CN108494279A - 应急电源及其输出电压控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种应急电源及其输出电压控制方法及装置，检测市电输入电源电压；根据所述市电输入电源电压计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角；根据所述市电合成电压矢量及市电电压相位角对应急电源中逆变器预输出电压进行调整；当接收到应急电源工作指令时，控制所述应急电源中的逆变器按照调整后的预输出电压进行输出。通过检测市电电压并获取市电合成电压矢量及市电电压相位角，并根据获取的市电合成电压矢量及市电电压相位角对应急电源输出电压进行调整控制，使得应急电源输出电压与市电电压一致，从而减少由于电源切换产生的冲击电流，进而降低由于电源切换对负载设备产生的影响。

Description

应急电源及其输出电压控制方法及装置

技术领域

本申请涉及应急电源技术领域，特别是涉及一种应急电源及其输出电压控制方法及装置。

背景技术

随着电力行业技术的发展，应急电源装置(Emergency Power Supply，EPS)被广泛应用于人们的生活和工作中。EPS是一种以弱电控制强电变换的备用电源装置，属于电力电子类的电源设备。当建筑物发生火灾、事故或其他紧急情况导致市电断电时，应急电源可以为消防标志灯、照明灯、防火卷帘门和其他重要负载提供应急供电。

传统的应急电源通常是在检测到市电断电后，使用应急电源中的蓄电池为负载进行应急供电。然而，传统的应急电源在进行供电时，当出现应急电源的输出电压与市电电压不一致的情况时，会导致负载设备的工作电压发生变化，甚至对负载设备的工作性能产生影响。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够保持输出电压与断电前市电电压一致的应急电源及其输出电压控制方法及装置。

一种应急电源输出电压控制方法，包括以下步骤：

检测市电输入电源电压；

根据所述市电输入电源电压计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角；

根据所述市电合成电压矢量及市电电压相位角对应急电源中逆变器预输出电压进行调整，以使得所述逆变器预输出电压经由变压器后对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角与所述市电输入电源电压对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角一致；

当接收到应急电源工作指令时，控制所述应急电源中的逆变器按照调整后的预输出电压进行输出。

一种应急电源输出电压控制装置，包括：

市电电压检测模块，用于检测市电输入电源电压；

市电电压处理模块，用于根据所述市电输入电源电压计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角；

应急电源调节模块，用于根据所述市电合成电压矢量及市电电压相位角对应急电源中逆变器预输出电压进行调整，以使得所述逆变器预输出电压经由变压器后对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角与所述市电输入电源电压对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角一致；

应急电源控制模块，用于当接收到应急电源工作指令时，控制所述应急电源中的逆变器按照调整后的预输出电压进行输出。

一种应急电源，包括：

蓄电池组，用于存储直流电能；

逆变器，与所述蓄电池组连接；

变压器，与所述逆变器及负载连接，用于根据逆变器输出的电压向负载供电；

输出电压控制装置，与所述逆变器连接，用于检测市电输入电源电压；根据所述市电输入电源电压计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角；根据所述市电合成电压矢量及市电电压相位角对应急电源中逆变器预输出电压进行调整，以使得所述逆变器预输出电压经由变压器后对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角与所述市电输入电源电压对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角一致；当接收到应急电源工作指令时，控制所述逆变器按照调整后的预输出电压进行输出。

上述应急电源及其输出电压控制方法及装置，检测市电输入电源电压；根据市电输入电源电压计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角；根据市电合成电压矢量及市电电压相位角对应急电源中逆变器预输出电压进行调整，以使得逆变器预输出电压经由变压器后对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角与市电输入电源电压对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角一致；当接收到应急电源工作指令时，控制应急电源中的逆变器按照调整后的预输出电压进行输出。通过检测市电电压并获取市电合成电压矢量及市电电压相位角，并根据获取的市电合成电压矢量及市电电压相位角对应急电源输出电压进行调整控制，使得应急电源输出电压与市电电压一致，从而减少由于电源切换产生的冲击电流，进而降低由于电源切换对负载设备产生的影响。

附图说明

图1为一个实施例中应急电源输出电压控制方法的流程示意图；

图2为一个实施例中电路中线电压检测电路的结构示意图；

图3为一个实施例中根据市电输入电源电压计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角的流程示意图；

