CN107482893A - 一种降低逆变器待机功耗的供电装置 - Google Patents

一种降低逆变器待机功耗的供电装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种降低逆变器待机功耗的供电装置，当电源单元为逆变器待机状态下需要工作的各个单元供电时，通过延迟单元的计时为后级负载提供信息处理时间，使逆变器的控制单元在接收到需要电源单元长期工作的指令中的任意一种时，生成并输出唤醒信号；该唤醒信号触发延迟单元计时清零并停止计时，使电源单元持续供电，逆变器能够满足待机时的正常功能。当上述指令消失时，唤醒单元停止接收唤醒信号，延迟单元重新计时，并在计时达到预设时长后，由执行单元输出相应的控制信号，使电源单元进入打嗝状态、等待下一次起机供电。如此电源单元处于间歇性工作状态，进而使电源单元的后级负载也处于间歇性工作状态，大幅度降低逆变器的待机功耗。

Description

一种降低逆变器待机功耗的供电装置
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种降低逆变器待机功耗的供电装置。
背景技术
在光伏发电领域内，由于夜晚时光伏组件无法发电，逆变器将会进入待机状态，但为了满足夜间PID修复和电网的调度等需求，待机状态下逆变器的控制系统及通讯模块需要工作供电，此时逆变器整机所产生的损耗即为逆变器夜间待机功耗。
为了降低逆变器的待机功耗，现有技术中通常采用增加一个夜间辅助电源B单独从交流取电，或者，采用低功耗电源芯片，作为夜间辅助电源，其后级负载可仅为控制系统、通信模块及液晶显示屏等。区别于白天并网时从直流取电的辅助电源A，夜间辅助电源的后级负载不包含功耗较大的驱动、风扇以及继电器等模块。
然而，虽然少了驱动、风扇等模块的静态功耗，但是上述夜间辅助电源，其自身损耗以及后级负载(控制系统、通信模块及液晶显示模块)损耗一般保持在几瓦到十几瓦左右，使得逆变器整机的待机功耗仍然较高。
发明内容
本发明提供一种降低逆变器待机功耗的供电装置，以解决现有技术中待机功耗较高的问题。
为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：
一种降低逆变器待机功耗的供电装置，包括：
电源单元，用于根据接收的控制信号，周期性将交流电转换为直流电并分别为逆变器待机状态下需要工作的各个单元供电；
执行单元，用于根据接收的开关信号，生成并输出所述控制信号；
延迟单元，用于周期性计时，并在所述电源单元处于工作状态且计时达到预设时长后，输出相应的开关信号，以通过所述控制信号使所述电源单元停止工作；
唤醒单元，用于在所述电源单元处于工作状态时，根据接收的唤醒信号，触发所述延迟单元计时清零并停止计时，使所述电源单元保持工作状态；并在停止接收所述唤醒信号后使所述延迟单元重新计时；所述唤醒信号为所述逆变器的控制单元在接收到需要所述电源单元长期工作的指令中的任意一种时生成并输出的信号。
优选的，所述电源单元包括：电源芯片和功率变换模块；
所述逆变器的交流侧依次通过整流桥和电阻与所述电源芯片的供电端相连；
所述电源芯片的反馈控制端接收所述控制信号；
所述电源芯片的输出端与所述功率变换模块的控制端相连；
所述功率变换模块的输入端接收交流电；
所述功率变换模块的输出端与所述逆变器待机状态下需要工作的单元的供电端相连。
优选的，所述功率变换模块为隔离反激式拓扑、隔离正激式拓扑或者非隔离升压拓扑中的任意一种。
优选的，所述执行单元包括：光耦和第一电阻；
所述光耦的原边接收所述开关信号，所述光耦的副边集电极通过所述第一电阻输出所述控制信号，所述光耦的副边发射极接地。
优选的，所述延迟单元为：RC电路或者555定时器；其中：
所述RC电路或者555定时器的输入端接收直流电；
所述RC电路或者555定时器的输出端输出所述开关信号。
优选的，所述唤醒单元包括：继电器及二极管；其中：
所述继电器的线圈与所述二极管的阴极的连接点接收所述唤醒信号；
