CN112994492B - 逆变器设备及其输出同步方法 - Google Patents

Abstract

一种逆变器设备及其输出同步方法，输出同步方法由逆变器设备的逆变器的控制单元执行，其中一逆变器的控制单元判断是否通过总线接收到其他逆变器的一身份信号及一状态信号；若是，根据本机的身份信息及其他逆变器的身份信息设定状态信号；当状态信号设定为一主机状态时，发送一同步开机信号至总线，并根据同步开机信号启动一电源转换，以控制电源转换单元输出一交流电，并根据交流电发送一同步输出信号至总线，由于逆变器设备可通过同步开机信号设定启动电源转换的时间点，以同步输出交流电，避免多台并联的逆变器内部产生环流，导致交流输出的电压迭加，使得逆变器产生电压保护，而并联失败。

Description

逆变器设备及其输出同步方法

技术领域

本发明有关于一种逆变器设备及一种同步方法，尤其是一种并联多个逆变器的逆变器设备及其输出同步方法。

背景技术

逆变器为一种进行直流电转换交流电的电源设备，常用于为一电子设备提供稳定电源，而随着电子产品广泛普及，电子设备的性能也逐渐提升，而所需的功率也随之提升。例如现有工业规格的电子设备所需的功率通常较大，因此就需要使用能提供大功率的电源设备，但大功率的电源设备相对昂贵，且其维修费用也相对高昂。

因此，现有工业规格的逆变器设备，为了能够提供大功率的应用，常采用并联多台小功率逆变器的方式来产生大功率的交流电源输出，以达成大功率的应用。而采用小功率逆变器的好处除了建置费用较低外，若有任一小功率逆变器出状况，可采用替换方式将出状况的小功率逆变器拆下，更换成新的备品或是能良好运作的备品，藉此降低维修费用与时间。

然而，由于逆变器是交流输出，若是多台并联的逆变器之间的交流输出的相位不同步时，会造成逆变器设备中，多台并联的逆变器内部产生环流，进而造成交流输出的电压迭加，使得逆变器产生电压保护，而导致并联失败。因此，现有逆变器设备仍需进一步的改良。

发明内容

有鉴于上述问题，本发明提供一种逆变器设备及其输出同步方法，可同步多台并联的逆变器的交流输出，并可有效避免现有技术并联失败的问题。

该逆变器设备的输出同步方法主要由一逆变器的一控制单元执行，且包含有以下步骤：

产生并发送本机的一身份信号及一状态信号至一总线；

判断是否通过该总线接收到其他逆变器的一身份信号及一状态信号；

当通过该总线接收到其他逆变器的身份信号及状态信号时，根据本机的身份信息及其他逆变器的身份信息设定本机的状态信号；

当本机的状态信号设定为一主机状态时，产生并发送一同步开机信号至该总线，并根据该同步开机信号启动本机的一电源转换；

当启动该电源转换时，输出一交流电，并根据输出的该交流电产生并发送一同步输出信号至该总线。

进一步而言，该逆变器设备供连接至一直流电源，且接收并转换该直流电源输出的直流电成一交流电后，供电至一负载。该逆变器设备包含有一总线、多个逆变器。该些逆变器彼此相互并联，且各逆变器分别包含有一控制单元及一电源转换单元。而该些逆变器的电源转换单元分别连接至该直流电源及该负载。且该些逆变器的控制单元分别连接至该总线，并分别执行该逆变器设备的输出同步方法。

由于当各该逆变器的控制单元在通过总线接收到其他逆变器的身份信号及状态信号时，代表目前各该逆变器可通过该总线交换信号，因此各该逆变器的控制单元可根据本机的身份信息及其他逆变器的身份信息设定本机的状态信号。当设定本机的状态信号为该主机状态，被设定为主机状态的该逆变器的控制单元产生并发送该同步开机信号至该总线，并根据该同步开机信号启动本机的电源转换。且当各该逆变器的控制单元启动该电源转换时，输出该交流电，并根据输出的该交流电产生并发送该同步输出信号至该总线。

如此一来，该逆变器设备即可通过该同步开机信号设定该些逆变器启动该电源转换的时间点，让该些逆变器同步启动该电源转换，以产生该交流电输出，藉此让交流输出的相位相同，避免多台并联的逆变器内部产生环流，导致交流输出的电压迭加，使得逆变器产生电压保护，而并联失败。

