CN116449087A - 掉电检测方法、控制器及储能设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种掉电检测方法、控制器及储能设备。掉电检测方法包括：在满足预设掉电触发条件时，获取母线电容在第一预设时长内的电压曲线；计算电压曲线的n阶导数，得到实际掉电系数；n为预设的正整数；基于实际掉电系数确定交流侧的受电状态，受电状态为市电接入状态或市电掉电状态。本申请通过在市电掉电时获取母线电容的电压曲线，以计算实际掉电系数，根据实际掉电系数确定整流电路交流侧的受电状态。

Description

掉电检测方法、控制器及储能设备

技术领域

本申请涉及电源领域，尤其涉及一种掉电检测方法、控制器及储能设备。

背景技术

在通常的UPS(不间断电源)电源切换方案中，UPS电源可以将电网输入电压的有效值与预设设定的值进行比较，以此识别电网是否掉电。但是，在电网掉电时，电网的电压并不是直接消失的，而是逐渐下降。因此，UPS电源需要等待两到三个周期后，才会检测到电网输入电压的有效值小于预设值，触发UPS切换操作。这种方式会有60ms左右的延迟，检测延迟过高。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本申请提供一种掉电检测方法、控制器及储能设备，提高电网掉电检测速度。

本申请提供一种掉电检测方法，应用于储能设备，所述储能设备包括整流电路，所述整流电路的交流侧用于与市电连接，所述整流电路的直流侧包括直流母线以及设置于所述直流母线的母线电容，所述掉电检测方法包括：

在满足预设掉电触发条件时，获取所述母线电容在第一预设时长内的电压曲线；

计算所述电压曲线的n阶导数，得到实际掉电系数；n为预设的正整数；

基于所述实际掉电系数确定所述交流侧的受电状态，所述受电状态为市电接入状态或市电掉电状态。

在一实施例中，所述获取母线电容在第一预设时长内的电压曲线，包括：

在所述第一预设时长内，采集母线电容两端的电压，得到多个采样电压值；

基于预设的n次函数模型对多个所述采样电压值进行曲线拟合，得到所述母线电容的电压曲线。

在一实施例中，所述基于所述实际掉电常数确定所述交流侧的受电状态，包括：

计算所述实际掉电系数和预设掉电系数的系数差值；

若所述系数差值在预设差值范围内，则确定所述交流侧处于市电掉电状态；

若所述系数差值在所述预设差值范围外，则确定所述交流侧处于市电接入状态。

在一实施例中，所述预设掉电触发条件为：

检测到所述母线电容两端的电压值小于第一预设电压值。

在一实施例中，在满足预设掉电触发条件时，所述掉电检测方法还包括：

若在所述第一预设时长内检测到所述母线电容两端的电压值达到所述第一预设电压值，则确定所述交流侧处于市电接入状态。

在一实施例中，所述掉电检测方法还包括：

获取所述交流侧的输入电压值；

在所述输入电压值小于第二预设电压值时，开始计时；

若计时时长达到第二预设时长，则确定所述交流侧处于市电掉电状态；

若计时时长未达到所述第二预设时长，且检测到所述输入电压值达到所述第二预设电压值，则终止所述计时，确定所述交流侧处于市电接入状态。

在一实施例中，所述预设掉电触发条件为：

检测到所述输入电压值小于所述第二预设电压值。

本申请还提出一种控制器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现上述的掉电检测方法。

本申请还提出一种储能设备，所述储能设备包括整流电路、储能组件和上述的控制器；

所述整流电路的交流侧用于与市电连接，所述整流电路的直流侧包括直流母线以及设置于所述直流母线的母线电容；

所述控制器用于根据所述母线电容两端的电压和/或所述交流侧的电压确定所述交流侧的受电状态，并在确定所述受电状态为市电掉电状态时，控制所述储能组件放电。

在一实施例中，所述储能设备还包括：

电压检测电路，与所述整流电路的母线电容、整流电路的交流侧以及所述控制器分别电连接；所述电压检测电路用于采集所述母线电容两端的电压，得到多个采样电压值；以及检测所述交流侧的输入电压；

所述控制器还用于根据多个所述采样电压值和/或所述交流侧的输入电压确定所述交流侧的受电状态。

本申请通过在市电掉电时获取母线电容的电压曲线，以计算实际掉电系数，根据实际掉电系数确定整流电路交流侧的受电状态。母线电容掉电时，放电速度较快，可以在短时间内获取母线电容的电压曲线。且通过计算电压曲线的n阶导数来比对电压曲线和掉电曲线，不需要对电压曲线上的多个点进行比对，也不需要等待电网电压下降到预设值以下再确定电网掉电，提高了电网掉电检测速度。