所述继电器的线圈与所述二极管的阳极的连接点、所述延迟单元的输出端负极及所述继电器的一个常闭触点，均与直流公共端相连；
所述继电器的另一个常闭触点与所述执行单元的输入端负极相连；所述执行单元的输入端正极与所述延迟单元的输出端正极相连。
优选的，所述逆变器待机状态下需要工作的各个单元包括：所述控制单元、通信单元及液晶单元；
所述控制单元分别与所述通信单元、所述液晶单元及采样单元相连。
优选的，所述指令包括：所述通信单元转发的电网调度指令，所述液晶单元输出的液晶屏人工操作指令，及根据所述采样单元的输出信号而生成的PID修复指令。
本发明提供的降低逆变器待机功耗的供电装置，当电源单元处于将交流电转换为直流电并分别为逆变器待机状态下需要工作的各个单元供电的工作状态时，通过延迟单元的计时为后级负载提供信息处理时间，使逆变器的控制单元在接收到需要电源单元长期工作的指令中的任意一种时，生成并输出唤醒信号；该唤醒信号触发延迟单元计时清零并停止计时，使电源单元持续供电，逆变器能够满足待机时的正常功能。当上述指令消失时，唤醒单元停止接收唤醒信号，延迟单元重新计时，并在计时达到预设时长后，由执行单元输出相应的控制信号，使电源单元进入打嗝状态、等待下一次起机供电。如此电源单元处于间歇性工作状态，进而使电源单元的后级负载也处于间歇性工作状态，大幅度降低逆变器的待机功耗。
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降低逆变器待机功耗的供电装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的降低逆变器待机功耗的供电装置的电路示意图；
图3是本发明实施例提供的降低逆变器待机功耗的供电装置的信号波形图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明提供一种降低逆变器待机功耗的供电装置，以解决现有技术中待机功耗较高的问题。
具体的，该降低逆变器待机功耗的供电装置，参见图1，包括：
电源单元101，输入端与电网相连，输出端与逆变器待机状态下需要工作的各个单元相连；
执行单元102，输出端输出控制信号至电源单元101的控制端；
延迟单元103，输出端正极与执行单元102的输入端正极相连；
唤醒单元104，控制端与逆变器的控制单元相连，输入端与延迟单元103的输出端负极及直流公共端相连，输出端与执行单元102的输入端负极相连。
具体的实际应用中，该逆变器待机状态下需要工作的各个单元，即电源单元101的后级负载包括：控制单元、通信单元及液晶单元；还可以包括其他单元，此次不做具体限定，视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
控制单元分别与通信单元、液晶单元及采样单元相连；
该控制单元为MCU(Microcontroller Unit，单片机)，比如ARM；该通信单元为RS485或PLC；此处均不做具体限定，视其具体由于环境而定，均在本申请的保护范围内。
具体的工作原理为：
电源单元101用于根据接收的控制信号，周期性将交流电转换为直流电并分别为逆变器待机状态下需要工作的各个单元供电；执行单元102用于根据接收的开关信号，生成并输出控制信号；延迟单元103用于周期性计时，并在电源单元101处于工作状态且计时达到预设时长后，输出相应的开关信号，以通过控制信号使电源单元101停止工作；唤醒单元104用于在电源单元101处于工作状态时，根据接收的唤醒信号，在停止接收唤醒信号后使延迟单元103重新计时；唤醒信号为逆变器的控制单元在接收到需要电源单元101长期工作的指令中的任意一种时生成并输出的信号。该指令包括：通信单元转发的电网调度指令，液晶单元输出的液晶屏人工操作指令，及根据采样单元的输出信号而生成的PID修复指令。
