CN104181471B - 一种逆变电源功耗监控方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种逆变电源功耗监控方法和装置，包括：当逆变电源的输出电流小于预设电流阈值时，关闭逆变电源的直流输入；判断逆变电源的直流母线电压的跌落幅度是否满足预设条件；如果是，则判定逆变电源进入了低功耗模式，可以看出，在确定输出电流的大小满足低功耗标准的情况下，关闭逆变电源的直流输入，监控直流母线上的电压跌落幅度大小，由于相对于输出电流，母线电压随着负载功率的变化而变化的更加明显，而且母线电压更容易准确的采集，由此，在输出电流满足低功耗标准的情况下，进一步的通过判断电压跌落幅度来判断是否满足低功耗的工作标准，大大提高了判断逆变电源是否进入低功耗模式的判断精度，降低了误判断发生的可能性。

Description

一种逆变电源功耗监控方法和装置

技术领域

本发明涉及逆变电源领域，特别是涉及一种逆变电源功耗监控方法和装置。

背景技术

逆变电源通常具有低功耗工作模式，又叫省电模式，在空载或轻载工作时激活，关闭一部分电路的供电，在带载时重新进入正常工作模式，以此在逆变电源空载或轻载时降低逆变电源损耗，从而提高利用率。

那么，如何正确且准确的判断逆变电源的负载是否达到了空载或轻载的工作条件呢？由于逆变电源的输出电压是固定的，如220V，所以，输出电流的大小就和负载功率的大小呈现了直观的比例关系。因此，现有技术在判断逆变电源是否进入空载或轻载工作时，一般都是通过检测逆变电源的输出电流的大小，从而判断负载功率大小，由此决定是否进入低功耗模式。

由于进入低功耗模式的条件是负载功率较低，通常只有额定功率的数十分之一至数百分之一，因此满足低功耗模式条件的电流采样值只有电流采样量程的几百分之一左右。对于采样通道模数转换分辨率较低的逆变电源，或在采样通道受一定程度干扰时，就会发生误判断，误以为逆变电源进入低功耗模式或者导致逆变电源无法进入低功耗模式。

