CN113783289A - 一种双向逆变装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双向逆变装置及控制方法，其中装置包括：控制器、双向逆变器和锁相环；控制器分别与锁相环和双向逆变器连接；市电输入端分别与锁相环的输入端和双向逆变器的第一输出端连接；双向逆变器的第二输出端和第一输出端分别与电池和用电器连接。本发明实施例中双向逆变器的第一输出端与市电输入端分别与用电器连接，通过锁相环获取当前输出电压，并计算预测电压和获取实际电压，从而根据预测电压和实际电压的差值来判断市电是否接入，以切换逆变器的工作模式，无需设置继电器或接触器等机械触点开关实现切换，不仅能够有效减少逆变装置的体积大小以及成本，还能有效提高逆变器与市电之间切换的效率，有利于提高逆变装置的工作效率。

Description

一种双向逆变装置及控制方法
技术领域
本发明涉及逆变器技术领域，尤其是涉及一种双向逆变装置及控制方法。
背景技术
目前，现有的逆变装置需要通过继电器或接触器等机械触点开关来实现市电与逆变器之间的切换，具体为：当市电接入时，通过继电器或接触器将输出端口切换至市电端口，使用市电输入作为输出供电给用电器；当市电未接入时，继电器或接触器将输出端口切换至逆变板输出端口，使用逆变器作为输出供电给用电器。现有的双向逆变器装置存在以下问题：需要通过继电器其或接触器等机械触点开关实现切换，导致逆变装置的体积较大以及成本过高。
发明内容
本发明提供了一种双向逆变装置及控制方法，以解决现有的双向逆变装置需要通过继电器其或接触器等机械触点开关实现切换，导致逆变装置的体积较大以及成本过高的问题。
本发明的第一实施例提供了一种双向逆变装置，包括：
控制器、双向逆变器和锁相环；
所述控制器分别与所述锁相环和所述双向逆变器连接；
所述市电输入端分别与所述锁相环的输入端和所述双向逆变器的第一输出端连接；
所述双向逆变器的第二输出端和第一输出端分别与电池和用电器连接。
本发明的第二实施例提供了一种双向逆变装置的控制方法，在上述的双向逆变装置中执行，包括：
读取所述双向逆变器的输出电压，对所述输出电压进行分析得到电压相位和电压频率；
根据所述电压相位和所述电压频率计算得到下一时刻的预测电压；
对所述电压频率进行周期性扰动，在所述预测电压与实际电压的差值超过预设阈值范围时，判断市电接入到所述双向逆变装置中，切换所述双向逆变器的工作模式为输入模式。
进一步的，所述读取所述双向逆变器的输出电压，具体为：
通过所述控制器中的ADC引脚读取输出电压模拟信号，并通过对所述输出电压模拟信号进行模数转换得到输出电压。
进一步的，所述根据所述电压相位和所述电压频率计算得到下一时刻的预测电压。具体为：
根据所述电压相位，计算得到所述输出电压中ksin(wt)函数波形的放大系数；
根据所述电压频率计算得到所述逆变器的输出频率；
根据所述放大系数和所述输出频率计算得到所述双向逆变器的下一时刻的预测电压。
进一步的，所述切换所述双向逆变器的工作模式为输入模式，具体为：
采用整流桥将市电整流为直流电，并通过双环双向LLC将所述直流电降压后，输入至电池中。
本发明实施例根据所述电压相位和所述电压频率计算得到下一时刻的预测电压，并通过对电压频率进行周期性扰动，在所述预测电压与实际电压的差值超过预设阈值范围时，判断市电接入到所述双向逆变装置中，切换所述双向逆变器的工作模式为输入模式，无需设置继电器或接触器等机械触点开关，能够有效减少双向逆变装置的体积大小以及成本，且能够有效提高双向逆变装置的工作效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种双向逆变装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种双向逆变装置的控制方法的流程示意图。
