CN107888063A - 一种提高逆变器的输出电流峰值系数方法及装置 - Google Patents

一种提高逆变器的输出电流峰值系数方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种提高逆变器的输出电流峰值系数的方法,包括如下步骤:1)判断逆变器的输出电流峰值Ip是否已经达到预设的逆变器限流值Iset,若是则转入步骤2,若否则持续执行步骤1;2)比较逆变器的温度Tc和限流调节温度阀值Tmax的大小;所述限流调节温度阀值Tmax是指,预设的逆变器限流值Iset所对应的逆变器温度;当逆变器的温度Tc高于Tmax时,逆变管IGBT的集电极所能承受的最大电流Icmax小于所述预设的逆变器限流值;当Tc<Tmax时,将所述预设的逆变器限流值Iset调高;当Tc≥Tmax时,所述预设的逆变器限流值Iset保持不变。本发明还提供了一种提高逆变器的输出电流峰值系数的装置。

Description

一种提高逆变器的输出电流峰值系数方法及装置
技术领域
本发明涉及逆变器,尤其涉及提高逆变器的输出电流峰值系数的方法及装置。
背景技术
输出电流峰值系数FA是逆变器的基本指标,该指标要求输出电流峰值系数FA≥3,其定义为:UPS在正常工作方式下,输出接非线性负载,并使UPS达到额定输出容量,调节非线性负载峰值电流,并保持UPS的输出额定容量,用电力谐波分析仪测量UPS输出电流的峰值IP和有效值IA,输出电流峰值系数FA=IP/IA。输出电流峰值系数是衡量UPS带非线性负载能力的一个指标,如果设计过程中按FA=3设计,那么当逆变器带动FA=3的非线性负载过载时、或者当逆变器带动FA>3的非线性负载时,就会出现逆变器输出限流的现象;逆变器输出限流就会影响逆变器输出电压的波形质量,甚至因为限流动作导致逆变管或者变压器的温度快速上升。
逆变器限流的设置是为了保护逆变管IGBT,保证在最极端的条件下(比如高温、过载、非线性负载、冲击、短路等状态下)逆变管不至于因为载流不够而造成损坏;但是逆变管IGBT的集电极电流Ic还和IGBT外壳温度Tc有关,通常每份IGBT的规格书都会有集电极电流Ic和外壳温度Tc的曲线关系;同时在带载相同的条件下,环境温度的差异直接影响IGBT的温度外壳温度,环境温度0度和环境温度40度对IGBT集电极电流Ic的影响是很大的。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题是提供一种提高逆变器的输出电流峰值系数的方法和装置,当逆变器带动FA=3的非线性负载过载时或者当逆变器带动FA>3的非线性负载时,不会过早出现逆变器输出限流的现象。
为了解决上述的技术问题,本发明提供了一种提高逆变器的输出电流峰值系数的方法,包括如下步骤:
1)判断逆变器的输出电流峰值Ip是否已经达到预设的逆变器限流值Iset,若是则转入步骤2,若否则持续执行步骤1;
2)比较逆变器的温度Tc和限流调节温度阀值Tmax的大小;所述限流调节温度阀值Tmax是指,预设的逆变器限流值Iset所对应的逆变器温度;当逆变器的当前温度Tc高于Tmax时,逆变管IGBT的集电极所能承受的最大电流Icmax小于所述预设的逆变器限流值;
当Tc<Tmax时,将所述预设的逆变器限流值Iset调高;当Tc≥Tmax时,所述预设的逆变器限流值Iset保持不变。
在一较佳实施例中:所述步骤1中,还包括检测逆变器的输出电流峰值Ip的步骤;将Ip与预设的逆变器限流值Iset进行比较,若Ip=Iset,则判断逆变器的输出电流峰值Ip已经达到预设的逆变器限流值Iset
在一较佳实施例中:所述步骤1中,还包括检测硬件电路逆变输出限流信号Iov的步骤,当Iov输出高电平时,则判断逆变器的输出电流峰值Ip已经达到预设的逆变器限流值Iset