此外，当该逆变器的状态信号被设定为该主机状态时，被设定为主机状态的逆变器还会进一步在输出该交流电后，根据输出的该交流电持续产生并发送该同步输出信号至该总线，供其他逆变器根据该同步输出信号调整输出的交流电相位，藉此持续维持交流输出的相位相同。

附图说明

图1为应用本发明的逆变器设备的系统架构示意图；

图2及图3为本发明的逆变器设备的同步输出方法的流程示意图；

图4为本发明的逆变器设备的同步输出方法的另一流程示意图；

图5为应用本发明的逆变器设备的另一系统架构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明的逆变器设备由包含有多台并联的逆变器10及一总线20，且供连接至一直流电源30，且接收并转换该直流电源输出的一直流电成一交流电后，供电至一负载40。各该逆变器10分别包含有一控制单元11及一电源转换单元12。该些逆变器10的该控制单元11分别连接至该总线，以通过该总线交换信号，且分别执行一逆变器设备的输出同步方法。该些逆变器10的电源转换单元12分别连接至该直流电源30及该负载40，用于接收并转换该直流电源30输出的直流电成交流电，且输出该交流电至该负载40。

请参阅图2及图3所示，该逆变器设备的输出同步方法包含有以下步骤：

产生并发送本机的一身份信号及一状态信号至一总线(S201)；

判断是否通过该总线接收到其他逆变器的一身份信号及一状态信号(S202)；

当通过该总线接收到其他逆变器的身份信号及状态信号时，根据本机的身份信息及其他逆变器的身份信息设定本机的状态信号(M/S)(S208)；

当本机的状态信号设定为一主机状态时，产生并发送一同步开机信号至该总线(S209)，并根据该同步开机信号启动本机的一电源转换(S210)；及

当启动该电源转换时，输出一交流电(S211)，并根据输出的该交流电产生并发送一同步输出信号至该总线(S212)。

举例来说，当其中一逆变器10的控制单元11在通过总线20接收到其他逆变器10的身份信号及状态信号时，代表目前该些逆变器10可通过该总线20交换信号，因此各该逆变器10的控制单元11可根据本机的身份信息及其他逆变器的身份信息设定本机的状态信号。而当其中一逆变器10的控制单元11设定本机的状态信号为该主机状态时，状态信息为该主机状态的该逆变器10的该控制单元11产生并发送该同步开机信号至该总线20，并根据该同步开机信号启动本机的电源转换。且当各该逆变器10的控制单元11启动该电源转换时，该些控制单元11控制该电源转换单元12输出该交流电，并根据输出的该交流电产生并发送该同步输出信号至该总线20。

如此一来，该逆变器设备即可通过该同步开机信号设定该些逆变器10启动该电源转换的时间点，让该些逆变器10同步启动该电源转换，以同步产生该交流电输出，藉此让交流输出的相位相同，避免多台并联的逆变器内部产生环流，导致交流输出的电压迭加，使得逆变器产生电压保护，而并联失败。

此外，当该逆变器10的状态信号被设定为该主机状态时，状态信息为该主机状态的该逆变器10的该控制单元11还会在输出该交流电后，进一步根据输出的该交流电持续产生并发送该同步输出信号至该总线20，供其他逆变器10根据该同步输出信号调整输出的交流电相位，藉此持续维持交流输出的相位相同。

进一步而言，该逆变器设备的输出同步方法包含有以下步骤：

当本机的状态信号设定为一从机状态时，通过该总线接收该同步开机信号(S213)，并根据该同步开机信号启动本机的电源转换(S214)，输出该交流电(S215)，且通过该总线接收该同步输出信号(S216)，再根据该同步输出信号控制该交流电的输出相位(S217)。

在本较佳实施例中，该些逆变器10的状态信号只有其中一个逆变器10会被设定为主机状态，其他的逆变器10则是会被设定为该从机状态。

当该逆变器10的控制单元11设定本机的状态信号为该从机状态时，代表该逆变器10为从机(slave)，不需要发出控制信号，只须根据主机(master)发出的控制信号进行控制。

