CN106383263A - 一种离网逆变器负载检测方法及控制器 - Google Patents

一种离网逆变器负载检测方法及控制器 Download PDF

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Abstract

本发明提供的所述离网逆变器负载检测方法及控制器，在不使用霍尔传感器的情况下，通过检测逆变器直流电压在不同周期内的变化，经过与阈值的比较和判断后，来间接检测所带负载是否为半波整流性负载，从而在不增加成本的基础上实现逆变器所带负载类型的检测。

Description

一种离网逆变器负载检测方法及控制器
技术领域
本发明涉及逆变器负载检测技术领域，特别涉及一种离网逆变器负载检测方法及控制器。
背景技术
工频离网逆变器负载类型分为阻性负载、感性负载和容性负载，目前市场上很多家用电器都是整流性的容性负载，而整流性负载又分为半波整流负载和全波整流负载，其中，全波整流是在每一个半周期内都有电流，而半波整流是隔半个周期才有电流。
工频型离网逆变器采用先逆变后工频隔离升压，如果带全波整流负载，其变压器可以正常去磁；然而若带半波整流负载，其变压器不但不能去磁，反而会工作在饱和区间，导致变压器饱和，电流非常大，将会烧毁逆变器的功率器件。现有技术中的通常做法是在检测到带半波整流负载的情况下，及时关掉逆变器，防止逆变器烧毁。对于逆变器所带负载的检测一般采用霍尔元件来实现，能够检测到半波整流情况，以及时关掉逆变器，避免烧毁。
然而小功率逆变器由于成本的原因，无法使用昂贵的霍尔元件，只能使用成本低的交流互感器作为电流检测器件；但是，由于交流互感器具有隔直作用，无法检测不对称电流波形，即无法检测到半波整流的负载情况，因此在该情况下将会导致检测失真，无法做到有效保护，进而无法该情况下逆变器的损坏。
发明内容
本发明提供一种离网逆变器负载检测方法及控制器，以提供一种低成本的逆变器所带负载检测方案。
为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：
一种离网逆变器负载检测方法，包括：
接收检测得到的逆变器的直流电压信号；
获取所述直流电压信号中第一周期内第一预设电压值所对应的第一时间点；
计算得到第二时间点；所述第二时间点为所述第一时间点与0.5个周期时长或者1.5个周期时长的和；
获取所述直流电压信号在第二周期内的所述第二时间点所对应的第二电压值；
计算得到所述第一预设电压值与第二电压值之间差值的绝对值；
判断所述绝对值是否大于阈值；
若所述绝对值大于所述阈值，则输出关断逆变器的保护信号。
优选的，所述获取所述直流电压信号中第一周期内第一预设电压值所对应的第一时间点，包括：
获取所述直流电压信号中所述第一周期前半周期内的最低电压值所对应的第一时间点TA；
获取所述直流电压信号中所述第一周期后半周期内的最低电压值所对应的第一时间点TB。
优选的，所述计算得到第二时间点，包括：
根据TB1＝TB+T÷2，计算得到第二时间点TB1；
根据TA1＝TA+T×3÷2，计算得到第二时间点TA1；
其中，T为一个周期时长。
优选的，所述计算得到所述第一预设电压值与第二电压值之间差值的绝对值，包括：
根据UA11＝|UA-UA1|，计算得到第一差值的绝对值UA11；
根据UB11＝|UB-UB1|，计算得到第二差值的绝对值UB11；
其中，UA和UB为所述第一预设电压值，UA1和UB1为所述第二电压值；UA为所述直流电压信号中所述第一周期前半周期内的最低电压值，UB为所述直流电压信号中所述第一周期后半周期内的最低电压值，UA1为所述直流电压信号在第二周期内的第二时间点TA1所对应的第二电压值，UB1为所述直流电压信号在第二周期内的第二时间点TB1所对应的第二电压值。
优选的，所述判断所述绝对值是否大于阈值，包括：