在一较佳实施例中:在步骤2中,当Tc<Tmax时,再进一步判断Tc与T1、T2的大小关系;其中Tmax>T1>T2
若Tc≥T1时,所述预设的逆变器限流值Iset保持不变;
当T2≤Tc<T1时,所述预设的逆变器限流值Iset增加为Iset1
当Tc<T2时,所述预设的逆变器限流值Iset增加为Iset2;并且Iset2>Iset1
在一较佳实施例中:所述逆变器的当前温度Tc是指逆变器散热器的温度。
本发明还提供了一种提高逆变器的输出电流峰值系数的装置,包括:
控制器:其内置一逆变器限流调节单元,其预设逆变器限流值Iset
逆变器输出电流采样单元,其采样的逆变器输出电流值传输至所述控制器中,并将逆变器输出电流值的峰值与所述预设逆变器限流值Iset进行比较;若Ip≥Iset,则判断逆变器的输出电流峰值Ip已经达到预设的逆变器限流值Iset
逆变器温度采集单元,其采集逆变器的当前温度Tc,并传输至所述逆变器限流调节单元;所述变器限流调节单元比较Tc和限流调节温度阀值Tmax的大小;所述限流调节温度阀值Tmax是指,预设的逆变器限流值Iset所对应的逆变器温度;当逆变器散热装置的当前温度Tc高于Tmax时,逆变管IGBT的集电极所能承受的最大电流Icmax小于所述预设的逆变器限流值;当Tc<Tmax时,逆变器限流调节单元将所述预设的逆变器限流值Iset调高;当Tc≥Tmax时,所述预设的逆变器限流值Iset保持不变。
在一较佳实施例中::还包括一硬件限流检测单元,用于检测硬件电路逆变输出限流信号Iov;当逆变器的输出电流峰值Ip已经达到预设的逆变器限流值时,所述控制器输出高电平的逆变输出限流信号Iov;封锁逆变器的硬件驱动信号;
当硬件限流检测单元检测硬件电路逆变输出限流信号Iov为高电平时,则判断逆变器的输出电流峰值Ip已经达到预设的逆变器限流值Iset
在一较佳实施例中:当Tc<Tmax时,所述逆变器限流调节单元进一步将Tc与T1、T2进行比较;其中Tmax>T1>T2
若Tc≥T1时,所述逆变器限流调节单元保持预设的逆变器限流值Iset不变;
当T2≤Tc<T1时,所述逆变器限流调节单元通过一限流模式分配单元进入限流模式1;
当Tc<T2时,所述逆变器限流调节单元通过一限流模式分配单元进入限流模式2;
所述限流模式1中的逆变器限流值Iset1<限流模式1中的逆变器限流值Iset2
在一较佳实施例中:逆变器温度采集单元采集逆变器散热器的温度作为逆变器的当前温度Tc
相较于现有技术,本发明的技术方案具备以下有益效果:
本发明提供的一种提高逆变器的输出电流峰值系数的装置,通过检测逆变器的温度,在温度达到一定阀值时按原系统设计的逆变器限流值工作,在逆变逆变器的温度小于阀值时,适当提高逆变器限流值,提高逆变器输出电流峰值系数FA,可以带动峰值系数更高的负载设备。
附图说明
图1为本发明优选实施例1中提高逆变器的输出电流峰值系数的方法流程图;
图2为本发明优选实施例1中分档调节逆变器限流值的流程图;
图3为本发明优选实施例2中提高逆变器的输出电流峰值系数的装置模块图。
具体实施方式
为了详尽地说明本发明的构造组成、技术内容、实现目的及操作方法,以下结合实施方式,并配合附图进行说明。
逆变器都要保证逆变管IGBT在最极端的条件下(比如高温、过载、非线性负载、冲击、短路等条件下)不受输出过流损坏,从而设置逆变器输出限流点,包括软件限流(DSP或者MCU通过调节内部控制环路,达到限流的目的)和硬件限流(搭建硬件电路,检测逆变器输出电流,当输出电流达到一定值时,触发硬件电路动作,关闭逆变器驱动);输出限流点的设置必须要满足国家标准或者行业标准要求的逆变器输出电流峰值系数FA≥3的要求。
