隨著新能源電子設備的多樣化發展,控制程序算法的復雜性需要通過測試平臺獲取更多的數據。傳統的測試平臺雖然可以滿足基本的測試要求,但是不能更好的滿足數據傳輸速度的要求。
測試平臺在獲取數據的過程中,對數據傳輸速率要求更高,需要更多的實用功能。
基於此,針對儲能逆變器人機交互平臺的實際需求,構建能夠根據用戶需求存儲歷史數據的測試軟件平臺是當前的研究熱點。
1,測試平臺需求分析
1.1儲能逆變器
在智能電網建設中,儲能逆變器憑借其雙向變流功能可以完成壹些特殊功能。作為雙向變換器,它不僅可以完成電網電能之間的能量傳輸,還可以完成儲能電能之間的能量傳輸,適用於各種DC儲能單元。
在DC儲能單元中,儲能逆變器可以快速完成分布式發電的功能,提高電網對可再生能源電力的接受度。根據系統的特點,在低負荷期間需要儲存更多的發電量以備不時之需,在高峰負荷期間釋放的能量可以有效提高電網的供電質量。圖1顯示了儲能逆變器在電網中的結構網絡。
本發明適用於大容量儲能電池的充放電。用在充放電系統中,可以實現雙向流動,實現智能、穩定、安全的優點。
在儲能逆變器的整個開發過程中,利用示波器完成對電信號的全面檢測,利用儲能逆變器的控制算法研究實際的電信號量。示波器在檢測大量數據的過程中存在壹些問題。雖然可以獲得儲能逆變器的電信號,但經過傳感器的信號轉換後,采集量的準確性不壹定能得到保證。
因此,為了保證系統的正常運行,有必要對程序的變量進行觀察。在程序觀察的過程中,有很多方法可以使用斷點觀察,在弱電電路的程序調試和應用中,斷點觀察是壹種非常有效的調試方法。但在大功率設備的調試中,斷點觀測並不能較好地預測大功率設備的狀態,容易造成短路故障,存在壹定的安全隱患,對工作人員的安全操作非常不利。
通過軟件調試,保證了刷新功能,提高了安全風險。在儲能逆變器大功率設備的測試過程中,會遇到很多故障問題。故障發生後,如果不及時保存算法的變量信息,將無法準確得出故障點的位置和原因。
因此,在儲能逆變器的測試和調試過程中,諧波含量的大小是測試的壹個重要指標,可以實時獲得儲能逆變器的諧波含量,對儲能逆變器的測試非常重要。基於以上問題,有必要開發壹套儲能逆變器測試軟件平臺。
1.2需求分析
儲能逆變器測試軟件平臺的設計由人機交互測試平臺和數據采集模塊兩部分組成。測試平臺如圖2所示。
對於儲能逆變器的傳感器模塊來說,完成信號轉換是壹個亮點。獲取AD小信號的數據,經DSP控制器處理,通過以太網通信模塊發送到PC機。
測試軟件平臺通過PC口讀取以太網中的數據信息,實現數據處理,並通過測試平臺完成數據結果的綜合分析。
根據儲能逆變器測試軟件平臺的總體設計,分析了功能模塊的需求:
(1)上下位機高速通信:傳統總線通信速率為460800bps[4]。為了提高通信精度,壹般采用9600bps。CAN總線的通信速率為1Mbps,與工業以太網總線相差甚遠。
傳統總線的可靠性較低,只有使用CAN或工業以太網才能滿足通信傳輸穩定性的設計要求。在上下位機的數據通信中,上位機壹般使用PC和CAN總線與上下位機進行通信,數據需要通過接口卡進行處理,使用CAN的成本較高。
(2)後臺數據處理:通過測試軟件平臺接收數據後,完成數據處理,主要由儲能逆變器後臺完成。
(3)數據顯示和人機交互:儲能逆變器測試軟件平臺後臺主要負責處理數據,通過顯示數據完成數據操作,實現最終的人機交互。
2.測試平臺的結構和算法設計。
2.1整體結構
儲能逆變器測試軟件平臺通過工業以太網獲取數據後,需要對數據進行分析和處理。同時還可以根據用戶的設置要求存儲歷史數據。測試平臺的數據處理流程如圖3所示。
在開發儲能逆變器測試軟件平臺時,采用了三層結構體系,包括應用層、業務邏輯層和控制層,有利於軟件的開發。
2.2諧波檢測算法
2.3效率計算方法
2.4高速通信協議
3.測試平臺模塊的實現
3.1數據采集模塊的實現過程如下:
電壓電流傳感器→信號調理電路→AD→DSP。傳感器將強電信號轉換成弱信號,通過AD采集數據,通過以太網發送到測試平臺。
在本系統的設計中,數據采集模塊主要通過AD公司的8通道、16位芯片AD7606對輸入信號進行采樣,使所有通道的采集速率達到200kSPS。
3.2以太網通信模塊的實現過程如下:
數據采集模塊→DSP→RTL→儲能逆變器測試軟件平臺。測試軟件平臺的數據傳輸采用工業以太網,數據采集模塊中的數據通過DSP傳輸到以太網的控制器,以太網傳輸到測試平臺。
上下位機之間的數據通信使用RTL8019AS。該控制器電路簡單,操作方便,通信速率高,能夠滿足平臺的設計要求。
3.3諧波檢測模塊的實現采用radix -2FFT算法實現。
通過蝶形運算,完成了FFT算法的諧波檢測和分析。有效值計算模塊的實現將DC和AC加到同壹個電阻上,通過車流量的周期使DC和AC的熱量相等,從而得到車流量的有效值。
4.結論
儲能逆變器測試軟件平臺的設計主要是針對儲能逆變器開發的測試軟件,也可以應用於其他逆變器進行調試。
通過對諧波檢測算法的分析,得出了抑制頻譜泄漏的原理,對進壹步提高測試平臺的實時性具有重要作用。
通過對各模塊功能實現的分析,得出可以利用C++設計儲能逆變器測試軟件平臺,完成諧波分析、檢測、采集、計算、顯示和存儲等功能,驗證了設計方案的可行性。