一种基于背板插件实时调度的快速原型控制器的制作方法

1.本实用新型属于电能路由器技术领域，具体涉及一种基于背板插件实时调度的快速原型控制器。


背景技术：

2.随着国际社会对碳排放的日益重视，新能源作为减少化石能源和碳排放的重要手段，近年来发展迅速。随着新能源的大发展，也深刻改变了电力供应现状和传统的电网结构。风力发电和光伏发电由于其在新能源中的自然特性，受自然条件的影响，其除部分采用集中式电站外，还广泛应用于分布式电站，分布式电站的增多，改变了传统的潮流方式，电动汽车，氢燃料汽车等新能源汽车的发展，使汽车除了电力负荷外，还变成了小型移动储能电站，新能源的发展对传统的配电网潮流具有一定的颠覆性。
3.为了满足对包含这些分布式电源的局部电网电能控制复杂性与多样性的要求，就需要有一种系统或者装置，能将这些分布式电源装置与储能装置接入电网中，并且要能够根据需要灵活调度能量的双向流动，能量的转换，这样的装置就是能量路由器。
4.目前部分能量路由器主要是将原来的分布式新能源装置集中到一起，然后通过总线通信的形式，来完成互相之间的协同工作。通信有一定的延时，在某些情况下并不能很好的完成能量的实时调度，同时集中到一起的装置，在部分采集电路，计算电路是有重复的，在优化控制中会受到相关独立装置控制的限制，同时也造成了部分成本的提高。同时对于某种工况，进行算法的优化控制难度也比较大。
5.总结得出以下不足，采用通信协调的能量路由器，在对能量实时调度控制中会受到通信延时，以及分布式装置可控性的限制，而难以解决部分实时调度问题；
6.面对灵活的终端应用，算法需要根据实际情况进行优化，但不开放的结构，导致算法优化只能通过原厂开发人员进行；
7.分散的微电网系统，或者光储一体，或者风光互补系统，其端口有限，难以适应多规格的直流端口应用，并且采用多控制器，多传感器采样电路重复，导致成本较高，为此我们提出一种基于背板插件实时调度的快速原型控制器。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种基于背板插件实时调度的快速原型控制器，以解决上述背景技术中提出的问题。
9.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：一种基于背板插件实时调度的快速原型控制器，包括dsp处理器，所述dsp处理器通过并行总线连接有逻辑控制器，逻辑控制器引出adc采集板、dac信号输出控制板、do数字输出板、di数字输入板、pwm控制板、qep拓展板以及旋变接口板，所述逻辑控制器通过并行总线连接有协控制器，所述dsp处理器通过主cpu并行总线连接至缓冲驱动电路，所述协控制器通过辅助cpu并行总线连接至缓冲驱动电路，所述缓冲驱动电路与插座接口连接。
10.进一步地，所述逻辑控制器具体为第一fpga控制器，adc采集板包括数据采集模块和db25接口，所述db25接口的输出端分别与三个数据采集模块连接，三个所述数据采集模块通过spi总线与第一fpga控制器连接。
11.进一步地，所述逻辑控制器具体为第一fpga控制器，dac信号输出控制板包括dac bd37接口、调理电路以及数模转换器，所述第一fpga控制器通过spi总线与两个数模转换器连接，所述数模转换器的输出端接入调理电路的输入端，所述调理电路的输出端接入dac bd37接口的输入端。
12.进一步地，所述逻辑控制器具体为第二fpga模块，do数字输出板包括32路do db37接口和第二缓冲驱动电路，所述第二fpga模块通过i/o总线连接至第二缓冲驱动电路，所述第二缓冲驱动电路的输出端连接柱32路do db37接口。
13.进一步地，所述逻辑控制器具体为第二fpga模块，di数字输入板包括32路di bd37接口和第三缓冲驱动电路，所述32路di bd37接口的输出端接入第三缓冲驱动电路的输入端，所述第三缓冲驱动电路的输出端通过i/o总线连接至第二fpga模块。
14.进一步地，所述逻辑控制器具体为第二fpga模块，pwm控制板包括pwm脉宽调制bd37接口和第四缓冲驱动电路，所述第二fpga模块的输出端通过i/o总线连接至第四缓冲驱动电路，所述第四缓冲驱动电路的输出端接入pwm脉宽调制bd37接口的输入端。