但是如果逆变器所带动的非线性负载在过载时或者逆变器带动的是输出电流峰值系数更高的负载(比如FA=3.5、或者FA=4时),逆变器的输出电流就会达到逆变器设置的限流点,限流动作导致逆变器输出电压被拉低,导致逆变输出电压波形变差。但是正如背景技术中分析的,逆变管IGBT的集电极电流Ic是和外壳温度Tc有关系的,随着外壳温度的升高,逆变管IGBT的集电极载流量下降,在外壳温度很低的时候,逆变管IGBT的集电极保证很大的载流量的,因此,可以利用在外壳温度较低时利用其大载流量的特性,提高逆变器的输出限流点,使其可以带动输出峰值系数更高的负载。
实施例1
参考图1,一种提高逆变器的输出电流峰值系数的方法,包括如下步骤:
1)信息采集阶段,其包括两个信息的采集:①检测逆变器的输出电流峰值Ip;②采集硬件电路逆变输出限流信号Iov
2)信息分析阶段,其包括两个并列的分析子步骤,①判断逆变器的输出电流峰值Ip是否已经达到预设的逆变器限流值Iset;②判断逆变输出限流信号Iov是否为高电平信号;所述逆变输出限流信号Iov是指:当逆变器的输出电流峰值Ip已经达到预设的逆变器限流值时,所述控制器输出高电平的逆变输出限流信号Iov
3)第一信息判断阶段,在信息分析阶段的两个子步骤中,只要满足Ip=Iset或Iov输出高电平中的任意一个,就转入步骤4。若两个子步骤都不满足,则持续执行步骤2和3;
4)第二信息判断阶段,比较逆变器的当前温度Tc和限流调节温度阀值Tmax的大小;所述逆变器的当前温度Tc是指逆变器散热器的温度。所述限流调节温度阀值Tmax是指,预设的逆变器限流值Iset所对应的逆变器温度;当逆变器的当前温度Tc高于Tmax时,逆变管IGBT的集电极所能承受的最大电流Icmax小于所述预设的逆变器限流值;
当Tc<Tmax时,将所述预设的逆变器限流值Iset调高;当Tc≥Tmax时,所述预设的逆变器限流值Iset保持不变。
在步骤1和2中为了保证信息采集和分析的准确性,分别设置了两组独立的信息采集和分析的步骤,这两个步骤互不关联,只要有其中一个步骤满足,就可以认为逆变器的输出电流峰值Ip已经达到预设的逆变器限流值。这样就可以避免其中一个采集或者分析的步骤出现错误时,整个系统就无法正常运行的情况出现。但是,实际使用中,完全也可以只设定其中一个信息采集和分析的步骤,不应以此来限定本发明的保护范围。
上述的步骤实现了根据逆变器的当前温度Tc动态调节逆变器限流值Iset的目的。但是调节的幅度则没有进行确定。如果调节幅度过大,会使得逆变器限流值Iset过大,失去限流的意义。调节幅度过小,则失去了动态调节的意义。
为了解决这个问题,进一步参考图2,在步骤3中,当Tc<Tmax时,再进一步判断Tc与T1、T2、T3的大小关系;其中Tmax>T1>T2>T3;本实施例中用三个温度T1、T2、T3举例,实际使用中可以使用两个温度或者四个或更多的温度,属于上述方案的简单替换,同样不应以此来限定本发明的保护范围。具体的调节逻辑如下:
若Tc≥T1时,所述预设的逆变器限流值Iset保持不变;
当T2≤Tc<T1时,进入限流模式1,所述预设的逆变器限流值Iset增加为Iset1
当T3≤Tc<T2时,进入限流模式2,所述预设的逆变器限流值Iset增加为Iset2
Tc<T3时,进入限流模式3,所述预设的逆变器限流值Iset增加为Iset3
从限流模式可以看出,随着逆变器的当前温度Tc的不同,预设的逆变器限流值Iset增加的幅度也不一样,由于逆变器的当前温度Tc越低,逆变管IGBT的集电极所能承受的最大电流也就越大,因此Iset3>Iset2>Iset1
这样就能够根据逆变器散热装置的温度Tc灵活地调整逆变器限流值Iset,逆变器散热装置的温度Tc很低的话,逆变器限流值增加幅度比较大,逆变器散热装置的温度Tc慢慢升高后,逆变器限流值增加幅度又随之变小,达到一种动态调节的效果。使得逆变器限流值总是能够与逆变器散热装置的当前温度相适配。