图4为一个实施例中根据市电合成电压矢量及市电电压相位角对应急电源中逆变器预输出电压进行调整的流程示意图；

图5为一个实施例中计算逆变器初始预输出电压经由变压器后对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角的流程示意图；

图6为一个实施例中应急电源输出电压控制装置的结构框图；

图7为一个实施例中市电电压处理模块的结构框图；

图8为一个实施例中应急电源调节模块的结构框图；

图9为一个实施例中预输出电压计算单元的结构框图；

图10为一个实施例中一种应急电源的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，提供一种应急电源输出电压控制方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S100，检测市电输入电源电压。

在市电未断开时，应急电源未投入使用，因此此时由市电直接向负载供电，为了保证应急电源输出电压与市电同步，因此首先需要对市电的输入电压电压进行检测，从而获取一个对应急电源输出电压进行调整控制的电压标准值。

进一步地，本步骤中在执行检测市电输入电源电压操作时，使用如图2所示的电路中线电压检测电路检测市电线路的输入电源电压值，但是需要说明的是，在对电压值进行检测时，采用的手段并不唯一，可以是采用本实施例中如图2所示的电路中线电压检测电路，也可以是采用其他电路结构的检测电路，也可以是采用其他技术手段完成对电压值的检测。此外，本步骤中对市电输入电源电压的检测是实时进行的，也就是说该检测工作是一直在进行的，其目的在于使得对于调整控制后的应急电源的输出电压是与市电实时保持一致。

步骤S200，根据市电输入电源电压计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角。

由于应急电源输出电压为正弦波，因此在对应急电源的输出电压进行控制时，只需要对该正弦波的幅值和角度值进行控制即可达到控制输出电压的目的。具体地，幅值对应合成电压矢量，角度值对应电压相位角，因此本步骤中在完成对市电输入电源电压的检测后，根据检测得到的市电输入电源电压值计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角，从而获取对应急电源输出电压进行调整控制的合成电压矢量及电压相位角的标准值。

步骤S300，根据市电合成电压矢量及市电电压相位角对应急电源中逆变器预输出电压进行调整，以使得逆变器预输出电压经由变压器后对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角与市电输入电源电压对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角一致。

在通过计算得到市电合成电压矢量及市电电压相位角后，以该市电合成电压矢量及市电电压相位角作为标准对应急电源的输出电压进行实时调整，以使得变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角与市电合成电压矢量及市电电压相位角一致，从而使得对应的逆变器预输出电压与对应的市电输入电源电压一致，最终达到对应急电源的预输出电压进行控制的目的。

步骤S400，当接收到应急电源工作指令时，控制应急电源中的逆变器按照调整后的预输出电压进行输出。

当市电发生断电或发生故障停止向负载供电后，与负载端连接的供电切换装置输出应急电源工作指令，并接通应急电源与负载的连接线路，由应急电源向负载进行供电。当接收到应急电源工作指令后，根据步骤S300中实时调整得到的预输出电压值，控制应急电源中的逆变器按照该实时调整得到的预输出电压值进行输出，以保证应急电源输出电压与之前的市电输出电压一致，并减小负载的供电电源由市电切换到应急电源时产生的冲击电流。

本实施例通过检测市电电压并获取市电合成电压矢量及市电电压相位角，并根据获取的市电合成电压矢量及市电电压相位角对应急电源输出电压进行调整控制，使得应急电源输出电压与市电电压一致，从而减少由于电源切换产生的冲击电流，进而降低由于电源切换对负载设备产生的影响。

在一个实施例中，如图3所示，步骤S200中根据市电输入电源电压计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角的过程包括步骤S210至步骤S230。

步骤S210，将检测到的市电输入电源电压转换为对应的市电三相电压。通过使用如图2所示的电路中线电压检测电路检测市电线路的输入电源电压值Urs，Ust后，通过三相电源电路原理将市电输入电源电压Urs，Ust换算成市电三相电压Ur，Us，Ut。

步骤S220，通过坐标转换将市电三相电压转换为对应的旋转坐标系的市电两相电压。根据步骤S210计算得到的市电三相电压Ur，Us，Ut，通过坐标变化将市电三相电压Ur，Us，Ut转换成旋转坐标系的市电两相电压Ud，Uq。

