单片机是下位机吗

“2015第二届轨道交通供电系统技术”盛大开幕

随着电网规模的持续扩大，配电网络格局的弊端逐渐显现，引发了人们对配电网网格化布局的思考。与此新能源技术和分布式发电技术的进步，使得微电网技术逐渐进入公众视野。

本文详细介绍了一种创新的智能微电网控制系统。该系统能够收集并利用用户周边的清洁能源，如风能和太阳能，生成电能供用户使用。在电能盈余时，它还能够对大电网进行馈电。系统内各关键节点的电压、电流、有功和无功数据都会被收集，并反馈给用户，提供电能质量信息。更重要的是，它提供了三相负载功率自平衡功能，以更好地提升电能质量。

微电网控制系统整体实现布局

该控制系统的整体布局如图所示，整合了风力发电机、光伏太阳能板等电源，实现了与大电网的并网连接和离网运行。当大电网出现故障时，系统可以依靠微电源支持脱离主网孤岛运行。根据电池剩余电量，系统智能地切除次要负载，保证重要负载的供电。通过监测三相负载功率不平衡度，系统可以进行智能调度，进一步提高电能质量。

系统控制功能的设计与实现

系统设计包括电量测量、核心控制器、现场指示和机监控四部分。电量测量部分负责检测系统各路电源的电压电流数据，核心控制器处理和比较这些数据，并通过现场指示灯和机监控进行状态指示和监控。系统还具备无线通讯功能，通过RS-485串行总线标准实现远端控制和实时数据监控。

电压电流采样与处理模块

本系统选用CS5460A芯片进行电压和电流的测量，该芯片具有高速电能计算功能和串行接口数据读写功能。其测量电路的设计和使用单片机的串口功能读出数据相配合，为系统提供了准确的电量数据。

风力发电机和光伏板并网运行模块

风力发电机和太阳能电池优先为蓄电池充电。充满后，发电机可以逆变并网。当主网发生故障时，系统会自动切换到发电机继续供电的模式。在重负荷时，系统还可以同时逆变供电。

三相负载功率自平衡模块

针对低压电网的三相负载不平衡问题，系统通过监控各相点电流电压，计算三相负载的不平衡度，得出最优调度方案，对部分负载进行相间转移，实现三相功率的自平衡。

软件系统设计

本设备的软件系统包括机及手持移动终端两部分，采用模块化设计方法以减少软件设计的工作量，缩短系统开发周期。机系统采用Qt软件进行监控界面的设计，可在PC端和手持嵌入式移动设备上运行。该软件能实时接收下位机发送的电压、电流、有功无功等数据，并进行曲线描绘，方便用户查询电能质量。

综合调试及运行效果

软件测试情况

在实际运行中，当主网电压发生偏差或供电出现异常时，系统能迅速切换到孤岛运行模式，由风力发电和太阳能光伏发电提供电能。实时曲线能够反映出测量数据的变化趋势，帮助监控人员及时掌握系统运行情况。历史数据查询功能则为后期的控制优化提供了数据参考。

实际运行结果分析

经过实际测试和数据分析，该系统在稳定运行中保持了良好的电压质量。其实时曲线与实际负荷稳压后的电压曲线对比，可以帮助掌握电压敏感设备的安全运行情况，为实际使用提供了极大的帮助。

本设计在单个模块和整体功能上都实现了优秀的表现，针对微电网技术发展中的多个问题提供了有效的解决方案。通过自主设计的程序和Qt设计的机界面，极大地降低了成本并方便了使用人员对微电网系统的查询和管理。此作品获得了2015年广东省大学生科技创新“攀登计划”专项资金支持。