实施例2
参考图3,一种提高逆变器的输出电流峰值系数的装置,包括:
控制器:其内置一逆变器限流调节单元,其预设逆变器限流值Iset
逆变器输出电流采样单元,其采样的逆变器集电极输出电流值传输至所述控制器中,并将逆变器输出电流值的峰值与所述预设逆变器限流值Iset进行比较;若Ip≥Iset,则判断逆变器的输出电流峰值Ip已经达到预设的逆变器限流值Iset;具体的,在控制器中具有一个比较单元,将逆变器的输出电流峰值Ip与预设的逆变器限流值Iset相减,如果结果为负数,则通过电流调节器、PWM发生器驱动硬件PWM电路停止对逆变器输出PWM驱动信号。
逆变器温度采集单元,其采集逆变器散热装置的温度作为逆变器的当前温度Tc,并传输至所述逆变器限流调节单元;所述变器限流调节单元比较Tc和限流调节温度阀值Tmax的大小;所述限流调节温度阀值Tmax是指,预设的逆变器限流值Iset所对应的逆变器温度;当逆变器的当前温度Tc高于Tmax时,逆变管IGBT的集电极所能承受的最大电流Icmax小于所述预设的逆变器限流值;当Tc<Tmax时,逆变器限流调节单元将所述预设的逆变器限流值Iset调高;当Tc≥Tmax时,所述预设的逆变器限流值Iset保持不变。
本实施例中还进一步包括一硬件限流检测单元,用于检测硬件电路逆变输出限流信号Iov;当逆变器的输出电流峰值Ip已经达到预设的逆变器限流值Iset时,所述控制器输出高电平的逆变输出限流信号Iov;则通过驱动封锁单元封锁硬件PWM电路,使得硬件PWM电路无法对逆变器输出PWM驱动信号。
当硬件限流检测单元检测硬件电路逆变输出限流信号Iov为高电平时,则判断逆变器的输出电流峰值Ip已经达到预设的逆变器限流值Iset。通过两方面来判断逆变器的输出电流峰值Ip已经达到预设的逆变器限流值Iset,只要有其中一个方面满足调节,就可以认为逆变器的输出电流峰值Ip已经达到预设的逆变器限流值Iset
本实施例,为了进一步增加逆变器限流值调节的灵活性,还具有一个限流模式分配单元,当Tc<Tmax时,所述逆变器限流调节单元进一步将Tc与T1、T2、T3进行比较;其中Tmax>T1>T2>T3;并且通过比较的结构驱动限流模式分配单元选择不同的限流模式,每一种限流模式下的逆变器限流值Iset各不相同。限流模式分配单元将选择的限流模式发送至输出电流限流单元,从而实现改变逆变器限流值Iset的目的。具体来说:
若Tc≥T1时,所述预设的逆变器限流值Iset保持不变;
当T2≤Tc<T1时,进入限流模式1,所述预设的逆变器限流值Iset增加为Iset1
当T3≤Tc<T2时,进入限流模式2,所述预设的逆变器限流值Iset增加为Iset2
Tc<T3时,进入限流模式3,所述预设的逆变器限流值Iset增加为Iset3
并且Iset3>Iset2>Iset1
这样就能够根据逆变器散热装置的温度Tc灵活地调整逆变器限流值Iset,逆变器的当前温度Tc很低的话,逆变器限流值增加幅度比较大,逆变器的当前温度Tc慢慢升高后,逆变器限流值增加幅度又随之变小,达到一种动态调节的效果。使得逆变器限流值总是能够与逆变器散热装置的当前温度相适配。
以上所述,仅为本发明较佳实施例而已,故不能依此限定本发明实施的范围,即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰,皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (9)

1.一种提高逆变器的输出电流峰值系数的方法,其特征在于包括如下步骤:
1)判断逆变器的输出电流峰值Ip是否已经达到预设的逆变器限流值Iset,若是则转入步骤2,若否则持续执行步骤1;