发明内容

为了解决上述传统以通过检测输出电流的大小来判断逆变电源负载功率大小而导致的判断精度低的技术问题，本发明提供了一种逆变电源功耗监控方法和装置。

本发明实施例公开了如下技术方案：

一种逆变电源功耗监控方法，包括：

当逆变电源的输出电流小于预设电流阈值时，关闭逆变电源的直流输入；

判断逆变电源的直流母线电压的跌落幅度是否满足预设条件；

如果是，则判定逆变电源进入了低功耗模式。

优选的，所述判断逆变电源的母线电压的跌落幅度是否达到预设条件，包括：

判断逆变电源的母线电压在关闭逆变电源的直流输入后跌落了第一预设电压值所用的时间是否小于第一预设时间；

相应的，当所述所用的时间小于第一预设时间时，判定逆变电源进入了低功耗模式。

优选的，所述判断逆变电源的母线电压的跌落幅度是否达到预设条件，包括：

判断逆变电源的母线电压在关闭逆变电源的直流输入后在第二预设时间内跌落了的电压值是否大于第二预设电压值；

相应的，当所述跌落了的电压值大于第二预设电压值时，判断逆变电源进入了低功耗模式。

优选的，根据逆变电源的母线电压的跌落幅度的不同，对应设定不同的低功耗模式。

优选的，当判定逆变电源进入低功耗模式后，停止判断逆变电源的输出电流大小。

一种逆变电源功耗监控装置，包括：

关闭直流输入单元，用于当逆变电源的输出电流小于预设电流阈值时，关闭逆变电源的直流输入；

判断母线电压跌幅单元，用于判断逆变电源的直流母线电压的跌落幅度是否满足预设条件；

如果是，则判定逆变电源进入了低功耗模式。

优选的，所述判断母线电压跌幅单元包括：

判断时间子单元，用于判断逆变电源的母线电压在关闭逆变电源的直流输入后跌落了第一预设电压值所用的时间是否小于第一预设时间；

相应的，当所述所用的时间小于第一预设时间时，判定逆变电源进入了低功耗模式。

优选的，所述判断母线电压跌幅单元包括：

判断电压值子单元，用于判断逆变电源的母线电压在关闭逆变电源的直流输入后在第二预设时间内跌落了的电压值是否大于第二预设电压值；

相应的，当所述跌落了的电压值大于第二预设电压值时，判断逆变电源进入了低功耗模式。

优选的，根据逆变电源的母线电压的跌落幅度的不同，对应设定不同的低功耗模式。

优选的，当判定逆变电源进入低功耗模式后，停止判断逆变电源的输出电流大小。

由上述技术方案可以看出，在确定输出电流的大小满足低功耗标准的情况下，关闭逆变电源的直流输入，监控直流母线上的电压跌落幅度大小，由于相对于输出电流，母线电压随着负载功率的变化而变化的更加明显，而且母线电压更容易准确的采集，由此，在输出电流满足低功耗标准的情况下，进一步的通过判断电压跌落幅度来判断是否满足低功耗的工作标准，大大提高了判断逆变电源是否进入低功耗模式的判断精度，降低了误判断发生的可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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他的附图。

图1为本发明一种逆变电源功耗监控方法的方法流程图；

图2为本发明的一种逆变电源的系统结构图；

图3为本发明的一种通过直流母线电压判断是否进入低功耗的方法流程图；

图4为本发明的另一种通过直流母线电压判断是否进入低功耗的方法流程图；

图5为一种逆变电源功耗监控装置的装置结构图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种逆变电源功耗监控方法和装置。首先，以判断逆变电源的输出电流是否满足预定阈值作为判断逆变电源是否进入低功耗模式的第一判断条件，在确定输出电流的大小满足低功耗标准的情况下，关闭逆变电源的直流输入。

其次，在关闭逆变电源的直流输入后，监控直流母线上的电压跌落幅度大小，由于相对于输出电流，母线电压随着负载功率的变化而变化的更加明显，而且母线电压更容易准确的采集，由此，在输出电流满足低功耗标准的情况下，进一步的将通过判断电压跌落幅度作为判断逆变电源是否进入低功耗模式的第二判断条件，只有在同时满足了第一和第二判断条件的情况下，才判定逆变电源进入了低功耗模式，由此大大提高了判断逆变电源是否进入低功耗模式的判断精度，降低了误判断发生的可能性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

实施例一

请参阅图1，其为本发明一种逆变电源功耗监控方法的方法流程图，该方法包括以下步骤：

S101：当逆变电源的输出电流小于预设电流阈值时，关闭逆变电源的直流输入；

这里需要说明的是，预设电流阈值主要是指现有技术中可以确定逆变电源进入低功耗的一个较准确读取的门限值，任何输出电流小于这个电流值的在现有技术中都认定为进入了低功耗的工作模式或者说负载是处于轻载的工作状态。

当然，还需要说明的是，除了现有技术之外，我们也可以提高输出电流的采样精度，如采用较高模数转换分辨率的芯片、采用高采样精度与线性度的电流传感器、额外增加一路高分辨率的输出电流采样通道等。虽然这些方法可能会在一定程度上的增加了监控系统的电路成本，甚至不利于工业生产，但是，这里想要表达的是，作为判断逆变电源是否进入低功耗模式的一个先决判断条件，并不仅仅局限于现有技术中的对输出电流的采集判断方式，也可以是进一步的其他输出电流的采样方法和判断方法。

S102：判断逆变电源的直流母线电压的跌落幅度是否满足预设条件；

这里说明下使用直流母线电压判断逆变电源是否进入低功耗模式的依据。在切断直流输入后，逆变电源的直流母线电压跌落值可以达到其采样量程的数十分之一左右，也就是说，对于负载功率的变化，相对应的直流母线电压的变化更加明显，所以，相比于交流的输出电流，可以更为准确地采样。直流母线电压跌落值跟负载功率具有一定的函数关系，本技术方案的实质为利用采样较准确的直流母线电压的变化量，替代轻载时采样不准确的交流输出电流，来进行逆变器低功耗模式判断。具体方法根据具体逆变电源结构进行说明：

