地控制器1，第一上位機2連接于就地控制器2，第一上位機3連接于就地控制器3。其中，第一上位機1用于生成運行于就地控制器1中的就地控制程序、配置程序以及第一通信程序，依此類推，第一上位機3用于生成運行于就地控制器3中的就地控制程序、配置程序以第一通信程序。其中，各就地控制器中的運行的控制程序的數(shù)目與連接于該就地控制器的微電網(wǎng)功率模塊的數(shù)目相同。如，就地控制器1連接有2個微電網(wǎng)功率模塊，所以就地控制器1中運行的就地控制程序有2個。其中，就地控制程序為對應(yīng)的微電網(wǎng)功率模塊的控制算法。

其中，微電網(wǎng)功率模塊1以及微電網(wǎng)功率模塊2連接于市電(其中，市電的作用與被實施方式的直流微電網(wǎng)被控設(shè)備作用相同)，就地控制器1與微電網(wǎng)功率模塊1以及微電網(wǎng)功率模塊2形成第一通信環(huán)1。微電網(wǎng)功率模塊3連接于風(fēng)電模擬器1，微電網(wǎng)功率模塊4連接于風(fēng)電模擬器2，微電網(wǎng)功率模塊5連接于儲能模擬器1，就地控制器2與微電網(wǎng)功率模塊3～5形成第一通信環(huán)2。微電網(wǎng)功率模塊6連接于光伏模擬器1，微電網(wǎng)功率模塊7連接于光伏模擬器2，就地控制器3與微電網(wǎng)功率模塊6～7形成第一通信環(huán)3。

圖1所示的高速光纖通信環(huán)中(即第一通信環(huán)1～3)各微電網(wǎng)功率模塊都受到所在環(huán)的就地控制器控制，各就地控制器中運行有各微電網(wǎng)功率模塊的控制算法，從而可以完成高速光纖通信環(huán)中各被控設(shè)備的并行、獨立的控制。其中，各就地控制器以及能量管理控制器均配置有光纖板卡以實現(xiàn)高速光纖通信。其中，各就地控制器實時運行各第一上位機編譯為可實時運行的機器代碼的各直流微電網(wǎng)中被控設(shè)備的控制算法、以及包括預(yù)先配置好的第一通訊庫文件的第一通訊程序，第一通訊程序通過光纖板卡接收由各微電網(wǎng)功率模塊反饋回的各自的電壓、電流等的光纖信息，并完成信息解析，將解析后的各微電網(wǎng)模塊的電壓、電流等的反饋信息輸入給對應(yīng)的直流微電網(wǎng)的被控設(shè)備的控制算法。第一通訊程序打包由各直流微電網(wǎng)被控設(shè)備的控制算法發(fā)出的對應(yīng)于各直流微電網(wǎng)被控設(shè)備的控制命令，通過光纖板卡，向各個微電網(wǎng)功率模塊發(fā)送對應(yīng)的光纖控制命令。需要說明的是，為了簡化用戶的操作，本實施方式中，第一通訊庫文件中已經(jīng)封裝有盡可能多的就地控制器與各微電網(wǎng)功率模塊之間的通信信息，而各微電網(wǎng)功率模塊可以向就地控制器反饋盡可能多的通信信息(通信信息中例如包括有：從濾波器上采集到的電壓電流信號、發(fā)電機的轉(zhuǎn)速、電池的狀態(tài)信號等)，而用戶則可以根據(jù)各就地控制器實際需要的通信信息對第一通訊庫文件進行配置，從而使得第一通訊程序僅提供各就地控制器實際需要的通信信息，從而可以進一步簡化用戶的操作。

