[發(fā)明專利]一種大容量電力電子裝置交換分布式控制系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-10-09
• 公開（公告）號: CN113885453A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 孟慶云;劉蒼;霍冬陽;胡安琪
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝

1.一種大容量電力電子裝置交換分布式控制系統(tǒng)，其特征在于：包括若干個能量流裝置、單能量裝置控制系統(tǒng)和核心控制機柜；每個能量流裝置均對應配置有單能量裝置控制系統(tǒng)；所述單能量裝置控制系統(tǒng)與核心控制機柜相互通信；所述單能量裝置控制系統(tǒng)用于接收來自核心控制機柜的指令，并根據(jù)接收到的指令執(zhí)行針對對應的能量流裝置的控制操作并收集對應的能量流裝置的狀態(tài)信息；所述單能量裝置控制系統(tǒng)將收集到的能量流裝置的狀態(tài)信息反饋至核心控制機柜；核心控制機柜接收來自單能量裝置控制系統(tǒng)的能量流裝置的狀態(tài)信息，并根據(jù)能量流裝置的狀態(tài)信息生成指令下發(fā)至單能量裝置控制系統(tǒng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量電力電子裝置交換分布式控制系統(tǒng)，其特征在于：所述核心控制機柜包括基礎層和應用層，所述基礎層接收來自單能量裝置控制系統(tǒng)的能量流裝置的狀態(tài)信息并將接收到的能量流裝置的狀態(tài)信息進行處理后發(fā)送至應用層；所述應用層基于接收到的經(jīng)過處理的能量流裝置的狀態(tài)信息執(zhí)行電力電子裝置核心控制算法的計算以及與上級系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互以生成控制指令并發(fā)送至基礎層；所述基礎層接收來自應用層的控制指令并進行處理分析從而生成針對指定能量流控制裝置的指令，并將所述指令發(fā)送至對應的單能量裝置控制系統(tǒng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大容量電力電子裝置交換分布式控制系統(tǒng)，其特征在于：所述核心控制機柜還包括維護層，所述維護層由冗余的控制維護計算機組成，用于接收外部輸入的控制指令并基于控制指令部署應用層的計算任務和計算資源，還用于通過接收來自應用層和基礎層的運行數(shù)據(jù)對應用層和基礎層進行健康狀態(tài)檢測和故障切除。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大容量電力電子裝置交換分布式控制系統(tǒng)，其特征在于：所述單能量裝置控制系統(tǒng)包括若干個核心關鍵從控制器、若干個普通從控制器和SRIO交換機；每個核心關鍵從控制器和普通從控制器分別用于實現(xiàn)對能量流裝置中某個指定的功能模塊的控制和狀態(tài)信息收集；所述核心關鍵從控制器根據(jù)核心控制機柜下發(fā)的指令執(zhí)行對應的能量流裝置中核心關鍵模塊的控制和狀態(tài)信息收集；所述核心關鍵模塊是指實時性要求高，事關裝置安全運行和關鍵參數(shù)實現(xiàn)的功能模塊；所述普通從控制器用于根據(jù)核心控制機柜下發(fā)的指令執(zhí)行對應的能量流裝置中核心關鍵模塊的控制和狀態(tài)信息收集；任意一個核心關鍵從控制器通過SRIO交換機與核心控制機柜以及其所在的單能量裝置控制系統(tǒng)中其他核心關鍵從控制器進行數(shù)據(jù)交互；任意一個普通從控制器通過CAN總線與其所在的單能量裝置控制系統(tǒng)中其他普通從控制器進行數(shù)據(jù)交互；所述CAN總線通過網(wǎng)關接入SRIO交換機；任意一個普通從控制器通過CAN總線、網(wǎng)關和SRIO交換機與核心控制機柜進行數(shù)據(jù)交互。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大容量電力電子裝置交換分布式控制系統(tǒng)，其特征在于：所述基礎層包括FPGA計算池和網(wǎng)絡池；所述網(wǎng)絡池由SRIO交換機和以太網(wǎng)交換機組成；所述網(wǎng)絡池接收單能量裝置控制系統(tǒng)反饋的能量流裝置的狀態(tài)信息或者應用層生成控制指令并將其發(fā)送至FPGA計算池；FPGA計算池由若干個FPGA板卡組成；每塊FPGA板卡基于接收到的能量流裝置的狀態(tài)信息或者控制指令完成執(zhí)行該FPGA板卡的設定功能對應的數(shù)據(jù)處理操作；FPGA板卡設定的功能包括：IO控制數(shù)據(jù)生成、IO信號采集數(shù)據(jù)打包及預處理、模擬量信號預處理；FPGA板卡將處理后生成的能量流裝置的狀態(tài)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡池發(fā)送至應用層；FPGA板卡將處理后生成的指令發(fā)送通過網(wǎng)絡池至對應的單能量裝置控制系統(tǒng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大容量電力電子裝置交換分布式控制系統(tǒng)，其特征在于：所述應用層包括DSP計算池和CPU計算池；DSP計算池和CPU計算池之間通過網(wǎng)絡池進行運算結(jié)果的數(shù)據(jù)交互；DSP計算池由若干DSP板卡組成，用于實現(xiàn)電力電子裝置核心控制算法計算；CPU計算池由若干CPU計算板卡組成，用于實現(xiàn)與上級系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互及部分計算功能；對實時性要求低計算負載較大的算法用CPU計算池完成，對實時性要求較強的算法用DSP池完成。