请参阅图2，其为本发明的一种逆变电源的系统结构图，展示了一种较为简单的逆变电源和低功耗判断模块之间的连接关系，其中，逆变电源包括直流开关、母线电容、逆变器等，当满足步骤S101中的第一判断条件后，也就是说当逆变电源的输出电流小于预设电流阈值时；可以每隔一个时间周期T，比如30秒，通过控制信号在短暂时间t内关闭逆变器前的直流开关，使得直流输入的电能无法传递到逆变电源中的母线电容上，从而发生直流母线电压的跌落现象。设母线电容容值为C，初始电压为V，一段时间t后母线电容电压的跌落值为ΔV，负载消耗功率为P_load，从母线电容到逆变器输出的损耗为P_loss，根据能量守恒公式

$\frac{1}{2}C[V^2-{(V-\mathrm{\ΔV})}^2]={\∫}_0^t(P_{\mathrm{load}}+P_{\mathrm{loss}})\mathrm{d\τ}----\left(1\right)$

在轻载时，负载功率P_load与损耗P_loss可近似为常数，损耗P_loss在电路设计调试阶段可以测量得到。式(1)可以变换得到负载功率与电容电压降落值ΔV、关断时间0的函数对应关系

$P_{\mathrm{load}}=\frac{C(2\mathrm{V\ΔV}-{\mathrm{\ΔV}}^2)}{2t}-P_{\mathrm{loss}}---\left(2\right)$

对于一个固定的负载功率P_load，对应的直流母线电压跌落时间t与跌落值ΔV的函数关系为抛物线函数。

根据式(2)，可以得到本技术方案进行低功耗模式判断的第二判断条件或者说判断逆变电源的直流母线电压的跌落幅度是否满足预设条件的两种不同的判断方法，第一种是通过跌落一定电压值所消耗的时间多少来判断，第二种是通过一定时间所跌落的电压值的大小来判断，针对这两种情况，会在实施例二和实施例三中进行详细的说明。

通过式(1)和(2)可以看出，本技术方案实现成本低，实现方法简单。不需要高精度模数转换芯片，或精密的电流传感器，或额外的采样通道，主要由程序算法实现，程序算法简单易实现。

S103：如果是，则判定逆变电源进入了低功耗模式。

当同时满足逆变电源的输出电流小于预设电流阈值和逆变电源的直流母线电压的跌落幅度满足预设条件这两个判断条件后，则判定逆变电源进入了低功耗模式。

优选的，根据逆变电源的母线电压的跌落幅度的不同，对应设定不同的低功耗模式。

由于直流母线电压跌落值的采样值占量程比例较大，因此可以根据电压跌落幅度的多寡，可以设置几个不同的低功耗档位，比如说5W档位、10W档位、20W档位等等，一旦电压跌落幅度达到该负载功率阈值的档位，便可以对应的低功耗模式。

优选的，当判定逆变电源进入低功耗模式后，停止判断逆变电源的输出电流大小。

这里需要说明的是，一旦判定逆变电源进入低功耗模式，系统将不再继续进行监控输出电流和关闭逆变电源的直流输入等操作，直到逆变电源再一次从低功耗模式切换到正常或其他工作模式后才会重新激活本技术方案的功耗监控流程。

从本实施例可以看出，首先，以判断逆变电源的输出电流是否满足预定阈值作为判断逆变电源是否进入低功耗模式的第一判断条件，在确定输出电流的大小满足低功耗标准的情况下，关闭逆变电源的直流输入。