参见图1，当逆变器处于夜间待机状态时，由电网给电源单元101供电，电源单元101上电工作后为后级负载控制单元、通信单元以及液晶单元供电。其中，控制单元与通信单元进行信号传输，通过通信单元接受上级云端的电网调度等指令；控制单元与液晶单元进行信号传输，通过液晶单元接受现场输入的液晶屏人工操作指令；控制单元还通过采样单元接收采样PV电压等信号，判定是否需要进行PID修复等功能。以上电网调度指令、液晶屏人工操作指令以及PID修复指令均为逆变器的外部唤醒指令，也即需要电源单元101长期工作的指令。
一般情况下，若无上述外部唤醒指令，电源单元101会在延迟单元103计时到预设时长Td后，输出相应的开关信号，以通过控制信号使电源单元101停止工作而进入打嗝保护状态，等待下一次电源上电起机。在预设时长Td内，若控制单元检测到上述外部唤醒指令，则给唤醒单元104发出唤醒信号，唤醒单元104被唤醒的同时，触发延迟单元103计时清零并停止计时，进而控制电源单元101为后级负载持续供电。待外部唤醒指令消失，唤醒单元104停止接收唤醒信号后，延迟单元103重新开始计时，并在计时到预设时长Td后，由执行单元102输出相应的控制信号，控制电源单元101进入打嗝保护状态。
值得注意的是，在电源单元101打嗝保护期间，控制单元无供电电源因此无法检测到外部唤醒指令，此时外部唤醒指令会被忽略，只有等到电源单元101工作期间再次接收该外部唤醒指令才能实现相应操作。而在夜间待机状态，考虑到夜间逆变器的实际使用情况，逆变器无需并网发电，调度等需求对实时性要求并不高，控制单元等间歇性工作也不会影响客户正常使用。
本实施例提供的该降低逆变器待机功耗的供电装置，逆变器在夜间待机时，其直流电源无需工作，而电源单元101多处于打嗝保护状态，其自身功耗明显降低。同时，后级负载如控制等单元间歇性工作，负载功耗也明显降低。解决了现有技术待机功耗较高的问题。
本发明另一实施例还提供了一种具体的降低逆变器待机功耗的供电装置，在上述实施例及图1的基础之上，优选的，参见图2，电源单元101包括：电源芯片和功率变换模块；
逆变器的交流侧依次通过整流桥和电阻与电源芯片的供电端相连；
电源芯片的反馈控制端(比如CTRL引脚、COMP引脚或者FB引脚等)接收控制信号；
电源芯片的输出端与功率变换模块的控制端相连；
功率变换模块的输入端接收交流电；
功率变换模块的输出端与逆变器待机状态下需要工作的单元的供电端相连。
优选的，该功率变换模块为隔离反激式拓扑(参见图2)、隔离正激式拓扑或者非隔离升压拓扑中的任意一种。并不一定限定于此，还可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
优选的，参见图2，执行单元102包括：光耦和第一电阻R1；
光耦的原边接收开关信号，光耦的副边集电极通过第一电阻R1输出控制信号，光耦的副边发射极接地。
优选的，延迟单元103为：RC电路(参见图2)或者555定时器；其中：
RC电路或者555定时器的输入端接收直流电；
RC电路或者555定时器的输出端输出开关信号。
优选的，参见图2，唤醒单元104包括：继电器及二极管；其中：
继电器的线圈与二极管的阴极的连接点接收唤醒信号；
继电器的线圈与二极管的阳极的连接点、延迟单元103的输出端负极及继电器的一个常闭触点，均与直流公共端相连；
继电器的另一个常闭触点与执行单元102的输入端负极相连；执行单元102的输入端正极与延迟单元103的输出端正极相连。
具体的工作原理为：
参见图2和图3，电源单元101在电网供电时，于t1时刻起机成功，输出电压Vo1至Von建立。
经过延迟单元103后，延迟时间为预设时长T延迟，t2时刻电压Vo1(也可以是其他电压，此处不做具体限定)给光耦原边供电。具体的实际应用中，唤醒单元103中的继电器采用常闭触电作为开关，此时光耦原边二极管导通，光耦副边下拉电源芯片的CTRL引脚，使电源单元101进入打嗝保护状态。