判断所述第一差值的绝对值UA11与所述第二差值的绝对值UB11是否均大于所述阈值。
一种控制器，用于对离网逆变器进行负载检测，包括：
信号接收单元，用于接收检测得到的逆变器的直流电压信号；
第一获取单元，用于获取所述直流电压信号中第一周期内第一预设电压值所对应的第一时间点；
第一计算单元，用于计算得到第二时间点；所述第二时间点为所述第一时间点与0.5个周期时长或者1.5个周期时长的和；
第二获取单元，用于获取所述直流电压信号在第二周期内的所述第二时间点所对应的第二电压值；
第二计算单元，用于计算得到所述第一预设电压值与第二电压值之间差值的绝对值；
判断单元，用于判断所述绝对值是否大于阈值；
保护输出单元，用于若所述绝对值大于所述阈值，则输出关断逆变器的保护信号。
优选的，所述第一获取单元用于获取所述直流电压信号中第一周期内第一预设电压值所对应的第一时间点时，具体用于：
获取所述直流电压信号中所述第一周期前半周期内的最低电压值所对应的第一时间点TA；
获取所述直流电压信号中所述第一周期后半周期内的最低电压值所对应的第一时间点TB。
优选的，所述第一计算单元用于计算得到第二时间点时，具体用于：
根据TB1＝TB+T÷2，计算得到第二时间点TB1；
根据TA1＝TA+T×3÷2，计算得到第二时间点TA1；
其中，T为一个周期时长。
优选的，所述第二计算单元用于计算得到所述第一预设电压值与第二电压值之间差值的绝对值时，具体用于：
根据UA11＝|UA-UA1|，计算得到第一差值的绝对值UA11；
根据UB11＝|UB-UB1|，计算得到第二差值的绝对值UB11；
其中，UA和UB为所述第一预设电压值，UA1和UB1为所述第二电压值；UA为所述直流电压信号中所述第一周期前半周期内的最低电压值，UB为所述直流电压信号中所述第一周期后半周期内的最低电压值，UA1为所述直流电压信号在第二周期内的第二时间点TA1所对应的第二电压值，UB1为所述直流电压信号在第二周期内的第二时间点TB1所对应的第二电压值。
优选的，所述判断单元用于判断所述绝对值是否大于阈值时，具体用于：
判断所述第一差值的绝对值UA11与所述第二差值的绝对值UB11是否均大于所述阈值。
本发明提供的所述离网逆变器负载检测方法，在不使用霍尔传感器的情况下，通过检测逆变器直流电压在不同周期内的变化，经过与阈值的比较和判断后，来间接检测所带负载是否为半波整流性负载，从而在不增加成本的基础上实现逆变器所带负载类型的检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，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，下面描述内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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的离网逆变器负载检测方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的逆变器的连接结构图；
图3是本发明实施例提供的逆变器的信号波形图；
图4是本发明另一实施例提供的控制器的结构示意图。
具体实施方式
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的具体实施方式做详细的说明。
本发明提供一种离网逆变器负载检测方法，以提供一种低成本的逆变器所带负载检测方案。
具体的，所述离网逆变器负载检测方法，如图1所示，包括：
S101、接收检测得到的逆变器的直流电压信号；