步骤S230，根据市电两相电压计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角。根据步骤S220计算得到的市电两相电压Ud，Uq可以计算市电合成电压矢量，市电合成电压矢量相对于坐标系的夹角θ1作为此时的市电电压相位角。

本实施例通过对检测的市电输入电源电压进行逐步转换，最终计算得到对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角，使得计算结果更加准确，从而使得控制更精确。

在一个实施例中，步骤S230中，根据市电两相电压计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角时，计算公式如下所示：

θ1＝arctg(Ud/Uq)

其中，Uq及Ud为市电两相电压，U1为市电合成电压矢量，θ1为市电电压相位角。根据上述计算过程，可以获取市电输出电压对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角，从而可以根据获取的市电合成电压矢量及市电电压相位角对变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角进行调整，以使得对应的应急电源输出电压与市电电压一致。

在一个实施例中，如图4所示，步骤S300中根据市电合成电压矢量及市电电压相位角对应急电源中逆变器预输出电压进行调整的过程包括步骤S310至步骤S340。

步骤S310，计算逆变器初始预输出电压经由变压器后对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角。在获取逆变器的初始的预输出电压后，为了达到对该电压值进行控制的目的，首先根据该初始的预输出电压计算经由变压器后对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角。

步骤S320，根据市电合成电压矢量对变压器副端输出合成电压矢量进行PID调节。通过根据市电合成电压矢量对变压器副端输出合成电压矢量进行PID调节，以使得调节后的变压器副端输出合成电压矢量与市电合成电压矢量一致。

步骤S330，根据市电电压相位角对变压器副端输出电压相位角进行PID调节。通过根据市电电压相位角对变压器副端输出电压相位角进行PID调节，以使得调节后的变压器副端输出电压相位角与市电电压相位角一致。

步骤S340，根据变压器副端输出合成电压矢量的PID调节结果以及变压器副端输出电压相位角的PID调节结果得到调整后的逆变器预输出电压。根据PID调节后的与市电合成电压矢量一致的变压器副端输出合成电压矢量，以及PID调节后的与市电电压相位角一致的变压器副端输出电压相位角，得到调整后的与市电输入电源电压一致的应急电源的预输出电压。

在一个实施例中，如图5所示，步骤S310中计算逆变器初始预输出电压对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角的步骤，包括步骤S312至步骤S316。

步骤S312，获取逆变器初始预输出电压经由变压器后的变压器副端输出电压以及变压器副端三相电压。本步骤中通过使用如图2所示的电路中线电压检测电路检测逆变器初始预输出电压经由变压器后的变压器副端输出电压UuvF，UvwF以及变压器副端三相电压Uuf，Uvf，Uwf。其中，UuvF，UvwF为变压器副端输出线电压，Uuf，Uvf，Uwf为变压器副端输出相电压。

步骤S314，通过坐标转化将变压器副端三相电压转换为对应的旋转坐标系的变压器副端两相电压。根据步骤S312计算得到的变压器副端三相电压Uuf，Uvf，Uwf，通过坐标变化将变压器副端三相电压Uuf，Uvf，Uwf转换成旋转坐标系的变压器副端两相电压Udf，Uqf。

步骤S316，根据变压器副端两相电压计算对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角。根据步骤S314计算得到的变压器副端两相电压Udf，Uqf可以计算变压器副端输出合成电压矢量，变压器副端输出合成电压矢量相对于坐标系的夹角θ2作为此时的变压器副端输出电压相位角。

本实施例通过对检测的应急电源预输出电压进行逐步转换，最终计算得到对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角，使得计算结果更加准确，从而使得控制更精确。

在一个实施例中，步骤S316中，根据变压器副端两相电压计算对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角时，计算公式如下所示：

θ2＝arctg(Udf/Uqf)

其中，Uqf及Udf为变压器副端两相电压，U2为变压器副端输出合成电压矢量，θ2为变压器副端输出电压相位角。根据上述计算过程，可以获取应急电源输出电压对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角，从而根据市电合成电压矢量及市电电压相位角对变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角进行调整，以使得对应的应急电源输出电压与市电电压一致。