附图说明

图1为市电掉电曲线的波形示意图；

图2为本申请的掉电检测方法一实施例的流程示意图；

图3为本申请的掉电检测方法中步骤S1的细分流程示意图；

图4为本申请的掉电检测方法中步骤S3的细分流程示意图；

图5为本申请的掉电检测方法另一实施例的流程示意图；

图6为本申请的掉电检测方法另一实施例的流程示意图；

图7为本申请的储能设备一实施例的结构示意图；

图8为本申请的整流电路一实施例的结构示意图。

主要元件符号说明

储能设备 10 整流电路 110

直流母线 111 母线电容 C1

储能组件 120 控制器 130

电压检测电路 140 电压变换电路 AC/DC

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

以下描述将参考附图以更全面地描述本申请内容。附图中所示为本申请的示例性实施例。然而，本申请可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施例。提供这些示例性实施例是为了使本申请透彻和完整，并且将本申请的范围充分地传达给本领域技术人员。类似的附图标记表示相同或类似的组件。

本文使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，而不意图限制本申请。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式。此外，当在本文中使用时，“包括”和/或“包含”和/或“具有”，整数，步骤，操作，组件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征，区域，整数，步骤，操作，组件和/或其群组。

除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本申请所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。此外，除非文中明确定义，诸如在通用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关技术和本申请内容中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化或过于正式的含义。

以下内容将结合附图对示例性实施例进行描述。须注意的是，参考附图中所描绘的组件不一定按比例显示；而相同或类似的组件将被赋予相同或相似的附图标记表示或类似的技术用语。

电网接入用电设备(如储能设备)，为用电设备供电。当电网出现掉电时，电网的电压并不是直接消失的，而是按照如图1所示的曲线逐渐下降。图1所示的曲线，横坐标为时间，纵坐标为电压。该曲线根据该用电设备中不同的母线电容掉电情况计算得到。因此相关技术中对电网掉电进行检测时，根据该电网的实时输入电压进行检测会容易导致检测滞后。使得在该电网掉电时不能及时切换其他的供电电源，影响用电设备的使用。

参照图2，图2为本申请实施例提供的一种储能设备10，储能设备10包括整流电路110、储能组件120和控制器130。该控制器130用于执行本申请实施例提供的掉电检测方法。

如图3所示，整流电路110的交流侧用于与市电连接，整流电路110的直流侧包括直流母线111以及设置于直流母线111的母线电容C1。整流电路110还包括电压变换电路AC/DC，电压变换电路AC/DC用于将该交流侧输入的交流电进行转换后，输出直流电给直流母线111。设置在该直流母线111上的母线电容C1在接收到该直流电时进行蓄能。

控制器130用于根据母线电容C1两端的电压和/或交流侧的电压确定交流侧的受电状态，并在确定受电状态为市电掉电状态时，控制储能组件120放电以向负载供电。

该控制器130的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述。可以理解的是，由于在本申请储能设备10中使用了上述控制器130，因此，本申请储能设备10的实施例包括上述控制器130的全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

在一实施例中，储能设备10还包括电压检测电路140。

电压检测电路140与整流电路110的母线电容C1、整流电路110的交流侧以及控制器130分别电连接；电压检测电路140用于采集母线电容C1两端的电压，得到多个采样电压值；以及检测交流侧的输入电压。其中，电压检测电路140可以由电阻组成。

控制器130还用于根据多个采样电压值和/或交流侧的输入电压确定交流侧的受电状态。

参照图4，本申请提出一种掉电检测方法，应用于储能设备10，储能设备10包括整流电路110，整流电路110的交流侧用于与市电连接，整流电路110的直流侧包括直流母线111以及设置于直流母线111的母线电容C1，掉电检测方法包括：

S1：在满足预设掉电触发条件时，获取母线电容C1在第一预设时长内的电压曲线。

其中，预设掉电触发条件可以是检测到母线电容C1两端的电压值小于第一预设电压值，和/或检测到交流侧的输入电压值小于第二预设电压值。在市电未掉电的情况下，母线电容C1两端的电压是一个较为稳定的值，交流侧的输入电压存在规律的正弦波动。当母线电容C1的电压下降到小于第一预设电压值时，和/或交流侧的输入电压值小于第二预设电压值时，可能是电压短时间的波动，也可能是持续掉电，因此通过检测第一预设时长内该母线电容C1两端的电压曲线可准确地确定整流电路110交流侧的受电状态。第一预设时长可以根据母线电容C1的放电时长确定。母线电容C1掉电时，放电速度较快，第一预设时长可以设置较短，例如8ms、10ms、12ms等。如此，可以在较短内时间内获取母线电容C1的电压曲线，进而根据电压曲线确定交流侧的受电状态，提高受电状态的识别速度。其中，第一预设电压值可以根据母线电容C1两端的实际工作电压设置，例如，母线电容两端的实际工作电压为60V，第一预设电压值可以设置为55V、50V等。