其次，在关闭逆变电源的直流输入后，监控直流母线上的电压跌落幅度大小，由于相对于输出电流，母线电压随着负载功率的变化而变化的更加明显，而且母线电压更容易准确的采集，由此，在输出电流满足低功耗标准的情况下，进一步的将通过判断电压跌落幅度作为判断逆变电源是否进入低功耗模式的第二判断条件，只有在同时满足了第一和第二判断条件的情况下，才判定逆变电源进入了低功耗模式，由此大大提高了判断逆变电源是否进入低功耗模式的判断精度，降低了误判断发生的可能性。

实施例二

在实施例一的基础上，根据步骤S102中提到的判断逆变电源的直流母线电压的跌落幅度是否满足预设条件的两种不同的判断方法，专门针对第一种判断方法，也就是通过跌落一定电压值所消耗的时间多少来判断的方法进行详细的描述，主要是通过如下方法：

判断逆变电源的母线电压在关闭逆变电源的直流输入后跌落了第一预设电压值所用的时间是否小于第一预设时间；

需要特别注意的是，这里所述的跌落了第一预设电压值具体是指直流母线电压从A降到B的幅度，也就是A-B的差值。

相应的，当所述所用的时间小于第一预设时间时，判定逆变电源进入了低功耗模式。

这里所述的第一预设时间代表一个门限值，这个值是逆变电源在恰好还没有进入低功耗模式之前的临界工作状态下，切断直流输入后，直流母线电压跌落了第一预设电压所消耗的时间。当然，针对不同的逆变电源和不同第一预设电压，对应的第一预设时间均不同。

针对这种判断方法，还需要注意一点，虽然本实施例是以直流母线电压跌落幅度作为判断依据，但是由于电压是与功率和电流呈比例的，也可以通过比较对应的功率跌落值或电流跌落值获得相同的判断结果，这是可以通过简单的物理公式换算获得的，本发明对此并不进行限定。

现在以具体的实施方式为例，进行说明，请参阅图3，其为本发明的一种通过直流母线电压判断是否进入低功耗的方法流程图，包括：

S301：采集逆变电源的输出电流。

S302：判断采集的逆变电源的输出电流是否小于预设电流阈值。

如果是，则确定逆变电源可能处于低功耗的工作模式，进入步骤S303；

如果否，则确定逆变电源还是处于非低功耗的工作模式，继续判断采集到的输出电流。

S303：设定一个计时周期，判断是否满足计时周期，如果没有计时到设定的时间周期，则不行后续操作，重新进行输出电流的判断，如果计时到设定的时间周期，则进入步骤S304。

这里需要说明的是，设定一个时间周期，一般来说可以是30s、1分钟或量分钟之类，其作用主要是控制进行周期性的判断，因为，如果不设定计时周期，每次输出电流降到预设电流阈值以下就要进行一次切断逆变电源直流输入的操作，在不设定计时周期的情况下，一旦输出电流降低到阈值，就会切断直流输入判断电压降落幅度，如果电压降落幅度没有满足预设条件，就会随后产生多次的连续电压降落幅度的判断，直到判断进入低功耗模式或者输出电流升高到阈值以上为止，比如说，逆变电源的输出端接了一组照明设备，反应在实际的工作过程中的现象就是照明设备连续的闪烁，这样的话，会导致用户的使用性降低。当然，从理论角度上来说，即使没有设定计时周期，也不会对整个技术方案产生无法实现的影响，这一步的作用主要还是为了提高用户的体验度为目的。

S304：关闭逆变电源的直流输入。

S305：判断直流母线电压是否跌落了第一预设电压。

如果是，进入步骤S306；

如果否，则继续判断直流母线电压的跌落值。

S306：判断所用的时间是否小于第一预设时间。

如果是，进入步骤S307；

如果否，则确定逆变电源没有进入低功耗模式，进入步骤S308。

S307：判定逆变电源进入低功耗模式。

S308：重新开启逆变电源的直流输入，重新执行步骤S301。

S309：结束对逆变电源的功耗监控流程，直到逆变电源再一次从低功耗模式进入其他工作模式。

实施例三

在实施例一的基础上，根据步骤S102中提到的判断逆变电源的直流母线电压的跌落幅度是否满足预设条件的两种不同的判断方法，专门针对第二种判断方法，也就是通过一定时间所跌落的电压值的大小来判断的方法进行详细的描述，主要是通过如下方法：