以图2为例进行说明，该逆变器包括直流输入平波电容E、逆变电路(全桥电路，将直流电力转换为交流电力)、工频升压变压器T1(将低压交流电压升为高压交流电压)、滤波电路(LC滤波，滤除SPWM波形中的高频分量)以及负载电流检测互感器T2(以变压器方式来感应电流并送到电流检测电路，变压器感应方式有隔直功能，只能通过交流信号)；假设逆变器所带负载为半波整流性的纯阻性负载，图3所示为该情况下逆变器的主要波形图；其中，第一个波形为逆变输出电压UZ，一个对称的正弦波电压波形，周期为T；第二个波形为负载电流iZ，可以看出只在其正半波(或负半波)有电流，其负半波(或正半波)电流几乎为零；第三个波形为变压器T1的电流iT1，可以看出其正半波为正常正弦电流波形，其负半波为变压器饱和电流，电流非常大，其会影响逆变器的直流电压Udc的波形；第四个波形为逆变器的直流电压Udc，可以看出受到变压器饱和电流的影响，逆变器的直流电压Udc波形不对称。
而假设逆变器所带负载为正常对称负载的话，逆变器的直流电压Udc波形应该是完全对称的，以下步骤将根据逆变器的直流电压Udc波形的差异来判断逆变器的负载是对称的全波整流负载，还是不对称的半波整流负载。
S102、获取所述直流电压信号中第一周期内第一预设电压值所对应的第一时间点；
优选的，参见图3，步骤S102具体包括：
获取所述直流电压信号中所述第一周期前半周期内的最低电压值所对应的第一时间点TA；
获取所述直流电压信号中所述第一周期后半周期内的最低电压值所对应的第一时间点TB。
具体的，假定逆变器输出频率为50赫兹，也即一个周期时长为20毫秒。参见图3，在第一个10毫秒的半周期里，根据逆变器的直流电压Udc的最低电压值UA，获取对应的第一时间点TA；接着在第二个10毫秒的半周期里，根据逆变器的直流电压Udc的最低电压值UB，获取对应的第一时间点TB。
S103、计算得到第二时间点；所述第二时间点为所述第一时间点与0.5个周期时长或者1.5个周期时长的和；
优选的，参见图3，步骤S103具体包括：
根据TB1＝TB+T÷2，计算得到第二时间点TB1；
根据TA1＝TA+T×3÷2，计算得到第二时间点TA1；
其中，T为一个周期时长，也即上文提到的20毫秒。
步骤S103在第二个周期的前半周期里，分别根据TB1＝TB+T÷2＝(TB+10)毫秒，TA1＝TA+T×3÷2＝(TA+30)毫秒计算得到相应的第二时间点。
S104、获取所述直流电压信号在第二周期内的所述第二时间点所对应的第二电压值；
具体的，参见图3，步骤S104将会根据第二时间点TA1与TB1得到：所述直流电压信号在第二周期内的第二时间点TA1所对应的第二电压值UA1，及所述直流电压信号在第二周期内的第二时间点TB1所对应的第二电压值UB1。
S105、计算得到所述第一预设电压值与第二电压值之间差值的绝对值；
根据UA11＝|UA-UA1|，计算得到第一差值的绝对值UA11；
根据UB11＝|UB-UB1|，计算得到第二差值的绝对值UB11；
其中，UA和UB为所述第一预设电压值，UA1和UB1为所述第二电压值；UA为所述直流电压信号中所述第一周期前半周期内的最低电压值，UB为所述直流电压信号中所述第一周期后半周期内的最低电压值，UA1为所述直流电压信号在第二周期内的第二时间点TA1所对应的第二电压值，UB1为所述直流电压信号在第二周期内的第二时间点TB1所对应的第二电压值。
S106、判断所述绝对值是否大于阈值；
判断所述第一差值的绝对值UA11与所述第二差值的绝对值UB11是否均大于所述阈值。
如果逆变器所带负载为全波整流性负载，即对称性负载，则两个绝对值UA11、UB11近似为零；而如果逆变器所带负载为半波对称负载，则两个绝对值UA11和UB11是大于零的，而且随着半波负载电流增加而增加。
因此，若所述绝对值大于所述阈值，则执行步骤S107；
S107、输出关断逆变器的保护信号。
绝对值UA11或UB11大于阈值时，就认为此时的负载是半波整流负载，应该执行步骤S107，立刻关掉逆变器，以免机器损坏。当然绝对值UA11和UB11均低于阈值时，逆变器依然正常工作。