在一个实施例中，步骤S320中根据市电合成电压矢量对变压器副端输出合成电压矢量进行PID调节时，PID调节计算公式如下所示：

Err1＝U1-U2

Uout(x)＝Uout(x-1)+ΔU

其中，Kp1为比例系数，T1为积分时间，U1为市电合成电压矢量，U2为变压器副端输出合成电压矢量，Uout为应急电源逆变器输出合成电压矢量。通过上述PID调节过程，可以使得变压器副端输出合成电压矢量与市电合成电压矢量一致，从而使得对应的应急电源输出电压与市电电压一致。

在一个实施例中，步骤S330中根据市电电压相位角对变压器副端输出电压相位角进行PID调节时，PID调节计算公式如下所示：

Err2＝θ1-θ2

θout(x)＝θout(x-1)+Δθ

其中，Kp2为比例系数，T2为积分时间，θ1为市电电压相位角，θ2为变压器副端输出电压相位角，θout为应急电源逆变器输出电压相位角。通过上述PID调节过程，可以使得变压器副端输出电压相位角与市电电压相位角一致，从而使得对应的应急电源输出电压与市电电压一致。

在一个实施例中，当市电发生断电或发生故障停止向负载供电后，应急电源接收到工作指令时，启动PWM模块输出驱动，并控制逆变器进行电压输出。PWM模块启动后输出三相PWM驱动方波，此时，根据应急电源逆变器输出合成电压矢量Uout，以及应急电源逆变器输出电压相位角θout，计算输出电压Uuout，Uvout，Uwout，即可达到对逆变器的输出电压进行控制的目的，从而使得应急电源输出电压与市电输出电压一致。

应该理解的是，虽然图1、图3-5的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1、图3-5中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图6所示，提供一种应急电源输出电压控制装置，该装置包括市电电压检测模块100、市电电压处理模块200、应急电源调节模块300及应急电源控制模块400。

市电电压检测模块100用于检测市电输入电源电压。在对电压值进行检测时，采用的手段并不唯一，可以是采用本实施例中如图2所示的电路中线电压检测电路，也可以是采用其他电路结构的检测电路，也可以是采用其他技术手段完成对电压值的检测。此外，市电电压检测模块100对市电输入电源电压的检测是实时进行的，也就是该检测工作是一直在进行的，其目的在于使得对于调整控制后的应急电源的输出电压是与市电实时保持一致。

市电电压处理模块200用于根据市电输入电源电压计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角。由于应急电源输出电压为正弦波，因此在对应急电源的输出电压进行控制时，只需要对该正弦波的幅值和角度值进行控制即可达到控制输出电压的目的。具体地，幅值对应合成电压矢量，角度值对应电压相位角，因此当市电电压检测模块100在完成对市电输入电源电压的检测后，市电电压处理模块200根据市电电压检测模块100检测得到的市电输入电源电压值计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角，从而获取对应急电源输出电压进行调整控制的合成电压矢量及电压相位角的标准值。

应急电源调节模块300用于根据市电合成电压矢量及市电电压相位角对应急电源中逆变器预输出电压进行调整，以使得逆变器预输出电压对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角与市电输入电源电压对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角一致。在市电电压处理模块200通过计算得到市电合成电压矢量及市电电压相位角后，应急电源调节模块300以该市电合成电压矢量及市电电压相位角作为标准对应急电源的输出电压进行实时调整，以使得变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角与市电合成电压矢量及市电电压相位角一致，从而使得对应的逆变器预输出电压与对应的市电输入电源电压一致，最终达到对应急电源的预输出电压进行控制的目的。

应急电源控制模块400用于当接收到应急电源工作指令时，控制应急电源中的逆变器按照调整后的预输出电压进行输出。当市电发生断电或发生故障停止向负载供电后，与负载端连接的供电切换装置输出应急电源工作指令，并接通应急电源与负载的连接线路，由应急电源向负载进行供电。当接收到应急电源工作指令后，应急电源控制模块400根据应急电源调节模块300实时调整得到的预输出电压值，控制应急电源中的逆变器按照该实时调整得到的预输出电压值进行输出，以保证应急电源输出电压与之前的市电输出电压一致，并减小负载的供电电源由市电切换到应急电源时产生的冲击电流。