15.进一步地，所述逻辑控制器具体为第二fpga模块，qep拓展板包括8组qep接口及6路cap bd37接口和第五缓冲驱动电路，所述8组qep接口及6路cap bd37接口的输出端接入第五缓冲驱动电路的输入端，所述第五缓冲驱动电路通过i/o总线与第二fpga模块连接。
16.进一步地，所述逻辑控制器具体为第一fpga控制器,所述旋变接口板旋转变压器接口和旋变解析电路，所述旋转变压器接口的输出端接入旋变解析电路的输入端，所述旋变解析电路通过spi总线与第一fpga控制器连接。
17.进一步地，所述协控制器通过以太网芯片引出rj45以太网接口，所述协控制器通过隔离收发器模块引出db9的232串口，所述协控制器3通过通讯模块引出串口485通信接口，所述协控制器3通过can模块引出can通信接口。
18.相比于现有技术，本实用新型的有益效果在于：
19.1、控制器采用dsp tms320c6747作为主算法控制器，采用fpga与tms320f28335作为协处理器，可以让相关研发与设计人员更侧重于基于模型的多端口能量路由器各应用算法的设计，而各个协处理器则可以进行模块化的封装，可以方便系统厂家提供成熟的功能辅助模块，在基于模型设计过程中则是成熟的功能端口模型，因此相关设计人员可以不需要详细了解硬件的具体细节实现以及硬件的编程。
20.2、多端口能量路由器的各个端口主电路是模块化的，在控制的时候依然可以考虑分布式各个端口独立控制的方法、各个端口信号调理电路与控制电路则采用集中接口，对整个系统的控制与信号采集调理可进行部分优化以及能做到系统的实时控制。
附图说明
21.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
22.图1为本实用新型主控板的原理结构图；
23.图2为本实用新型adc采集板的结构示意图；
24.图3为本实用新型dac信号输出控制板的结构示意图；
25.图4为本实用新型do数字输出板的结构示意图；
26.图5为本实用新型di数字输入板的结构示意图；
27.图6为本实用新型pwm控制板的结构示意图；
28.图7为本实用新型qep板的结构示意图；
29.图8为本实用新型旋变板的结构示意图；
30.图中：1、dsp处理器；2、第一fpga控制器；3、协控制器；4、缓冲驱动电路；5、插座接口；6、数据采集模块；7、db25接口；8、dac bd37接口；9、调理电路；10、数模转换器；11、32路do db37接口；12、第二缓冲驱动电路；13、32路di bd37接口；14、第三缓冲驱动电路；15、pwm脉宽调制bd37接口；16、第四缓冲驱动电路；17、8组qep接口及6路cap bd37接口；18、第五缓冲驱动电路；19、旋转变压器接口；20、旋变解析电路；21、第二fpga模块。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
32.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
33.参照图1
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图3，本实用新型提出的一种技术方案：一种基于背板插件实时调度的快速原型控制器，包括dsp处理器1，dsp处理器1通过并行总线连接有逻辑控制器；
34.逻辑控制器引出adc采集板、dac信号输出控制板、do数字输出板、di数字输入板、pwm控制板、qep拓展板以及旋变接口板，逻辑控制器通过并行总线连接有协控制器3，dsp处理器1通过主cpu并行总线连接至缓冲驱动电路4，协控制器3通过辅助cpu并行总线连接至缓冲驱动电路4，缓冲驱动电路4与插座接口5连接，主控板采用dsp tms320c6747作为主核cpu，该控制器的程序可以通过模型类软件代码生成工具直接生成，同时将一些逻辑功能，通信端口功能通过其余协控制器进行控制，因此简化了模型生成，在模型生成时可以更加关注核心算法的模型构建与生成，采用ep3ce144i7 fpga作为主要总线、io扩展逻辑控制器，tms320f28335主要通信管理协控制器，对外通过w5300引出rj45以太网接口，通过rsm232引出db9的232串口，通过rsm485引出串口485通信接口，通过can模块引出can通信接口，与背板插座也采用96针欧式插座接口5。
