新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统的生产技术

本技术提供了一种新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统，包括新能源电池板集群、前级采样电路模块、FPGA芯片模块、后级采样电路模块和集群式蓄电池；新能源电池板集群连接至前级采样电路模块，前级采样电路模块通过A/D转换器连接至FPGA芯片模块；集群式蓄电池连接至后级采样电路模块，后级采样电路模块通过A/D转换器连接至FPGA芯片模块；FPGA芯片模块通过DC/DC转换器连接至集群式蓄电池，新能源电池板集群通过DC/DC 转换器连接至集群式蓄电池。

新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统对新能源发电、储电、用电的FPGA芯片底层架构进行一体化、集群化设计，既降低三大环节综合生产制造建设运营成本，又实现硬件集群一体化管理，能有效的提高控制精确率和电池利用率。

技术要求
1.一种新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统，其特征在于，包括新能源电池板集群、前级采样电路模块、FPGA芯片模块、后级采样电路模块和集群式蓄电池；
所述新能源电池板集群连接至所述前级采样电路模块，所述前级采样电路模块通过A/D转
换器连接至所述FPGA芯片模块；
所述集群式蓄电池连接至所述后级采样电路模块，所述后级采样电路模块通过A/D转换器连接至所述FPGA芯片模块；
所述FPGA芯片模块通过DC/DC转换器连接至所述集群式蓄电池，所述新能源电池板集群通过所述DC/DC转换器连接至所述集群式蓄电池。

2.如权利要求1所述的新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统，其特征在于：所述前级采样电路模块包括电流采集模块和电压采集模块。

3.如权利要求1或2所述的新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统，其特征在于：所述后级采样电路模块包括电流采集模块和电压采集模块。

4.如权利要求1所述的新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统，其特征在于：所述新能源电池板集群通过一DC/AC转换器连接至电网端，所述FPGA芯片模块通过所述DC/AC转换器连接至所述电网端。

5.如权利要求1所述的新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统，其特征在于：所述集群式蓄电池通过一DC/AC转换器连接至电网端。

6.如权利要求1所述的新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统，其特征在于：所述集群式蓄电池连接至整流电路和隔离电路。

7.如权利要求6所述的新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统，其特征在于：所述集群式蓄电池通过电能转换电路连接至FPGA充电桩集群。

8.如权利要求7所述的新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统，其特征在于：所述FPGA充电桩集群连接至控制部分电路。

9.如权利要求8所述的新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统，其特征在于：所述控制部分电路包括物联网通信电路、主控板电源电路、反馈采样电路和过零检测电路。

技术说明书
一种新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统
技术领域
本技术涉及一种一种新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统，应用于芯片设计技术领域。

背景技术
众所周知，光能与风能发电是当今世界上可再生新能源领域中最清洁、最现实、最有大规模开发利用前景的发电方式之一。

目前，新能源发电-储能-用电整个系统运行主要突出问题是三个环节运行控制无法互通，技术参照零散片面，各环节转换效能低，综合安全价值，社会价值以及经济价值完全未被关联打通和提高。

同时现有的新能源发电-储能-用电系统的电池的利用率较低，因此提高新能源电池的利用率成为新能源发电中的焦点。

因此有必要设计一种新的新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统，以克服上述问题。

技术内容
本技术的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统，其对新能源发电、储电、用电的FPGA芯片底层架构进行一体化、集群化设计，既降低三大环节综合生产制造建设运营成本，又实现硬件集群一体化管理，能有效的提高控制精确率和电池利用率。

本技术是这样实现的：
本技术提供一种新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统，包括新能源电池板集群、前级采样电路模块、FPGA芯片模块、后级采样电路模块和集群式蓄电池；
所述新能源电池板集群连接至所述前级采样电路模块，所述前级采样电路模块通过A/D转换器连接至所述FPGA芯片模块；
所述集群式蓄电池连接至所述后级采样电路模块，所述后级采样电路模块通过A/D转换器连接至所述FPGA芯片模块；
所述FPGA芯片模块通过DC/DC转换器连接至所述集群式蓄电池，所述新能源电池板集群通过所述DC/DC转换器连接至所述集群式蓄电池。