能量管理控制器承擔(dān)整個直流微電網(wǎng)的能量管理任務(wù)。其中，能量管理控制器與3個就地控制器串聯(lián)，組成閉合的高速光纖通訊環(huán)(即第二通信環(huán))，各就地控制器都可以接受來自能量管理控制器下發(fā)的控制目標(biāo)值，并按照控制目標(biāo)值，控制自身所在高速光纖中的各微電網(wǎng)功率模塊，完成對整個直流微電網(wǎng)孤網(wǎng)并網(wǎng)能量管理策略的測試驗證。圖1所示的能量管理控制器實時運行由第二上位機編譯為可實時運行的機器代碼的直流微電網(wǎng)能量管理控制算法及預(yù)先配置好的第二通訊程序。其中，能量管理控制器中配有光纖板卡，第二通信程序通過該光纖板卡接收由各就地控制器反饋回的各被控設(shè)備的運行參數(shù)(輸出功率、電壓、電流)等的光纖信息，并完成該光纖信息解析，將解析后功率參數(shù)輸入給整個直流微電網(wǎng)能量管理控制算法。第二通信程序打包由直流微電網(wǎng)能量管理控制算法發(fā)出的對應(yīng)于直流微電網(wǎng)中各被控設(shè)備的控制目標(biāo)值，通過光纖板卡，向各就地控制器發(fā)送對應(yīng)的光纖控制命令。

圖1所示的直流微電網(wǎng)控制策略測試系統(tǒng)，通過采用微電網(wǎng)功率模塊靈活地實現(xiàn)了整個直流微電網(wǎng)的電氣主拓?fù)涞拇罱?。其中微電網(wǎng)功率模塊1和2工作在AC/DC模式下，將市電的三相交流電整流為直流電，為直流微電網(wǎng)的直流母線供電；微電網(wǎng)功率模塊3和4工作在AC/DC模式下，將風(fēng)電模擬器輸出的三相交流電整流為直流電，并入到直流母線上；微電網(wǎng)功率模塊5～7工作在DC/DC模式下，將儲能模擬器1和光伏模擬器1～2輸出的直流電通過升降壓并入到直流母線上。

因此，本實施方式可以通過多個工程上位機(即第一上位機和第二上位機)、多個就地控制器、能量管理控制器、微電網(wǎng)功率模塊以及被控模擬設(shè)備靈活搭建出基于功率級快速原型控制的直流微電網(wǎng)控制策略測試系統(tǒng)。

結(jié)合圖1所示，當(dāng)直流微電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，本實施方式僅需增加、減少就地控制器、微電網(wǎng)功率模塊以及微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備，或者對微電網(wǎng)功率模塊進行配置。即修改第一上位機中的配置程序通過該配置程序設(shè)置各微電網(wǎng)功率模塊的工作模式即可，從而避免了現(xiàn)有物理動模測試系統(tǒng)中，當(dāng)增加了新的物理等效模擬設(shè)備時，需要對新增加的物理等效模擬設(shè)備重新進行調(diào)試的情況。

綜上，采用本實施方式的直流微電網(wǎng)控制策略測試系統(tǒng)，利用具有較強通用性的微電網(wǎng)功率模塊搭建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，從而可以避免由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母淖兌鴰淼妮^為繁瑣的修改、調(diào)試工作，提高測試系統(tǒng)搭建的靈活性、安全性，進而有利于提高直流微電網(wǎng)控制策略開發(fā)的效率。因此，用戶在使用本測試系統(tǒng)時，僅需在上位機中預(yù)先寫好通訊庫文件，并且僅需根據(jù)能量控制器與就地控制器之間的通信信息以及就地控制器與微電網(wǎng)功率模塊之間的通信新對通訊庫文件進行配置，并在上位機中對微電網(wǎng)功率模塊的工作模式進行配置即可使用本測試系統(tǒng)完成對直流微電網(wǎng)中的就地控制算法以及能量管理控制算法的效果的驗證。