举例来说，当该逆变器10的控制单元11设定本机的状态信号为该从机状态时，状态信息为该从机状态的该逆变器10的该控制单元11只需通过该总线20接收状态信息为该主机状态的该逆变器10发出的该同步开机信号，并根据该同步开机信号启动电源转换。且当被设定为从机的逆变器10的控制单元11启动该电源转换时，被设定为从机的该些逆变器10的控制单元11会从该总线20接收被设定为主机的逆变器10发出的该同步输出信号，并根据该同步输出信号控制该电源转换单元12输出该交流电的输出相位，藉此持续维持被设定为从机的逆变器10输出的交流电与被设定为主机的逆变器10输出的交流电的相位相同。

此外，该逆变器设备的输出同步方法还包含有以下步骤：

当未通过该总线接收到其他逆变器的身份信号及状态信号时，设定本机的状态信号为该主机状态(S203)；

产生并发送该同步开机信号至该总线(S204)；

根据该同步开机信号启动本机的电源转换(S205)；

输出该交流电(S206)；及

根据输出的该交流电产生并发送该同步输出信号至该总线(S207)。

由于当其中一逆变器10的控制单元11未通过总线接收到其他逆变器10的身份信号及状态信号时，代表目前未通过总线20接收到信号的逆变器10无法于其他逆变器10交换信号，因此会直接设定其状态信息为主机状态，藉此维持正常运行，且同样发出该同步开机信号及该同步输出信号至该总线20供其他逆变器10跟随其运作，以维持同步的交流电输出相位。

而在步骤S208“根据本机的身份信息及其他逆变器的身份信息设定本机的状态信号”中，参见图4，进一步包含有以下子步骤：

判断其他逆变器的状态信号中是否有任一逆变器的状态信号为该主机状态(S2081)；

当其他逆变器的状态信号中有任一逆变器的状态信号为该主机状态时，设定本机的状态信号为一从机状态(S2082)；

当其他逆变器的状态信号没中有任一逆变器的状态信号为该主机状态时，进一步判断本机的身份信号是否小于所有逆变器的身份信号(S2083)；

当本机的身份信号小于所有逆变器的身份信号时，设定本机的状态信号为该主机状态(S2084)；

当本机的身份信号未小于所有逆变器的身份信号时，设定本机的状态信号为该从机状态(S2085)。

举例来说，当其中一逆变器10接收到其他逆变器10的身分信号与状态信号时，会确认其他逆变器10中有无被设定为主机的存在，若有，则直接设定自身的状态信号为从机，因为在该逆变器设备中，只能有一个主机的存在。若该些逆变器10的状态信息皆无被设定为主机状态的存在时，其中一逆变器10会先比较其自身的身分信号与其他逆变器10的身分信号的大小，若其自身的身分信号为当中的最小值时，才会设定其自身的状态信号为主机状态。反之，只要其自身的身分信号不是最小值时，就会设定其自身的状态信号为从机状态，藉此完成设定该些逆变器10的状态信号。

也就是说，该逆变器设备是设定该身分信号中最小的逆变器10的状态信号为该主机状态，而其余的逆变器10则设定为该从机状态。因此，该些逆变器10的状态信号只有其中一个逆变器10会被设定为主机状态，其他的逆变器10则是会被设定为该从机状态。

在本较佳实施例中，该同步开机信号是一脉冲波信号，且当接收到该脉冲波信号中的第二个脉冲波时，才启动本机的该电源转换。而该同步输出信号是一脉冲波信号。

举例来说，当被设定为主机的逆变器10发出该同步开机信号后，被主机的逆变器10会在该同步开机信号中的第二个脉冲波才会启动电源转换，而被设定为从机的逆变器10同样会再接收到该同步开机信号中的第二个脉冲波才会启动该电源转换，藉此提高主机与从机的同步率。

进一步而言，请参阅图5所示，在本较佳实施例中，该总线20是一控制器区域网路(Controller Area Network；CAN)总线。且该总线20包含有一第一总线单元21及一第二总线单元22。该第一总线单元21连接至该些逆变器10的控制单元11，且接收并发送该些逆变器10的控制单元11产生的该身份信号、该状态信号及该同步开机信号。而该第二总线单元22连接至该些逆变器10的控制单元11，且接收并发送该些逆变器10的控制单元11产生的该同步开机信号。

此外，该些逆变器10的电源转换单元12分别包含有一直流/直流转换器121及一直流/交流转换器122。该直流/直流转换器121连接至该直流电源30，以转换该直流电源输出的直流电为一待转换直流电。该直流/交流转换器122连接至该直流/直流转换器121及该负载40，以接收该直流/直流转换器121输出的该待转换直流电，并将该待转换直流电转换成该交流电输出至该负载40。