值得说明的是，上文中提到的第一周期和第二周期并不限定为检测得到的逆变器的直流电压信号的某个周期，可以根据实际情况进行选定；为了避免误判断，在具体的实际应用中，还可以计算多个不同周期的对应电压值的差值绝对值，并进行多次比较，以得到更为准确的判断结果。
本实施例提供的所述离网逆变器负载检测方法，在不使用霍尔传感器的情况下，通过检测逆变器直流电压在不同周期内的变化，经过与阈值的比较和判断后，来间接检测所带负载是否为半波整流性负载，从而在不增加成本的基础上实现逆变器所带负载类型的检测。
本发明另一实施例还提供了一种控制器，用于对离网逆变器进行负载检测，该控制器参见图4，包括：信号接收单元101、第一获取单元102、第一计算单元103、第二获取单元104、第二计算单元105、判断单元106及保护输出单元107；其中：
信号接收单元101用于接收检测得到的逆变器的直流电压信号；
第一获取单元102用于获取所述直流电压信号中第一周期内第一预设电压值所对应的第一时间点；
第一计算单元103用于计算得到第二时间点；所述第二时间点为所述第一时间点与0.5个周期时长或者1.5个周期时长的和；
第二获取单元104用于获取所述直流电压信号在第二周期内的所述第二时间点所对应的第二电压值；
第二计算单元105用于计算得到所述第一预设电压值与第二电压值之间差值的绝对值；
判断单元106用于判断所述绝对值是否大于阈值；
保护输出单元107用于若所述绝对值大于所述阈值，则输出关断逆变器的保护信号。
优选的，第一获取单元102用于获取所述直流电压信号中第一周期内第一预设电压值所对应的第一时间点时，具体用于：
获取所述直流电压信号中所述第一周期前半周期内的最低电压值所对应的第一时间点TA；
获取所述直流电压信号中所述第一周期后半周期内的最低电压值所对应的第一时间点TB。
优选的，第一计算单元103用于计算得到第二时间点时，具体用于：
根据TB1＝TB+T÷2，计算得到第二时间点TB1；
根据TA1＝TA+T×3÷2，计算得到第二时间点TA1；
其中，T为一个周期时长。
优选的，第二计算单元105用于计算得到所述第一预设电压值与第二电压值之间差值的绝对值时，具体用于：
根据UA11＝|UA-UA1|，计算得到第一差值的绝对值UA11；
根据UB11＝|UB-UB1|，计算得到第二差值的绝对值UB11；
其中，UA和UB为所述第一预设电压值，UA1和UB1为所述第二电压值；UA为所述直流电压信号中所述第一周期前半周期内的最低电压值，UB为所述直流电压信号中所述第一周期后半周期内的最低电压值，UA1为所述直流电压信号在第二周期内的第二时间点TA1所对应的第二电压值，UB1为所述直流电压信号在第二周期内的第二时间点TB1所对应的第二电压值。
优选的，判断单元106用于判断所述绝对值是否大于阈值时，具体用于：
判断所述第一差值的绝对值UA11与所述第二差值的绝对值UB11是否均大于所述阈值。
本实施例提供的所述控制器，在不使用霍尔传感器的情况下，通过检测逆变器直流电压在不同周期内的变化，经过与阈值的比较和判断后，来间接检测所带负载是否为半波整流性负载，从而在不增加成本的基础上实现逆变器所带负载类型的检测。
具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种离网逆变器负载检测方法，其特征在于，包括：
接收检测得到的逆变器的直流电压信号；
获取所述直流电压信号中第一周期内第一预设电压值所对应的第一时间点；
计算得到第二时间点；所述第二时间点为所述第一时间点与0.5个周期时长或者1.5个周期时长的和；
获取所述直流电压信号在第二周期内的所述第二时间点所对应的第二电压值；
计算得到所述第一预设电压值与第二电压值之间差值的绝对值；
判断所述绝对值是否大于阈值；
若所述绝对值大于所述阈值，则输出关断逆变器的保护信号。
2.根据权利要求1所述的离网逆变器负载检测方法，其特征在于，所述获取所述直流电压信号中第一周期内第一预设电压值所对应的第一时间点，包括：