进一步地，所述前级采样电路模块包括电流采集模块和电压采集模块。

进一步地，所述后级采样电路模块包括电流采集模块和电压采集模块。

进一步地，所述新能源电池板集群通过一DC/AC转换器连接至电网端，所述FPGA芯片模块通过所述DC/AC转换器连接至所述电网端。

进一步地，所述集群式蓄电池通过一DC/AC转换器连接至电网端。

进一步地，所述集群式蓄电池连接至整流电路和隔离电路。

进一步地，所述集群式蓄电池通过电能转换电路连接至FPGA充电桩集群。

进一步地，所述FPGA充电桩集群连接至控制部分电路。

进一步地，所述控制部分电路包括物联网通信电路、主控板电源电路、反馈采样电路和过零检测电路。

本技术具有以下有益效果：
本技术提供的新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统针对新能源发电、储电、用电的FPGA芯片底层架构进行一体化、集群化设计，既降低三大环节综合生产制造建设运营成本，又实现硬件集群一体化管理，能有效的提高控制精确率和电池利用率。

附图说明
为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本技术实施例提供的新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统的控制图。

具体实施方式
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。

如图1，本技术提供一种新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统，包括新能源电池板集群、前级采样电路模块、FPGA芯片模块、后级采样电路模块和集群式蓄电池。

所述新能源电池板集群连接至所述前级采样电路模块，所述前级采样电路模块通过A/D转换器连接至所述FPGA芯片模块；所述集群式蓄电池连接至所述后级采样电路模块，所述后级采样电路模块通过A/D转换器连接至所述FPGA芯片模块。

在本较佳实施例中，所述FPGA芯片模块采用FPGA BNEC-LW02001重远系列，以超快的运行速度进行算法运算，电路的主要功能是支持MPPT算法，达到光能和风能发电最大功率点的跟踪，能够实时分析采样信号而输出多路带死区的PWM驱动信号，达到追日的目的。

进一步地，所述前级采样电路模块包括电流采集模块、电压采集模块和分压模块，所述电压采集模块与分压模块串联设置。

进一步地，所述后级采样电路模块包括电流采集模块、电压采集模块和分压模块，所述电压采集模块与分压模块串联设置。

所述FPGA芯片模块通过DC/DC转换器连接至所述集群式蓄电池，所述新能源电池板集群通过所述DC/DC转换器连接至所述集群式蓄电池。

进一步地，所述新能源电池板集群通过一DC/AC转换器连接至电网端，所述FPGA芯片模块通过所述DC/AC转换器连接至所述电网端。

进一步地，所述集群式蓄电池通过一
DC/AC转换器连接至电网端。

所述前级采样电路模块和后级采样电路模块均是将采集到的模拟信号经由对应的A/D转换器，将采样到的模拟信号转换为数字信号后送入FPGA即BNEC-LW02001芯片中，通过算法模块进行比较，将算法模块的结果与硬件描述语言编程实现生成的数字三角波进行比较，得到互补且带死区的PWM信号，通过控制开关器件的占空比改变输出电压，从而实现最大功率点的跟踪。

同时通过互补推动输出有效驱动功率提高十倍以上。

该电路的主控芯片采用FPGA BNEC-LW02001重远系列，以超快的运行速度进行算法运算，电路的主要功能是支持MPPT算法，达到光能和风能发电最大功率点的跟踪，能够实时分析采样信号而输出多路带死区的PWM驱动信号，达到追日的目的。

同时能驱动多个变流器，支持硬件的发电、储电力、用电一体化集群化底层搭建和上层软件集群完成智慧电力的需求实现。

在本技术的实施例中，前级采样电路模块采集新能源电池板集群的输出电压及输出电流，经过A/D转换器输入FPGA芯片模块，FPGA芯片模块根据具体MPPT算法输出合适的PWM信号给DC/DC转换器，FPGA芯片模块控制以最大功率往集群式蓄电池充电；后级采样电路模块采样集群式蓄电池端的电压及电流，并经A/D转换器转换给FPGA芯片模块，以此判断集群式蓄电池容量及进行相应的充放电控制。