通过该直流/直流转换器121先将该直流电源30输出的直流电转换为该待转换直流电，例如升压或降压转换，再通过该直流/交流转换器122将该待转换直流电转换成该交流电，可将过高或过低的该直流电的电压转换成较适合直/交流转换的电压，藉此提高直/交流转换的转换效率，以提升整体效能。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，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，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但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作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种逆变器设备的输出同步方法，其特征在于，主要由一逆变器的一控制单元执行，包含有以下步骤：

产生并发送本机的一身份信号及一状态信号至一总线；

判断是否通过所述总线接收到其他逆变器的一身份信号及一状态信号；

当通过所述总线接收到其他逆变器的身份信号及状态信号时，根据本机的身份信息及其他逆变器的身份信息设定本机的状态信号；

当本机的状态信号设定为一主机状态时，产生并发送一同步开机信号至所述总线，并根据所述同步开机信号启动本机的一电源转换；

当启动所述电源转换时，输出一交流电，并根据输出的所述交流电产生并发送一同步输出信号至所述总线。

2.根据权利要求1所述的逆变器设备的输出同步方法，其特征在于，还包含有以下步骤：

当未通过所述总线接收到其他逆变器的身份信号及状态信号时，设定本机的状态信号为所述主机状态，且产生并发送所述同步开机信号至所述总线，并根据所述同步开机信号启动本机的电源转换。

3.根据权利要求1所述的逆变器设备的输出同步方法，其特征在于，还包含有以下步骤：

当本机的状态信号设定为一从机状态时，通过所述总线接收所述同步开机信号，并根据所述同步开机信号启动本机的电源转换，输出所述交流电，且通过所述总线接收所述同步输出信号，再根据所述同步输出信号控制所述交流电的输出相位。

4.根据权利要求1所述的逆变器设备的输出同步方法，其特征在于，所述根据本机的身份信息及其他逆变器的身份信息设定本机的状态信号，还包含有以下子步骤：

判断其他逆变器的状态信号中是否有任一逆变器的状态信号为所述主机状态；

当其他逆变器的状态信号中有任一逆变器的状态信号为所述主机状态时，设定本机的状态信号为一从机状态；

当其他逆变器的状态信号没中有任一逆变器的状态信号为所述主机状态时，进一步判断本机的身份信号是否小于所有逆变器的身份信号；

当本机的身份信号小于所有逆变器的身份信号时，设定本机的状态信号为所述主机状态；

当本机的身份信号未小于所有逆变器的身份信号时，设定本机的状态信号为所述从机状态。

5.根据权利要求1所述的逆变器设备的输出同步方法，其特征在于，所述同步开机信号是一脉冲波信号，且当接收到所述脉冲波信号中的第二个脉冲波时，才启动本机的所述电源转换。

6.根据权利要求1所述的逆变器设备的输出同步方法，其特征在于，所述同步输出信号是一脉冲波信号。

7.一种逆变器设备，其特征在于，供连接至一直流电源，且接收并转换所述直流电源输出的一直流电成一交流电后，供电至一负载；其中所述逆变器设备包含有：

一总线；

多个逆变器，彼此相互并联，且各逆变器分别包含有一控制单元及一电源转换单元；

其中所述多个逆变器的电源转换单元分别连接至所述直流电源及所述负载；

其中所述多个逆变器的控制单元分别连接至所述总线，且分别执行根据权利要求1至6中任一项所述的逆变器设备的输出同步方法。

8.根据权利要求7所述的逆变器设备，其特征在于，所述总线是一控制器区域网路总线。

9.根据权利要求7所述的逆变器设备，其特征在于，所述总线包含有：

一第一总线单元，连接至所述多个逆变器的控制单元，且接收并发送所述多个逆变器的控制单元产生的所述身份信号、所述状态信号及所述同步开机信号；

一第二总线单元，连接至所述多个逆变器的控制单元，且接收并发送所述多个逆变器的控制单元产生的所述同步开机信号。

10.根据权利要求7所述的逆变器设备，其特征在于，所述多个逆变器的电源转换单元分别包含有：

一直流/直流转换器，连接至所述直流电源，以转换所述直流电源为一待转换直流电；

一直流/交流转换器，连接至所述直流/直流转换器及所述负载，以接收所述直流/直流转换器输出的所述待转换直流电，并将所述待转换直流电转换成所述交流电输出至所述负载。