除了滿足這些技術要求之外,我們作為一個創新的小型私營公司還曾不得不在短時期內憑借幾個工程師之力開發和部署了我們的控制系統。
為了實現這些目標,我們設計了一個含有集中測量單元的分布式能源存儲系統,測量單元包含一個主控制器和多個配備遠程控制器節點的分布式逆變器/電池組。主控制器端是通過NIPXI控制器和多個R系列現場可編程門陣列(FPGA)以及擴展C系列模塊實現的。PXI系統測量電網電能,運行算法以確定電池一體成型電感器制作組輸入輸出的能量流,并向分布式節點發送命令。它還將操作數據傳輸至主機托管的服務器,服務器將收到的數據記錄在SQL數據庫中,可以通過Web服務器進行本地和遠程的數據訪問。PXI系統發送控制命令,并與分布式逆變器/電池組交換實時數據。
通過增加更多的逆變器/電池系統,我們可以將裝置規模從500kW擴大至幾兆瓦。控制系統反映了這種可擴性并且每個逆變器都有一個嵌入式NISingle-BoardRIO控制器。NISingle-BoardRIO控制器可通過以太網和自定義光纖連接與PXI系統進行通信。以太網用戶數據報協議(UDP)用于大容電感器廠家量數據命令,而自定義光纖連接用于PXI機箱中FPGAR系列模塊和NISingle-BoardRIO控制器上FPGA之間嚴格時序的直接通信。FPGA接口開放性的特點,幫助我們創建了這個自定義且高性能實時通信鏈接,從而實現了分布式實時閉環控制。
每個NISingle-BoardRIO與一個完整的四象限變頻器相連,同步傳輸有功功率(瓦)和無功功率電感(伏安反應,或者‘VARs’),從而使DPR同時提供多種服務。當電網中斷時,這些電力電子技術仍舊可以保持活躍,使低電壓和零電壓得以通過。變頻器可在不到15微秒的時間內寄存命令,并在不到1毫秒的時間內響應該命令。DPR可以在不到一秒鐘的時間內從完全額定充電(+MVA)狀態調整至完全額定放電(-MVA)狀態來響應控制信號。NISingle-BoardRIO還與一個電池健康系統進行集成,該系統用于監控每個電池的充電狀態,運行分布式保護算法來管理電池。
憑借NI硬件和LabVIEW系統設計軟件,對于FPGA和實時目標到用于用戶界面和診斷的PC,我們只需使用一個集成開發環境。NI圖形化系統設計方法幫助我們專注于我們的應用程序,而不是糾纏于底層的語法和實現細節。憑借高生產率的工具、快速原型設計和重復開發的能力,我們的軟件投資只需要兩人年工作量就部署完成了復雜、可靠的系統,而如果使用ANSIC完成這些,我們估計需要一個團隊10年或更多的時間。我們憑借LabVIEW和NI嵌入式硬件建立了一個強大的系統,以滿足當今綠色能源的迫切需要。