本实施例中的应急电源输出电压控制装置通过检测市电电压并获取市电合成电压矢量及市电电压相位角，并根据获取的市电合成电压矢量及市电电压相位角对应急电源输出电压进行调整控制，使得应急电源输出电压与市电电压一致，从而减少由于电源切换产生的冲击电流，进而降低由于电源切换对负载设备产生的影响。

在一个实施例中，如图7所示，市电电压处理模块200包括市电三相电压转换单元210、市电两相电压转换单元220及市电计算单元230。

市电三相电压转换单元210用于将检测到的市电输入电源电压转换为对应的市电三相电压。通过使用如图2所示的电路中线电压检测电路检测市电线路的输入电源电压值Urs，Ust后，通过三相电源电路原理将市电输入电源电压Urs，Ust换算成市电三相电压Ur，Us，Ut。

市电两相电压转换单元220用于通过坐标转换将市电三相电压转换为对应的旋转坐标系的市电两相电压。根据市电三相电压转换单元210计算得到的市电三相电压Ur，Us，Ut，通过坐标变化将市电三相电压Ur，Us，Ut转换成旋转坐标系的市电两相电压Ud，Uq。

市电计算单元230用于根据市电两相电压计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角。根据市电两相电压转换单元220计算得到的市电两相电压Ud，Uq可以计算市电合成电压矢量，市电合成电压矢量相对于坐标系的夹角θ1作为此时的市电电压相位角。

本实施例通过对检测的市电输入电源电压进行逐步转换，最终计算得到对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角，使得计算结果更加准确，从而使得控制更精确。

在一个实施例中，市电计算单元230根据市电两相电压计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角时，计算公式如下所示：

θ1＝arctg(Ud/Uq)

其中，Uq及Ud为市电两相电压，U1为市电合成电压矢量，θ1为市电电压相位角。根据上述计算过程，可以获取市电输出电压对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角，从而可以根据获取的市电合成电压矢量及市电电压相位角对变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角进行调整，以使得对应的应急电源输出电压与市电电压一致。

在一个实施例中，如图8所示，应急电源调节模块300包括预输出电压计算单元310、合成电压矢量调节单元320、电压相位角调节单元330及预输出电压处理单元340。

预输出电压计算单元310用于计算逆变器初始预输出电压对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角。在获取逆变器的初始的预输出电压后，为了达到对该电压值进行控制的目的，首先根据该初始的预输出电压计算对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角。

合成电压矢量调节单元320用于根据市电合成电压矢量对变压器副端输出合成电压矢量进行PID调节。通过根据市电合成电压矢量对变压器副端输出合成电压矢量进行PID调节，以使得调节后的变压器副端输出合成电压矢量与市电合成电压矢量一致。

电压相位角调节单元330用于根据市电电压相位角对变压器副端输出电压相位角进行PID调节。通过根据市电电压相位角对变压器副端输出电压相位角进行PID调节，以使得调节后的变压器副端输出电压相位角与市电电压相位角一致。

预输出电压处理单元340用于根据变压器副端输出合成电压矢量的PID调节结果以及变压器副端输出电压相位角的PID调节结果得到调整后的预输出电压。根据PID调节后的与市电合成电压矢量一致的变压器副端输出合成电压矢量，以及PID调节后的与市电电压相位角一致的变压器副端输出电压相位角，得到调整后的与市电输入电源电压一致的应急电源的预输出电压。

在一个实施例中，如图9所示，预输出电压计算单元310包括变压器副端三相电压获取单元312、变压器副端两相电压转换单元314及应急电源计算单元316。

变压器副端三相电压获取单元312用于获取逆变器初始预输出电压经由变压器后的变压器副端输出电压以及变压器副端三相电压。变压器副端三相电压获取单元312通过使用如图2所示的电路中线电压检测电路检测逆变器初始预输出电压经由变压器后的变压器副端输出电压UuvF，UvwF以及变压器副端三相电压Uuf，Uvf，Uwf。其中，UuvF，UvwF为变压器副端输出线电压，Uuf，Uvf，Uwf为变压器副端输出相电压。