S2：计算电压曲线的n阶导数，得到实际掉电系数；n为预设的正整数。

n的大小可以根据电压曲线的阶数设置。例如，若电压曲线为2次函数y＝ax²+bx+c，则n为2，对电压曲线进行2次求导即可得到实际掉电系数a。除此之外，n还可以设置为其他正整数，在此不作限制。

在实际应用中，母线电容C1的选型确定后，其电容值为固定值，所以母线电容C1在掉电时的掉电曲线一致或近似一致的。因此，可以通过检测母线电容C1的电压曲线和掉电曲线是否一致的方式，来确定交流侧的受电状态。若电压曲线和掉电曲线相似或者一致的话，其最高阶的系数应当是一致的。因此，本实施例可以通过计算电压曲线的n阶导数来比对电压曲线和掉电曲线，不需要对电压曲线上的多个点进行比对。如此，可以提高比对速度，进一步提高受电状态的识别速度。

S3：基于实际掉电系数确定交流侧的受电状态，受电状态为市电接入状态或市电掉电状态。

可将实际掉电系数与预设掉电系数进行比较，确定交流侧的受电状态。若实际掉电系数与预设掉电系数接近或相等，说明交流侧处于市电掉电状态。若此时该储能设备连接有负载，且该负载所需的电能需求全部由市电供电，则该储能设备10需要切换储能组件120向负载供电，以保证稳定供电。若实际掉电系数与预设掉电系数不接近也不相等，说明交流侧处于市电接入状态。

本申请通过在市电掉电时获取母线电容C1的电压曲线，以计算实际掉电系数，根据实际掉电系数确定整流电路110交流侧的受电状态。母线电容C1掉电时，放电速度较快，可以在短时间内获取母线电容C1的电压曲线。且通过计算电压曲线的n阶导数来比对电压曲线和掉电曲线，不需要对电压曲线上的多个点进行比对，也不需要等待电网电压下降到预设值以下再确定电网掉电，提高了电网掉电检测速度。

参照图5，在一实施例中，获取母线电容C1在第一预设时长内的电压曲线，包括：

S11：在第一预设时长内，采集母线电容C1两端的电压，得到多个采样电压值。

母线电容C1掉电时，放电速度较快，第一预设时长可以设置较短。采样电压值可以通过电压检测电路140获取。通过设置合适的采样频率，在第一预设时长内，电压检测电路140可采集得到多个采样电压值，进而后续可根据多个采样电压值确定母线电容C1的电压曲线。

S12：基于预设的n次函数模型对多个采样电压值进行曲线拟合，得到母线电容C1的电压曲线。

采样频率可以根据实际需求设置。例如，可以设置较高的采样频率，在第一预设时长内采集较多的采样电压值，以得到更准确的电压曲线。

参照图6和图2，在一实施例中，基于目标掉电常数确定交流侧的受电状态，包括：

S31：计算实际掉电系数和预设掉电系数的系数差值。

整流电路110交流侧掉电时，电压曲线和掉电曲线可能不会完全一致，实际掉电系数和掉电曲线的预设掉电系数也可能存在差值。因此，通过计算实际掉电系数和预设掉电系数的系数差值，对系数差值进行比较，进而更准确地确定交流侧的受电状态。

S32：若系数差值在预设差值范围内，则确定交流侧处于市电掉电状态。

预设差值范围可以根据具体应用场景设置，例如0.5、0.7等。若系数差值在预设差值范围内，说明实际掉电系数接近掉电系数，电压曲线近似掉电曲线，则确定此时交流侧处于市电掉电状态。

S33：若系数差值在预设差值范围外，则确定交流侧处于市电接入状态。

若系数差值在预设差值范围外，说明实际掉电系数与掉电系数差值较大，电压曲线与掉电曲线不相似，则确定此时交流侧处于市电接入状态。

参照图7，在一实施例中，在满足预设掉电触发条件时，掉电检测方法还包括：

S4：若在第一预设时长内检测到母线电容C1两端的电压值达到第一预设电压值，则确定交流侧处于市电接入状态。

若在第一预设时长内检测到母线电容C1两端的电压值恢复至第一预设电压值，说明市电只是短时间的波动，则确定交流侧处于市电接入状态。如此，通过设置在第一预设时长内检测母线电容C1两端的电压值，避免市电波动时误判市电掉电，提高掉电检测方法的准确性。

参照图8，在一实施例中，掉电检测方法还包括：

S5：在满足预设掉电触发条件时，获取交流侧的输入电压值。

交流侧的输入电压值可以通过电压检测电路140检测确定。在市电未掉电时，交流侧的输入电压呈规律的正弦波形变化。当市电掉电时，交流侧的输入电压非规律的正弦波形变化或者持续下降。本实施例通过获取交流侧的输入电压值，以根据交流侧的输入电压值确定交流侧的受电状态。