判断逆变电源的母线电压在关闭逆变电源的直流输入后在第二预设时间内跌落了的电压值是否大于第二预设电压值；

需要特别注意的是，这里所述的跌落了的电压值具体是指在第二预设时间内直流母线电压从A降到B的幅度，也就是A-B的差值。

相应的，当所述跌落了的电压值大于第二预设电压值时，判断逆变电源进入了低功耗模式。

这里所述的第二预设电压值代表一个门限值，这个值是逆变电源在恰好还没有进入低功耗模式之前的临界工作状态下，切断直流输入后，直流母线电压在进过了第二预设时间后所跌落的电压值。当然，针对不同的逆变电源和不同第二预设时间，对应的第二预设电压均不同。

针对这种判断方法，还需要注意一点，虽然本实施例是以直流母线电压跌落幅度作为判断依据，但是由于电压是与功率和电流呈比例的，也可以通过比较对应的功率跌落值或电流跌落值获得相同的判断结果，这是可以通过简单的物理公式换算获得的，本发明对此并不进行限定。

现在以具体的实施方式为例，进行说明，请参阅图4，其为本发明的另一种通过直流母线电压判断是否进入低功耗的方法流程图，包括：

S401：采集逆变电源的输出电流。

S402：判断采集的逆变电源的输出电流是否小于预设电流阈值。

如果是，则确定逆变电源可能处于低功耗的工作模式，进入步骤S303；

如果否，则确定逆变电源还是处于非低功耗的工作模式，继续判断采集到的输出电流。

S403：设定一个计时周期，如果没有计时到设定的时间周期，则不行后续操作，重新进行输出电流的判断，如果计时到设定的时间周期，则进入步骤S404。

针对计时周期已经在实施例二的S303中进行了详细的描述，这里不再赘述。

S404：关闭逆变电源的直流输入。

S405：判断直流母线电压是否跌落了第二预设时间。

如果是，进入步骤S406；

如果否，则继续判断直流母线电压的跌落时间。

S406：判断所跌落的电压值是否大于第二预设电压值。

如果是，进入步骤S407；

如果否，则确定逆变电源没有进入低功耗模式，进入步骤S408。

S407：判定逆变电源进入低功耗模式。

S408：重新开启逆变电源的直流输入，重新执行步骤S401。

S409：结束对逆变电源的功耗监控流程，直到逆变电源再一次从低功耗模式进入其他工作模式。

由上述实施例可以看出，首先，以判断逆变电源的输出电流是否满足预定阈值作为判断逆变电源是否进入低功耗模式的第一判断条件，在确定输出电流的大小满足低功耗标准的情况下，关闭逆变电源的直流输入。

其次，在关闭逆变电源的直流输入后，监控直流母线上的电压跌落幅度大小，由于相对于输出电流，母线电压随着负载功率的变化而变化的更加明显，而且母线电压更容易准确的采集，由此，在输出电流满足低功耗标准的情况下，进一步的将通过判断电压跌落幅度作为判断逆变电源是否进入低功耗模式的第二判断条件，只有在同时满足了第一和第二判断条件的情况下，才判定逆变电源进入了低功耗模式，由此大大提高了判断逆变电源是否进入低功耗模式的判断精度，降低了误判断发生的可能性。