2)比较逆变器的温度Tc和限流调节温度阀值Tmax的大小;所述限流调节温度阀值Tmax是指,预设的逆变器限流值Iset所对应的逆变器温度;当逆变器的当前温度Tc高于Tmax时,逆变管IGBT的集电极所能承受的最大电流Icmax小于所述预设的逆变器限流值;
当Tc<Tmax时,将所述预设的逆变器限流值Iset调高;当Tc≥Tmax时,所述预设的逆变器限流值Iset保持不变。
2.根据权利要求1所述的一种提高逆变器的输出电流峰值系数的方法,其特征在于:所述步骤1中,还包括检测逆变器的输出电流峰值Ip的步骤;将Ip与预设的逆变器限流值Iset进行比较,若Ip=Iset,则判断逆变器的输出电流峰值Ip已经达到预设的逆变器限流值Iset
3.根据权利要求1所述的一种提高逆变器的输出电流峰值系数的方法,其特征在于:所述步骤1中,还包括检测硬件电路逆变输出限流信号Iov的步骤,当Iov输出高电平时,则判断逆变器的输出电流峰值Ip已经达到预设的逆变器限流值Iset
4.根据权利要求1所述的一种提高逆变器的输出电流峰值系数的方法,其特征在于:在步骤2中,当Tc<Tmax时,再进一步判断Tc与T1、T2的大小关系;其中Tmax>T1>T2
若Tc≥T1时,所述预设的逆变器限流值Iset保持不变;
当T2≤Tc<T1时,所述预设的逆变器限流值Iset增加为Iset1
当Tc<T2时,所述预设的逆变器限流值Iset增加为Iset2;并且Iset2>Iset1
5.根据权利要求1所述的一种提高逆变器的输出电流峰值系数的方法,其特征在于:所述逆变器的当前温度Tc是指逆变器散热器的温度。
6.一种提高逆变器的输出电流峰值系数的装置,其特征在于包括:
控制器:其内置一逆变器限流调节单元,其预设逆变器限流值Iset
逆变器输出电流采样单元,其采样的逆变器输出电流值传输至所述控制器中,并将逆变器输出电流值的峰值与所述预设逆变器限流值Iset进行比较;若Ip≥Iset,则判断逆变器的输出电流峰值Ip已经达到预设的逆变器限流值Iset
逆变器温度采集单元,其采集逆变器的当前温度Tc,并传输至所述逆变器限流调节单元;所述变器限流调节单元比较Tc和限流调节温度阀值Tmax的大小;所述限流调节温度阀值Tmax是指,预设的逆变器限流值Iset所对应的逆变器温度;当逆变器散热装置的当前温度Tc高于Tmax时,逆变管IGBT的集电极所能承受的最大电流Icmax小于所述预设的逆变器限流值;当Tc<Tmax时,逆变器限流调节单元将所述预设的逆变器限流值Iset调高;当Tc≥Tmax时,所述预设的逆变器限流值Iset保持不变。
7.根据权利要求6所述的一种提高逆变器的输出电流峰值系数的装置,其特征在于:还包括一硬件限流检测单元,用于检测硬件电路逆变输出限流信号Iov;当逆变器的输出电流峰值Ip已经达到预设的逆变器限流值时,所述控制器输出高电平的逆变输出限流信号Iov
当硬件限流检测单元检测硬件电路逆变输出限流信号Iov为高电平时,则判断逆变器的输出电流峰值Ip已经达到预设的逆变器限流值Iset
8.根据权利要求6所述的一种提高逆变器的输出电流峰值系数的装置,其特征在于:当Tc<Tmax时,所述逆变器限流调节单元进一步将Tc与T1、T2进行比较;其中Tmax>T1>T2
若Tc≥T1时,所述逆变器限流调节单元保持预设的逆变器限流值Iset不变;
当T2≤Tc<T1时,所述逆变器限流调节单元通过一限流模式分配单元进入限流模式1;
当Tc<T2时,所述逆变器限流调节单元通过一限流模式分配单元进入限流模式2;
所述限流模式1中的逆变器限流值Iset1<限流模式1中的逆变器限流值Iset2
9.根据权利要求6所述的一种提高逆变器的输出电流峰值系数的装置,其特征在于:逆变器温度采集单元采集逆变器散热器的温度作为逆变器的当前温度Tc
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