S6：在输入电压值小于第二预设电压值时，开始计时。

第二预设电压值可以根据输入电压的幅值设置，例如，设置为0～220V之间的值。当输入电压值下降到小于第二预设电压值时，可能是短时间的电压波动，也可能是持续掉电状态。因此需要对掉电时长计时，以更准确地确定交流侧的受电状态。

S7：若计时时长达到第二预设时长，则确定交流侧处于市电掉电状态。

其中，计时时长可以通过计时器确定。第二预设时长可以根据实际应用场景设置。例如，交流侧市电正常接入时，输入电压存在正常波动，从掉到第二预设电压值到恢复第二预设电压值，最长不会超过半个周期，第二预设时长可以设置为输入电压的半个周期，或略大于半个周期。

S8：若计时时长未达到第二预设时长，且检测到输入电压值达到第二预设电压值，则终止计时，确定交流侧处于市电接入状态。

输入电压在计时时长未达到第二预设时长时就恢复至第二预设电压值，说明输入电压只是短时间的波动，市电依然正常接入。则终止计时，确定交流侧处于市电接入状态。

本申请提供的一种控制器130，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时，实现上述的掉电检测方法。

上文中，参照附图描述了本申请的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本申请的精神和范围的情况下，还可以对本申请的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本申请所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种掉电检测方法，应用于储能设备，所述储能设备包括整流电路，所述整流电路的交流侧用于与市电连接，所述整流电路的直流侧包括直流母线以及设置于所述直流母线的母线电容，其特征在于，所述掉电检测方法包括：

在满足预设掉电触发条件时，获取所述母线电容在第一预设时长内的电压曲线；

计算所述电压曲线的n阶导数，得到实际掉电系数；n为预设的正整数；

基于所述实际掉电系数确定所述交流侧的受电状态，所述受电状态为市电接入状态或市电掉电状态。

2.如权利要求1所述的掉电检测方法，其特征在于，所述获取母线电容在第一预设时长内的电压曲线，包括：

在所述第一预设时长内，采集母线电容两端的电压，得到多个采样电压值；

基于预设的n次函数模型对多个所述采样电压值进行曲线拟合，得到所述母线电容的电压曲线。

3.如权利要求1所述的掉电检测方法，其特征在于，所述基于所述实际掉电常数确定所述交流侧的受电状态，包括：

计算所述实际掉电系数和预设掉电系数的系数差值；

若所述系数差值在预设差值范围内，则确定所述交流侧处于市电掉电状态；

若所述系数差值在所述预设差值范围外，则确定所述交流侧处于市电接入状态。

4.如权利要求1所述的掉电检测方法，其特征在于，所述预设掉电触发条件为：

检测到所述母线电容两端的电压值小于第一预设电压值。

5.如权利要求4所述的掉电检测方法，其特征在于，在满足预设掉电触发条件时，所述掉电检测方法还包括：

若在所述第一预设时长内检测到所述母线电容两端的电压值达到所述第一预设电压值，则确定所述交流侧处于市电接入状态。

6.如权利要求1所述的掉电检测方法，其特征在于，所述掉电检测方法还包括：

获取所述交流侧的输入电压值；

在所述输入电压值小于第二预设电压值时，开始计时；

若计时时长达到第二预设时长，则确定所述交流侧处于市电掉电状态；

若计时时长未达到所述第二预设时长，且检测到所述输入电压值达到所述第二预设电压值，则终止所述计时，确定所述交流侧处于市电接入状态。

7.如权利要求6所述的掉电检测方法，其特征在于，所述预设掉电触发条件为：

检测到所述输入电压值小于所述第二预设电压值。

8.一种控制器，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如权利要求1-7中任一项所述的掉电检测方法。

9.一种储能设备，其特征在于，所述储能设备包括整流电路、储能组件和如权利要求8所述的控制器；

所述整流电路的交流侧用于与市电连接，所述整流电路的直流侧包括直流母线以及设置于所述直流母线的母线电容；

所述控制器用于根据所述母线电容两端的电压和/或所述交流侧的电压确定所述交流侧的受电状态，并在确定所述受电状态为市电掉电状态时，控制所述储能组件放电。

10.如权利要求9所述的储能设备，其特征在于，所述储能设备还包括：

电压检测电路，与所述整流电路的母线电容、所述整流电路的交流侧以及所述控制器分别电连接；所述电压检测电路用于采集所述母线电容两端的电压，得到多个采样电压值；以及检测所述交流侧的输入电压；

所述控制器还用于根据多个所述采样电压值和/或所述交流侧的输入电压确定所述交流侧的受电状态。