DC/DC转换器相当于在新能源电池板集群和负载之间接入一个阻抗变换器，使得新能源电池板集群的输出阻抗与负载的输入阻抗总是处于最佳匹配状态，从而得到最大输出功率。

DC/DC转换器中设计有二极管主要作用为当新能源电池板输出电压低于蓄电池端电压时，系统能防止蓄电池反充损坏新能源电池板。

本技术根据光能与风力发电储能用电FPFA底层芯片一体化与集群化理念，打造一个三体一环的闭合回路控制系统，且基于整个一体化硬件装置，搭配整个学习系统和复制软件，可以实现装置的智能化学习，类似于智慧电力。

通过对发电数据的产出分析，用电段的客户数量，相应储能站的距离等数据进行综合分析处理，可以实现相聚最近电源的最合理使用，减少电能传输消耗，学习系统实现智慧电力的管控。

由此，可以实现十万、百万级发电、用电和万级的储能集群。

在上层各种应用软件无法运行的情况下，光能与风力发电储能用电的FPFA底层芯片仍能实现发电、储能硬件底层可以对基础数据与应用软件接口激活命令的保护，确保集群化，一体化电路硬件芯片独立运行并实时支援应用软件再启动。

进一步地，所述集群式蓄电池连接至三相桥式全控整流电路和控制脉冲驱动隔离电路。

所述集群式蓄电池通过电能转换电路连接至FPGA充电桩集群。

所述FPGA充电桩集群连接至控制部分电路。

所述控制部分电路包括物联网通信电路、主控板电源电路、反馈采样电路和过零检测电路。

在发电阶，所述FPGA芯片模块控制光伏板自动追日，风叶自动追风开展了光能与风能发电系统最大功率点跟踪控制的研究；
在储能阶段，利用FPGA芯片模块精确控制数据的超高能力，驱动集群变流器为研究对象，更加精确达到实时检测光伏板最大功率点的算法要求，输出PWM信号使得DCDC的负载和光能和风能控制板的实际输出最大功率相匹配。

在用电阶段，利用FPGA芯片模块通过物联网通信电路、主控板电源电路、反馈采电路、过零检测电路等实现实时监控电力系统。

最终实现以BNEC-LW02001为主控芯片（FPGA芯片模块）的可以让新能源微电网发电数百万个以上芯片、储能数万个以上芯片、用电数十万个以上芯片底层实现一体化、集群化交互运行的技术能力与体系。

本技术提供的新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统使用光能与风能发电储能用电的FPFA底层芯片一体化与集群化技术，由FPGA芯片模块作为控制器，相比现有大多使用stm32为基础各种各样杂乱无章规格控制芯片优点是：
1. FPGA芯片极大释放接口扩展性：在相同性价比下能驱动更多的变流器，降低成本，提高效能；设备的通信类型可以更多选择，加快数据传输效率，实现更快速处理和更安全的数据管理。

2. FPGA芯片针对时间延迟的可控制确定性：比软件或者其他架构控制器更稳定、更可控；在算法上实现更快的数据处理能力，更快的系统响应时间；支持AD微纳秒级别的采样率，同时在电能存储、转换、使用过程实现微纳秒级的控制；精确控制能力使得各种设备在运营及交互时更加精确和可控。

区别于传统的单一PWM或PFM控制技术，本系统凭借FPGA精确化的控制，可以兼容这两种控制方式，使产品适用于不同的场合，提高变流器管理效率；三角波形等产生PWM信号的模块，在FPGA中的实现最为简单合适，不需要专门的信号产生器。

3. FPGA芯片对软件系统的兼容：学习系统等软件存放带ARM的FPGA芯片，更安全更可靠；SOC系统开发,需要并行快速处理的数据交给FPGA,需要流水跳变的工作交给学习系统软件，两者取长补短，深度结合，充分发挥自身的优势，极大提升整个储能用电闭环系统的运行效率和速度。

综上所述，本技术提供的新能源发电储电用电的FPGA芯片控制系统针对新能源发电、储电、用电的FPGA芯片底层架构进行一体化、集群化设计，既降低三大环节综合生产制
造建设运营成本，又实现硬件集群一体化管理，能有效的提高控制精确率和电池利用率。

以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。