变压器副端两相电压转换单元314用于通过坐标转化将变压器副端三相电压转换为对应的旋转坐标系的变压器副端两相电压。根据变压器副端三相电压获取单元312计算得到的变压器副端三相电压Uuf，Uvf，Uwf，通过坐标变化将变压器副端三相电压Uuf，Uvf，Uwf转换成旋转坐标系的变压器副端两相电压Udf，Uqf。

应急电源计算单元316用于根据变压器副端两相电压计算对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角。根据变压器副端两相电压转换单元314计算得到的变压器副端两相电压Udf，Uqf可以计算变压器副端输出合成电压矢量，变压器副端输出合成电压矢量相对于坐标系的夹角θ2作为此时的变压器副端输出电压相位角。

本实施例通过对检测的应急电源预输出电压进行逐步转换，最终计算得到对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角，使得计算结果更加准确，从而使得控制更精确。

在一个实施例中，应急电源计算单元316根据变压器副端两相电压计算对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角时，计算公式如下所示：

θ2＝arctg(Udf/Uqf)

其中，Uqf及Udf为变压器副端两相电压，U2为变压器副端输出合成电压矢量，θ2为变压器副端输出电压相位角。根据上述计算过程，可以获取应急电源输出电压对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角，从而根据市电合成电压矢量及市电电压相位角对变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角进行调整，以使得对应的应急电源输出电压与市电电压一致。

在一个实施例中，合成电压矢量调节单元320在根据市电合成电压矢量对变压器副端输出合成电压矢量进行PID调节时，PID调节计算公式如下所示：

Err1＝U1-U2

Uout(x)＝Uout(x-1)+ΔU

其中，Kp1为比例系数，T1为积分时间，U1为市电合成电压矢量，U2为变压器副端输出合成电压矢量，Uout为应急电源逆变器输出合成电压矢量。通过上述PID调节过程，可以使得变压器副端输出合成电压矢量与市电合成电压矢量一致，从而使得对应的应急电源输出电压与市电电压一致。

在一个实施例中，电压相位角调节单元330在根据市电电压相位角对变压器副端输出电压相位角进行PID调节时，PID调节计算公式如下所示：

Err2＝θ1-θ2

θout(x)＝θout(x-1)+Δθ

其中，Kp2为比例系数，T2为积分时间，θ1为市电电压相位角，θ2为变压器副端输出电压相位角，θout为应急电源逆变器输出电压相位角。通过上述PID调节过程，可以使得变压器副端输出电压相位角与市电电压相位角一致，从而使得对应的应急电源输出电压与市电电压一致。

关于应急电源输出电压控制装置的具体限定可以参见上文中对于应急电源输出电压控制方法的限定，在此不再赘述。上述应急电源输出电压控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，如图10所示，提供一种应急电源，该应急电源包括蓄电池组1100、逆变器1200、输出电压控制装置1300、变压器1400。

蓄电池组1100用于存储直流电能。

逆变器1200与蓄电池组1100连接，逆变器1200用于将蓄电池组存储的直流电能转换为交流电能并输出。

输出电压控制装置1300与逆变器1200连接，用于检测市电输入电源电压。根据市电输入电源电压计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角。根据市电合成电压矢量及市电电压相位角对应急电源中逆变器预输出电压进行调整，以使得逆变器预输出电压对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角与市电输入电源电压对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角一致。当接收到应急电源工作指令时，控制应急电源中的逆变器1200按照调整后的预输出电压进行输出。

变压器1400与逆变器1200及负载连接，用于根据逆变器1200输出的电压向负载供电。

本实施例中通过输出电压控制装置1300对逆变器1200的预输出电压进行调整，以使得应急电源输出电压与市电电压一致，从而减少由于电源切换产生的冲击电流，进而降低由于电源切换对负载设备产生的影响。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种应急电源输出电压控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测市电输入电源电压；

根据所述市电输入电源电压计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角；

根据所述市电合成电压矢量及市电电压相位角对应急电源中逆变器预输出电压进行调整，以使得所述逆变器预输出电压经由变压器后对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角与所述市电输入电源电压对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角一致；

当接收到应急电源工作指令时，控制所述应急电源中的逆变器按照调整后的预输出电压进行输出。

2.根据权利要求1所述的应急电源输出电压控制方法，其特征在于，所述根据所述市电输入电源电压计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角的步骤，包括：