电源单元101经过打嗝时间T打嗝后，t3时刻再次起机，并于t4时刻再次进入打嗝保护状态。t5时刻，云端下发电网调度指令或者现场人工手动触摸液晶屏，此时电源单元101处于打嗝状态，控制单元无供电不工作，逆变器暂时无法响应。t6时刻电源单元101再次起机，等到t7时刻，云端再次发调度指令或者现场人工手动触摸液晶屏，此时电源单元101处于正常工作状态(t7-t6<T延迟)，控制单元有供电能够工作，以及时响应并发出唤醒信号Von给唤醒单元103。唤醒单元103收到唤醒信号Von为高电平，继电器的常闭触点断开连接，光耦原边二极管不导通，光耦副边无法下拉电源芯片的CTRL引脚，电源单元101一直处于工作状态。
t8时刻，云端不再次发送调度指令或者现场人工不再手动触摸液晶屏，控制单元输出的唤醒信号Von为低电平。继电器的常闭触点恢复导通，光耦原边二极管导通，光耦副边下拉电源芯片的CTRL引脚，使电源单元101再次进入打嗝保护状态。
该降低逆变器待机功耗的供电装置，在现有技术的方案上仅增加少数器件即可实现上述功能，成本低廉。
其余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 (8)

1.一种降低逆变器待机功耗的供电装置，其特征在于，包括：
电源单元，用于根据接收的控制信号，周期性将交流电转换为直流电并分别为逆变器待机状态下需要工作的各个单元供电；
执行单元，用于根据接收的开关信号，生成并输出所述控制信号；
延迟单元，用于周期性计时，并在所述电源单元处于工作状态且计时达到预设时长后，输出相应的开关信号，以通过所述控制信号使所述电源单元停止工作；
唤醒单元，用于在所述电源单元处于工作状态时，根据接收的唤醒信号，触发所述延迟单元计时清零并停止计时，使所述电源单元保持工作状态；并在停止接收所述唤醒信号后使所述延迟单元重新计时；所述唤醒信号为所述逆变器的控制单元在接收到需要所述电源单元长期工作的指令中的任意一种时生成并输出的信号。
2.根据权利要求1所述的降低逆变器待机功耗的供电装置，其特征在于，所述电源单元包括：电源芯片和功率变换模块；
所述逆变器的交流侧依次通过整流桥和电阻与所述电源芯片的供电端相连；
所述电源芯片的反馈控制端接收所述控制信号；
所述电源芯片的输出端与所述功率变换模块的控制端相连；
所述功率变换模块的输入端接收交流电；
所述功率变换模块的输出端与所述逆变器待机状态下需要工作的单元的供电端相连。
3.根据权利要求2所述的降低逆变器待机功耗的供电装置，其特征在于，所述功率变换模块为隔离反激式拓扑、隔离正激式拓扑或者非隔离升压拓扑中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的降低逆变器待机功耗的供电装置，其特征在于，所述执行单元包括：光耦和第一电阻；
所述光耦的原边接收所述开关信号，所述光耦的副边集电极通过所述第一电阻输出所述控制信号，所述光耦的副边发射极接地。
5.根据权利要求1所述的降低逆变器待机功耗的供电装置，其特征在于，所述延迟单元为：RC电路或者555定时器；其中：
所述RC电路或者555定时器的输入端接收直流电；
所述RC电路或者555定时器的输出端输出所述开关信号。
6.根据权利要求1所述的降低逆变器待机功耗的供电装置，其特征在于，所述唤醒单元包括：继电器及二极管；其中：
所述继电器的线圈与所述二极管的阴极的连接点接收所述唤醒信号；
所述继电器的线圈与所述二极管的阳极的连接点、所述延迟单元的输出端负极及所述继电器的一个常闭触点，均与直流公共端相连；
所述继电器的另一个常闭触点与所述执行单元的输入端负极相连；所述执行单元的输入端正极与所述延迟单元的输出端正极相连。
7.根据权利要求1至6任一所述的降低逆变器待机功耗的供电装置，其特征在于，所述逆变器待机状态下需要工作的各个单元包括：所述控制单元、通信单元及液晶单元；
所述控制单元分别与所述通信单元、所述液晶单元及采样单元相连。
8.根据权利要求7所述的降低逆变器待机功耗的供电装置，其特征在于，所述指令包括：所述通信单元转发的电网调度指令，所述液晶单元输出的液晶屏人工操作指令，及根据所述采样单元的输出信号而生成的PID修复指令。
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