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做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。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
请参阅图1，在本发明的第一实施例中，提供了图1所示的一种双向逆变装置，包括：
控制器10、双向逆变器20和锁相环30；
控制器10分别与锁相环30和双向逆变器20连接；
市电输入端40分别与锁相环30的输入端和双向逆变器20的第一输出端连接；
双向逆变器20的第二输出端和第一输出端分别与电池50和用电器60连接。
在本发明实施例中，锁相环30(phase locked loop)是一种利用相位同步产生的电压，去调谐压控振荡器以产生目标频率的负反馈控制系统，能够通过外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位，实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，本发明实施例能够通过锁相环30获取输出电压的电压相位和电压频率。
实施本发明实施例，具有以下有益效果：
本发明实施例中双向逆变器20的第一输出端与市电输入端40分别与用电器60连接，通过锁相环30获取输出电压的相位和频率，并根据电压的相位和频率对下一时刻的输出电压进行预测，通过对输出电压进行周期性扰动，避免逆变器的输出电压和市电的输入电压同频同相，导致无法识别市电是否接入的情况发生，根据实际电压与预测电压的差值判断是否市电接入，并在市电接入是切换逆变器的工作模式。本发明实施例通过锁相环30获取当前输出电压，并计算预测电压和获取实际电压，从而根据预测电压和实际电压的差值来判断市电是否接入，以切换逆变器的工作模式，无需设置继电器或接触器等机械触点开关实现切换，不仅能够有效减少逆变装置的体积大小，以及降低设备的部署成本，还能够有效提高逆变器与市电之间切换的效率，有利于提高逆变装置的工作效率。
请参阅图2，本发明的第二实施例提供了一种双向逆变装置的控制方法，在上述的双向逆变装置中执行，包括：
S1、读取双向逆变器20的输出电压，对输出电压进行分析得到电压相位和电压频率；
S2、根据电压相位和电压频率计算得到下一时刻的预测电压；
S3、对电压频率进行周期性扰动，在预测电压与实际电压的差值超过预设阈值范围时，判断市电接入到双向逆变装置中，切换双向逆变器20的工作模式为输入模式。
本发明实施例根据电压相位和电压频率计算得到下一时刻的预测电压，并通过对电压频率进行周期性扰动，在预测电压与实际电压的差值超过预设阈值范围时，判断市电接入到双向逆变装置中，切换双向逆变器20的工作模式为输入模式，无需设置继电器或接触器等机械触点开关，能够有效减少双向逆变装置的体积大小以及成本，且能够有效提高双向逆变装置的工作效率。
在一个实施例中，读取双向逆变器20的输出电压，具体为：
通过控制器10中的ADC引脚读取输出电压模拟信号，并通过对输出电压模拟信号进行模数转换得到输出电压。
在本发明实施例中，通过DSP芯片的ADC引脚读取输出电压模拟信号。在获得双向逆变器20的输出电压后，通过对该输出电压进行软件锁相得出电压相位ф以及电压频率f。
在一个实施例中，根据电压相位和电压频率计算得到下一时刻的预测电压。具体为：
根据电压相位，计算得到输出电压中ksin(wt)函数波形的放大系数；
根据电压频率计算得到逆变器的输出频率；
根据放大系数和输出频率计算得到双向逆变器20的下一时刻的预测电压。
在一个实施例中，双向逆变器20的输出电压为有关于ksin(wt)的函数波形，k为放大系数，当输出220v交流电时，k＝220*√2，w为有关于双向逆变器20输出频率的值，当输出50Hz交流电时，w＝100π；设下一时刻时间t＝t1，根据放大系数和输出频率计算得到对应的预测电压为u1＝ksin(w*t1)。