实施例四

本发明实施例还提供了一种逆变电源功耗监控装置。请参阅图5，其为本发明一种逆变电源功耗监控装置的装置结构图，包括：

关闭直流输入单元51，用于当逆变电源的输出电流小于预设电流阈值时，关闭逆变电源的直流输入；

判断母线电压跌幅单元52，用于判断逆变电源的直流母线电压的跌落幅度是否满足预设条件；

如果是，则判定逆变电源进入了低功耗模式。

优选的，所述判断母线电压跌幅单元包括判断时间子单元或判断电压值子单元：

所述判断时间子单元，用于判断逆变电源的母线电压在关闭逆变电源的直流输入后跌落了第一预设电压值所用的时间是否小于第一预设时间；

相应的，当所述所用的时间小于第一预设时间时，判定逆变电源进入了低功耗模式。

所述判断电压值子单元，用于判断逆变电源的母线电压在关闭逆变电源的直流输入后在第二预设时间内跌落了的电压值是否大于第二预设电压值；

相应的，当所述跌落了的电压值大于第二预设电压值时，判断逆变电源进入了低功耗模式。

优选的，根据逆变电源的母线电压的跌落幅度的不同，对应设定不同的低功耗模式。

优选的，当判定逆变电源进入低功耗模式后，停止判断逆变电源的输出电流大小。

由本实施例可以看出，首先，以判断逆变电源的输出电流是否满足预定阈值作为判断逆变电源是否进入低功耗模式的第一判断条件，在确定输出电流的大小满足低功耗标准的情况下，关闭逆变电源的直流输入。

其次，在关闭逆变电源的直流输入后，监控直流母线上的电压跌落幅度大小，由于相对于输出电流，母线电压随着负载功率的变化而变化的更加明显，而且母线电压更容易准确的采集，由此，在输出电流满足低功耗标准的情况下，进一步的将通过判断电压跌落幅度作为判断逆变电源是否进入低功耗模式的第二判断条件，只有在同时满足了第一和第二判断条件的情况下，才判定逆变电源进入了低功耗模式，由此大大提高了判断逆变电源是否进入低功耗模式的判断精度，降低了误判断发生的可能性。

需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上对本发明所提供的一种逆变电源功耗监控方法和装置进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种逆变电源功耗监控方法，其特征在于，包括：

当逆变电源的输出电流小于预设电流阈值时，关闭逆变电源的直流输入；

判断逆变电源的直流母线电压的跌落幅度是否满足预设条件；

如果是，则判定逆变电源进入了低功耗模式；

其中，所述判断逆变电源的直流母线电压的跌落幅度是否满足预设条件，包括：

判断逆变电源的直流母线电压在关闭逆变电源的直流输入后跌落了第一预设电压值所用的时间是否小于第一预设时间；

相应的，当所述所用的时间小于第一预设时间时，判定逆变电源进入了低功耗模式；

或者，所述判断逆变电源的直流母线电压的跌落幅度是否满足预设条件，包括：

判断逆变电源的直流母线电压在关闭逆变电源的直流输入后在第二预设时间内跌落了的电压值是否大于第二预设电压值；

相应的，当所述跌落了的电压值大于第二预设电压值时，判断逆变电源进入了低功耗模式。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据逆变电源的直流母线电压的跌落幅度的不同，对应设定不同的低功耗模式。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当判定逆变电源进入低功耗模式后，停止判断逆变电源的输出电流大小。

4.一种逆变电源功耗监控装置，其特征在于，包括：

关闭直流输入单元，用于当逆变电源的输出电流小于预设电流阈值时，关闭逆变电源的直流输入；

判断母线电压跌幅单元，用于判断逆变电源的直流母线电压的跌落幅度是否满足预设条件；

如果是，则判定逆变电源进入了低功耗模式；

其中，所述判断母线电压跌幅单元包括：

判断时间子单元，用于判断逆变电源的直流母线电压在关闭逆变电源的直流输入后跌落了第一预设电压值所用的时间是否小于第一预设时间；

相应的，当所述所用的时间小于第一预设时间时，判定逆变电源进入了低功耗模式；

或者，所述判断母线电压跌幅单元包括：

判断电压值子单元，用于判断逆变电源的直流母线电压在关闭逆变电源的直流输入后在第二预设时间内跌落了的电压值是否大于第二预设电压值；

相应的，当所述跌落了的电压值大于第二预设电压值时，判断逆变电源进入了低功耗模式。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，根据逆变电源的直流母线电压的跌落幅度的不同，对应设定不同的低功耗模式。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，当判定逆变电源进入低功耗模式后，停止判断逆变电源的输出电流大小。