本發(fā)明的第二實施方式涉及一種直流微電網(wǎng)控制策略測試系統(tǒng)。第二實施方式在第一實施方式的基礎(chǔ)上的做出改進，在第二實施方式中，進一步限定了微電網(wǎng)功率模塊中的控制芯片實現(xiàn)的功能，從而有利于進一步簡化微電網(wǎng)功率模塊的實現(xiàn)方式。

本實施方式中，控制芯片還用于實現(xiàn)以下功能，包括但不限于：其一、將濾波器上采集到的電壓電流信號反饋至就地控制器，其中，控制芯片還將采集到的電壓電流信號發(fā)送至對應(yīng)的就地控制器；其二、根據(jù)采集到的電壓電流信號對變流器進行保護；其三、將就地控制信號轉(zhuǎn)換成用于控制變流器的脈沖寬度調(diào)制波。

具體而言，可以在控制芯片中預(yù)先部署要實現(xiàn)的功能對應(yīng)的程序。如圖3所示，控制芯片可以包括：信號處理模塊、設(shè)備通信模塊、設(shè)備保護模塊以及調(diào)制模塊等。其中，信號處理模塊用于將從三相LCL濾波器中采集的電壓電流信號進行濾波，并將濾波后的電壓電流信號發(fā)送至設(shè)備通信模塊。需要說明的是，三相LCL濾波器可以自帶用于采集電壓電流信號的電壓電流傳感器。設(shè)備通信模塊用于將來自微電網(wǎng)功率模塊外部的通信信號(例如光纖信號)轉(zhuǎn)換成電信號，以及將控制芯片內(nèi)部的電信號轉(zhuǎn)換成通信信號(例如光纖信號)。設(shè)備通信模塊用于接收來自信號處理模塊的濾波后的電壓電流信號，并將其轉(zhuǎn)換成通信信號發(fā)送至對應(yīng)地就地控制器。設(shè)備通信模塊還用于將接收到的濾波器配置信號以及變流器配置信號發(fā)送給三相LCL濾波器和變流器。設(shè)備保護模塊用于將從濾波器上采集到的電流值和預(yù)設(shè)的整定值進行比較，滿足預(yù)設(shè)條件時(例如采集到的電流值小于等于預(yù)設(shè)的整定值)則給調(diào)制模塊發(fā)送控制目標(biāo)值，不滿足預(yù)設(shè)條件時則給調(diào)制模塊發(fā)送閉鎖信號，閉鎖PWM(Pulse Width Modulation的簡稱，脈沖寬度調(diào)制)波。調(diào)制模塊用于根據(jù)從設(shè)備通信模塊接收到的就地控制信號以及從設(shè)備保護模塊接收到的保護命令生成對應(yīng)的脈沖寬度調(diào)制波。當(dāng)調(diào)制模塊收到保護命令時，調(diào)制模塊生成脈沖寬度調(diào)制波用于控制變流器中的功率管全部斷開，當(dāng)調(diào)制模塊沒有收到保護命令時，調(diào)制模塊輸出的脈沖寬度調(diào)制波用于控制變流器中的功率管按照控制目標(biāo)值工作。

采用本實施方式，使得微電網(wǎng)功率模塊可以方便地集成設(shè)備保護、設(shè)備通信、信號處理以及信號調(diào)制等各種功能，有利于提高微電網(wǎng)功率模塊的通用性。因此，由于微電網(wǎng)功率模塊中的控制芯片中預(yù)先燒寫好了用于實現(xiàn)設(shè)備通信、信號處理、設(shè)備保護以及信號調(diào)制等功能的程序，并且控制芯片可應(yīng)用于多種新能源接入系統(tǒng)的場合，無需重復(fù)編譯燒寫控制芯片，所以用戶僅需考慮控制算法程序的編寫等，就可完成對直流微電網(wǎng)中各個被控設(shè)備的控制算法的效果的檢測。