35.逻辑控制器具体为第一fpga控制器2，adc采集板包括数据采集模块6和db25接口7，db25接口7的输出端分别与三个数据采集模块6连接，三个数据采集模块6通过spi总线与第一fpga控制器2连接，针对多端口能量路由器有较多模拟量需要采集，至少是32路，且采集量多数需要同步高采样率采集，控制器中配置了两块ad采集板，ad该ad采集板可进行24路同步采集；
36.针对多端口能量路由器在特殊场合下，可能需要干节点输出，或者一些模拟量信
号输出控制，本控制器考虑dac板，逻辑控制器具体为第一fpga控制器2，dac信号输出控制板包括dac bd37接口8、调理电路9以及数模转换器10，第一fpga控制器2通过spi总线与两个数模转换器10连接，数模转换器10的输出端接入调理电路9的输入端，调理电路9的输出端接入dac bd37接口8的输入端；
37.在多端口能量路由器中至少涉及了15路数字量输出控制，因此该控制器也配置的do数字输出板，其通过fpga ep2c8q208c8 fpga进行外扩，该板卡外扩了32路数字量输出，逻辑控制器具体为第二fpga模块21，do数字输出板包括32路do db37接口11和第二缓冲驱动电路12，第二fpga模块21通过i/o总线连接至第二缓冲驱动电路12，第二缓冲驱动电路12的输出端连接柱32路do db37接口11；
38.在多端口能量路由器中至少涉及了7路数字量输入控制，因此该控制器也配置的di板，其通过fpga ep2c8q208c8 fpga进行外扩，该板卡外扩了32路数字量输入，逻辑控制器具体为第二fpga模块21，di数字输入板包括32路di bd37接口13和第三缓冲驱动电路14，32路di bd37接口13的输出端接入第三缓冲驱动电路14的输入端，第三缓冲驱动电路14的输出端通过i/o总线连接至第二fpga模块21；
39.在多端口能量路由器中至少涉及了22路的pwm控制，因此控制器中配置了32路pwm接口，pwm接口实现采用的fpga ep2c8q208c8，逻辑控制器具体为第二fpga模块21，pwm控制板包括pwm脉宽调制bd37接口15和第四缓冲驱动电路16，第二fpga模块21的输出端通过i/o总线连接至第四缓冲驱动电路16，第四缓冲驱动电路16的输出端接入pwm脉宽调制bd37接口15的输入端；
40.在多端口能量路由器中可能会涉及风力发电机驱动控制时的测速控制或者有些脉冲测频电路，因此控制器中也考虑的旋转编码器测速接口与脉冲捕获接口，该板卡作为扩展板卡，根据实际配置可进行变更，实现8组qep接口，6路cap接口，逻辑控制器具体为第二fpga模块21，qep拓展板包括8组qep接口及6路cap bd37接口17和第五缓冲驱动电路18，8组qep接口及6路cap bd37接口17的输出端接入第五缓冲驱动电路18的输入端，第五缓冲驱动电路18通过i/o总线与第二fpga模块21连接；
41.多端口能量路由器某些多口，如风力发电驱动控制时可能采用转速闭环控制采用的旋转编码器，因此控制器也设计了旋变接口板卡，该板卡根据实际情况可以选配，逻辑控制器具体为第一fpga控制器2,旋变接口板旋转变压器接口19和旋变解析电路20，旋转变压器接口19的输出端接入旋变解析电路20的输入端，旋变解析电路20通过spi总线与第一fpga控制器2连接；
42.本实施例中，协控制器3通过以太网芯片引出rj45以太网接口，协控制器3通过隔离收发器模块引出db9的232串口，协控制器3通过通讯模块引出串口485通信接口，协控制器3通过can模块引出can通信接口。
43.本实施例中，第一fpga控制器2的型号为ep3ce144i7。
44.本实施例中，第二fpga控制器21的型号为ep2c8q208c8。
45.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。