同时，对输出电压的电压频率进行±F的周期性扰动，避免逆变器输出电压与市电的输入电压同频同相导致市电无法干扰逆变器的输出电压，而无法识别市电是否接入的情况发生。具体为：
仅对输出电压中的电压频率施加扰动，表达式为：F＝f+s,其中，f为锁相环30得到的频率，s在周期性﹢c～﹣c之间来回变化。
在一个实施例中，切换双向逆变器20的工作模式为输入模式，具体为：
采用整流桥将市电整流为直流电，并通过双环双向LLC将直流电降压后，输入至电池50中。
在一个实施例中，切换双向逆变器20的工作模式为输入模式的条件为当前市电接入至双向逆变器20装置中，判断的条件为预测电压与实际电压的差值超过预设阈值范围。在市电接入时，由于本发明实施例中通过对输出电压频率进行周期性扰动，使得逆变器的输出电压与市电的输入电压不同频同相，在市电接入时能够准确识别，且当实际电压与预测电压的差值达到预设阈值范围时，确定为市电接入，并切换逆变器的模式为输入模式，无需设置额外的继电器或接触器等机械触点开关。
需要说明的是，双向逆变器20的工作模式包括逆变模式和输入模式，逆变模式为电池50电压经过开环双向LLC升压，经逆变/整流桥逆变成交流电输出；输入模式为：输入的市电经逆变整流桥即PWM整流模式整流成直流电，直流电经开环双向LLC降压输入至电池50。
本发明实施例中双向逆变器20的控制方法，在双向逆变装置中执行，通过锁相环30获取输出电压的相位和频率，并根据电压的相位和频率对下一时刻的输出电压进行预测，通过对输出电压进行周期性扰动，避免逆变器的输出电压和市电的输入电压同频同相，导致无法识别市电是否接入的情况发生，根据实际电压与预测电压的差值判断是否市电接入，并在市电接入是切换逆变器的工作模式。本发明实施例通过锁相环30获取当前输出电压，并计算预测电压和获取实际电压，从而根据预测电压和实际电压的差值来判断市电是否接入，以切换逆变器的工作模式，无需设置继电器或接触器等机械触点开关实现切换，不仅能够有效减少逆变装置的体积大小，以及降低设备的部署成本，还能够有效提高逆变器与市电之间切换的效率，有利于提高逆变装置的工作效率。
以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种双向逆变装置，其特征在于，包括：
控制器、双向逆变器和锁相环；
所述控制器分别与所述锁相环和所述双向逆变器连接；
所述市电输入端分别与所述锁相环的输入端和所述双向逆变器的第一输出端连接；
所述双向逆变器的第二输出端和第一输出端分别与电池和用电器连接。
2.一种双向逆变装置的控制方法，其特征在于，在如权利要求1所述的一种双向逆变装置中执行，包括：
读取所述双向逆变器的输出电压，对所述输出电压进行分析得到电压相位和电压频率；
根据所述电压相位和所述电压频率计算得到下一时刻的预测电压；
对所述电压频率进行周期性扰动，在所述预测电压与实际电压的差值超过预设阈值范围时，判断市电接入到所述双向逆变装置中，切换所述双向逆变器的工作模式为输入模式。
3.如权利要求2所述的双向逆变装置的控制方法，其特征在于，所述读取所述双向逆变器的输出电压，具体为：
通过所述控制器中的ADC引脚读取输出电压模拟信号，并通过对所述输出电压模拟信号进行模数转换得到输出电压。
4.如权利要求2所述的双向逆变装置的控制方法，其特征在于，所述根据所述电压相位和所述电压频率计算得到下一时刻的预测电压，具体为：
根据所述电压相位，计算得到所述输出电压中ksin(wt)函数波形的放大系数；
根据所述电压频率计算得到所述逆变器的输出频率；
根据所述放大系数和所述输出频率计算得到所述双向逆变器的下一时刻的预测电压。
5.如权利要求2所述的双向逆变装置的控制方法，其特征在于，所述切换所述双向逆变器的工作模式为输入模式，具体为：
采用整流桥将市电整流为直流电，并通过双环双向LLC将所述直流电降压后，输入至电池中。
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