值得一提的是，本實施方式中所涉及到的各模塊均為邏輯模塊，在實際應(yīng)用中，一個邏輯單元可以是一個物理單元，也可以是一個物理單元的一部分，還可以以多個物理單元的組合實現(xiàn)。此外，為了突出本發(fā)明的創(chuàng)新部分，本實施方式中并沒有將與解決本發(fā)明所提出的技術(shù)問題關(guān)系不太密切的單元引入，但這并不表明本實施方式中不存在其它的單元。

本發(fā)明第三實施方式涉及一種直流微電網(wǎng)控制策略測試方法。其流程如圖4所示，該直流微電網(wǎng)控制策略測試方法包括：

步驟401：將N個就地控制器分別與若干個微電網(wǎng)功率模塊通信連接，將微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備與微電網(wǎng)功率模塊連接。其中，N為正整數(shù)。在實際應(yīng)用中，為了滿足就地控制器與各微電網(wǎng)功率模塊之間通信的實時性，一個就地控制器中接入的為電網(wǎng)功率模塊的個數(shù)應(yīng)小于等于4。然而，本實施方式對于各就地控制器所控制的微電網(wǎng)功率模塊的數(shù)目不做具體限制。

其中，就地控制器和各微電網(wǎng)功率模塊可以相互串接，形成閉環(huán)通信環(huán)，例如形成高速光纖通信環(huán)。

步驟402：將各就地控制器與能量管理控制器通信連接。

其中，各就地控制器和能量管理控制器可以串接形成閉環(huán)通信環(huán)，例如高速光纖通信環(huán)。在實際應(yīng)用中，為了保證能量管理控制器與各就地控制器之間通信的實時性，能量管理控制器同時連接的就地控制器的數(shù)目應(yīng)小于等于6個。應(yīng)當(dāng)理解，本實施方式對于連接于能量管理控制器的就地控制器的具體數(shù)目不做限制。

步驟403：在第一上位機中生成就地控制程序以及配置程序并部署至各就地控制器中。

步驟404：各就地控制器運行配置程序，并發(fā)出對應(yīng)于微電網(wǎng)功率模塊的配置信號，各就地控制器還運行就地控制程序，并向?qū)?yīng)的微電網(wǎng)功率模塊發(fā)送就地控制信號。

步驟405：微電網(wǎng)功率模塊的控制芯片根據(jù)配置信號對微電網(wǎng)功率模塊中的濾波器以及變流器進行配置，使得濾波器以及變流器工作于與配置信號對應(yīng)的工作模式，控制芯片還根據(jù)就地控制信號控制變流器進而控制對應(yīng)的微電網(wǎng)被控模擬設(shè)備的運行。

采用本實施方式，利用具有較強通用性的微電網(wǎng)功率模塊搭建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑥亩梢员苊庥捎诰W(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母淖兌鴰淼妮^為繁瑣的修改、調(diào)試工作，提高測試系統(tǒng)搭建的靈活性、穩(wěn)定性，進而有利于提高直流微電網(wǎng)控制策略開發(fā)的效率。

上面各種方法的步驟劃分，只是為了描述清楚，實現(xiàn)時可以合并為一個步驟或者對某些步驟進行拆分，分解為多個步驟，只要包含相同的邏輯關(guān)系，都在本專利的保護范圍內(nèi)；對算法中或者流程中添加無關(guān)緊要的修改或者引入無關(guān)緊要的設(shè)計，但不改變其算法和流程的核心設(shè)計都在該專利的保護范圍內(nèi)。

不難發(fā)現(xiàn)，本實施方式為與第一實施方式相對應(yīng)的方法實施例，本實施方式可與第一實施方式互相配合實施。第一實施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細節(jié)在本實施方式中依然有效，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細節(jié)也可應(yīng)用在第一實施方式中。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，該程序存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一個設(shè)備(可以是單片機，芯片等)或處理器(processor)執(zhí)行本申請各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實施方式是實現(xiàn)本發(fā)明的具體實施例，而在實際應(yīng)用中，可以在形式上和細節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。