获取所述直流电压信号中所述第一周期前半周期内的最低电压值所对应的第一时间点TA；
获取所述直流电压信号中所述第一周期后半周期内的最低电压值所对应的第一时间点TB。
3.根据权利要求2所述的离网逆变器负载检测方法，其特征在于，所述计算得到第二时间点，包括：
根据TB1＝TB+T÷2，计算得到第二时间点TB1；
根据TA1＝TA+T×3÷2，计算得到第二时间点TA1；
其中，T为一个周期时长。
4.根据权利要求3所述的离网逆变器负载检测方法，其特征在于，所述计算得到所述第一预设电压值与第二电压值之间差值的绝对值，包括：
根据UA11＝|UA-UA1|，计算得到第一差值的绝对值UA11；
根据UB11＝|UB-UB1|，计算得到第二差值的绝对值UB11；
其中，UA和UB为所述第一预设电压值，UA1和UB1为所述第二电压值；UA为所述直流电压信号中所述第一周期前半周期内的最低电压值，UB为所述直流电压信号中所述第一周期后半周期内的最低电压值，UA1为所述直流电压信号在第二周期内的第二时间点TA1所对应的第二电压值，UB1为所述直流电压信号在第二周期内的第二时间点TB1所对应的第二电压值。
5.根据权利要求4所述的离网逆变器负载检测方法，其特征在于，所述判断所述绝对值是否大于阈值，包括：
判断所述第一差值的绝对值UA11与所述第二差值的绝对值UB11是否均大于所述阈值。
6.一种控制器，其特征在于，用于对离网逆变器进行负载检测，包括：
信号接收单元，用于接收检测得到的逆变器的直流电压信号；
第一获取单元，用于获取所述直流电压信号中第一周期内第一预设电压值所对应的第一时间点；
第一计算单元，用于计算得到第二时间点；所述第二时间点为所述第一时间点与0.5个周期时长或者1.5个周期时长的和；
第二获取单元，用于获取所述直流电压信号在第二周期内的所述第二时间点所对应的第二电压值；
第二计算单元，用于计算得到所述第一预设电压值与第二电压值之间差值的绝对值；
判断单元，用于判断所述绝对值是否大于阈值；
保护输出单元，用于若所述绝对值大于所述阈值，则输出关断逆变器的保护信号。
7.根据权利要求6所述的控制器，其特征在于，所述第一获取单元用于获取所述直流电压信号中第一周期内第一预设电压值所对应的第一时间点时，具体用于：
获取所述直流电压信号中所述第一周期前半周期内的最低电压值所对应的第一时间点TA；
获取所述直流电压信号中所述第一周期后半周期内的最低电压值所对应的第一时间点TB。
8.根据权利要求7所述的控制器，其特征在于，所述第一计算单元用于计算得到第二时间点时，具体用于：
根据TB1＝TB+T÷2，计算得到第二时间点TB1；
根据TA1＝TA+T×3÷2，计算得到第二时间点TA1；
其中，T为一个周期时长。
9.根据权利要求8所述的控制器，其特征在于，所述第二计算单元用于计算得到所述第一预设电压值与第二电压值之间差值的绝对值时，具体用于：
根据UA11＝|UA-UA1|，计算得到第一差值的绝对值UA11；
根据UB11＝|UB-UB1|，计算得到第二差值的绝对值UB11；
其中，UA和UB为所述第一预设电压值，UA1和UB1为所述第二电压值；UA为所述直流电压信号中所述第一周期前半周期内的最低电压值，UB为所述直流电压信号中所述第一周期后半周期内的最低电压值，UA1为所述直流电压信号在第二周期内的第二时间点TA1所对应的第二电压值，UB1为所述直流电压信号在第二周期内的第二时间点TB1所对应的第二电压值。
10.根据权利要求9所述的离网逆变器负载检测方法，其特征在于，所述判断单元用于判断所述绝对值是否大于阈值时，具体用于：
判断所述第一差值的绝对值UA11与所述第二差值的绝对值UB11是否均大于所述阈值。
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