将检测到的市电输入电源电压转换为对应的市电三相电压；

通过坐标转换将所述市电三相电压转换为对应的旋转坐标系的市电两相电压；

根据所述市电两相电压计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角。

3.根据权利要求2所述的应急电源输出电压控制方法，其特征在于，所述根据所述市电两相电压计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角，包括：

θ1＝arctg(Ud/Uq)

其中，Uq及Ud为市电两相电压，U1为市电合成电压矢量，θ1为市电电压相位角。

4.根据权利要求1所述的应急电源输出电压控制方法，其特征在于，所述根据所述市电合成电压矢量及市电电压相位角对应急电源中逆变器预输出电压进行调整的步骤，包括：

计算所述逆变器初始预输出电压经由变压器后对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角；

根据所述市电合成电压矢量对所述变压器副端输出合成电压矢量进行PID调节；

根据所述市电电压相位角对所述变压器副端输出电压相位角进行PID调节；

根据变压器副端输出合成电压矢量的PID调节结果以及变压器副端输出电压相位角的PID调节结果得到调整后的逆变器预输出电压。

5.根据权利要求4所述的应急电源输出电压控制方法，其特征在于，所述计算所述逆变器初始预输出电压经由变压器后对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角的步骤，包括：

获取所述逆变器初始预输出电压经由变压器后的变压器副端输出电压以及变压器副端三相电压；

通过坐标转化将所述变压器副端三相电压转换为对应的旋转坐标系的变压器副端两相电压；

根据所述变压器副端两相电压计算对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角。

6.根据权利要求5所述的应急电源输出电压控制方法，其特征在于，所述根据所述变压器副端两相电压计算对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角，包括：

θ2＝arctg(Udf/Uqf)

其中，Uqf及Udf为变压器副端两相电压，U2为变压器副端输出合成电压矢量，θ2为变压器副端输出电压相位角。

7.根据权利要求3或6所述的应急电源输出电压控制方法，其特征在于，所述根据所述市电合成电压矢量对所述变压器副端输出合成电压矢量进行PID调节，包括：

Err1＝U1-U2

Uout(x)＝Uout(x-1)+ΔU

其中，Kp1为比例系数，T1为积分时间，U1为市电合成电压矢量，U2为变压器副端输出合成电压矢量，Uout为应急电源逆变器输出合成电压矢量。

8.根据权利要求3或6所述的应急电源输出电压控制方法，其特征在于，所述根据所述市电电压相位角对所述变压器副端输出电压相位角进行PID调节，包括：

Err2＝θ1-θ2

θout(x)＝θout(x-1)+Δθ

其中，Kp2为比例系数，T2为积分时间，θ1为市电电压相位角，θ2为变压器副端输出电压相位角，θout为应急电源逆变器输出电压相位角。

9.一种应急电源输出电压控制装置，其特征在于，包括：

市电电压检测模块，用于检测市电输入电源电压；

市电电压处理模块，用于根据所述市电输入电源电压计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角；

应急电源调节模块，用于根据所述市电合成电压矢量及市电电压相位角对应急电源中逆变器预输出电压进行调整，以使得所述逆变器预输出电压经由变压器后对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角与所述市电输入电源电压对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角一致；

应急电源控制模块，用于当接收到应急电源工作指令时，控制所述应急电源中的逆变器按照调整后的预输出电压进行输出。

10.一种应急电源，其特征在于，包括：

蓄电池组，用于存储直流电能；

逆变器，与所述蓄电池组连接；

变压器，与所述逆变器及负载连接，用于根据逆变器输出的电压向负载供电；

输出电压控制装置，与所述逆变器连接，用于检测市电输入电源电压；根据所述市电输入电源电压计算对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角；根据所述市电合成电压矢量及市电电压相位角对应急电源中逆变器预输出电压进行调整，以使得所述逆变器预输出电压经由所述变压器后对应的变压器副端输出合成电压矢量及变压器副端输出电压相位角与所述市电输入电源电压对应的市电合成电压矢量及市电电压相位角一致；当接收到应急电源工作指令时，控制所述逆变器按照调整后的预输出电压进行输出。