CN116526429A - 逆变器与储能系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种逆变器与储能系统。逆变器通过直流母线与输入电源连接。逆变器包括辅助电源、电压采样模块与控制模块。辅助电源与直流母线连接，辅助电源用于基于直流母线上的电压为逆变器中的模块提供工作电压。电压采样模块与直流母线连接，电压采样模块用于获取直流母线上的第一电压。控制模块分别与电压采样模块及辅助电源连接，控制模块用于获取第一电压及辅助电源的最大关机电压，并在第一电压大于最大关机电压时输出第一控制信号至辅助电源，以控制辅助电源停止输出工作电压。其中，当辅助电源的输入电压小于或等于最大关机电压时辅助电源关机。通过上述方式，能够延长逆变器中的器件的寿命。
Description
技术领域
本申请涉及逆变器技术领域，特别是涉及一种逆变器与储能系统。
背景技术
当用于为逆变器供电的电源的电压波动较大时，例如采用光伏或者风能作为逆变器供电的电源时，可能会导致逆变器中的辅助电源的供电电压不稳定，进而导致逆变器中由辅助电源供电的模块可能被损坏，从而可能缩短器件的使用寿命。
发明内容
本申请旨在提供一种逆变器与储能系统，能够延长逆变器中的器件的寿命。
为实现上述目的，第一方面，本申请提供一种逆变器，所述逆变器通过直流母线与输入电源连接，所述逆变器包括：
辅助电源，所述辅助电源与所述直流母线连接，所述辅助电源用于基于所述直流母线上的电压为所述逆变器中的模块提供工作电压；
电压采样模块，所述电压采样模块与所述直流母线连接，所述电压采样模块用于获取所述直流母线上的第一电压；
控制模块，所述控制模块分别与所述电压采样模块及所述辅助电源连接，所述控制模块用于获取所述第一电压及所述辅助电源的最大关机电压，并在所述第一电压大于所述最大关机电压时输出第一控制信号至所述辅助电源，以控制所述辅助电源停止输出所述工作电压，其中，当所述辅助电源的输入电压小于或等于所述最大关机电压时所述辅助电源关机
在一种可选的方式中，所述控制模块还用于：
获取所述辅助电源的最小启动电压，其中，当所述辅助电源的输入电压大于或等于所述最小启动电压时所述辅助电源启机，并且所述最小启动电压大于所述最大关机电压；
在所述第一电压大于所述最大关机电压，且小于所述最小启动电压时输出所述第一控制信号。
在一种可选的方式中，所述控制模块还用于：
在所述第一电压大于或等于所述最小启动电压与所述最大关机电压之和的一半，且小于所述最小启动电压时输出所述第一控制信号。
在一种可选的方式中，所述辅助电源包括开关电源芯片与开关模块；
所述开关模块分别与所述控制模块及所述开关电源芯片连接，所述开关模块用于在接收到所述第一控制信号时导通，以输出低电平信号至所述开关电源芯片，以控制所述开关电源芯片停止运行，其中，在所述开关电源芯片停止运行时，所述辅助电源停止输出所述工作电压。
在一种可选的方式中，所述开关模块包括光耦；
所述光耦的发光器的第一端与所述控制模块连接，所述发光器的第二端接地，所述光耦的受光器的第一端与所述开关电源芯片连接，所述受光器的第二端接地。
在一种可选的方式中，所述开关模块还包括第一电阻、第二电阻与第三电阻；
所述第一电阻的第一端分别与所述第二电阻的第一端及所述控制模块连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第二端、所述第三电阻的第一端及所述发光器的第一端连接，所述第三电阻的第二端接地。
在一种可选的方式中，所述开关模块还包括第四电阻或第一二极管；
所述第四电阻的第一端与所述开关电源芯片连接，所述第四电阻的第二端与所述受光器的第一端连接，且所述第四电阻的电阻值为0欧姆；
所述第一二极管的阳极与所述开关电源芯片连接，所述第一二极管的阴极与所述受光器的第一端连接。
在一种可选的方式中，所述辅助电源还包括至少一个分压电阻与第二二极管；
所述至少一个分压电阻中各分压电阻依次串联连接，且所述至少一个分压电阻的第一端与所述直流母线连接，所述至少一个分压电阻的第二端与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与所述开关电源芯片连接；
所述直流母线上的电压通过所述至少一个分压电阻与所述第二二极管为所述开关电源芯片供电。
在一种可选的方式中，所述辅助电源还包括第一开关与变压器；
所述控制模块还用于在所述开关电源芯片启动运行时输出第二控制信号；
所述第一开关的控制端与所述控制模块连接，所述第一开关的第一端与所述第二二极管的阳极连接，所述第一开关的第二端接地，所述第一开关用于响应于所述第二控制信号而导通，以使所述直流母线上的电压停止通过所述至少一个分压电阻与所述第二二极管为所述开关电源芯片供电；
所述变压器分别与所述直流母线及所述开关电源芯片连接，所述变压器用于基于所述直流母线上的电压输出为所述开关电源芯片供电的电压。
第二方面，本申请提供一种储能系统，包括输入电源以及如上所述的逆变器；
所述输入电源用于为所述逆变器供电。
本申请的有益效果是：本申请提供的逆变器通过直流母线与输入电源连接，逆变器包括辅助电源、电压采样模块与控制模块。其中，辅助电源能够基于直流母线上的电压为逆变器中的模块提供工作电压。同时，电压采样模块会实时获取直流母线上的第一电压。并将第一电压输入至控制模块。当控制模块确定第一电压大于最大关机电压时输出第一控制信号至辅助电源，以控制辅助电源停止输出工作电压。其中，当辅助电源的输入电压小于或等于最大关机电压时辅助电源关机。可见，当第一电压波动较大时，控制模块能够在第一电压减小至最大关机电压之前控制辅助电源关机，以防止辅助电源因其输入电压过小而导致辅助电源输出的供电电压不稳定。从而，能够降低逆变器中由辅助电源供电的模块被损坏的风险，以达到延长逆变器中的器件的寿命的目的。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本申请实施例一提供的逆变器的结构示意图；
图2为本申请实施例二提供的逆变器的结构示意图；
图3为本申请实施例一提供的开关模块的电路结构示意图；
图4为本申请实施例二提供的开关模块的电路结构示意图；
图5为本申请实施例一提供的辅助电源的电路结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
请参照图1，图1为本申请实施例提供的逆变器的结构示意图。如图1所示，逆变器100通过直流母线（包括正直流母线BUS+与负直流母线BUS-）与输入电源200连接。其中，在正直流母线BUS+与负直流母线BUS-之间还设置有第一母线电容C1与第二母线电容C2。第一母线电容C1与第二母线电容C2用于进行储能与滤波，以使直流母线上具有稳定的电压。
其中，逆变器100包括辅助电源10、电压采样模块20与控制模块30。辅助电源10与直流母线连接，即辅助电源10分别与正直流母线BUS+及负直流母线BUS-连接。电压采样模块20与直流母线连接，即电压采样模块20分别与正直流母线BUS+及负直流母线BUS-连接。控制模块30分别与电压采样模块20及辅助电源10连接。
具体地，辅助电源10用于基于直流母线上的电压为逆变器100中的模块提供工作电压。具体为，逆变器100的输入电压由直流母线提供，逆变器100中的控制模块30等模块的工作电压由辅助电源10提供。电压采样模块20用于获取直流母线上的第一电压。控制模块30用于获取第一电压及辅助电源10的最大关机电压，并在第一电压大于最大关机电压时输出第一控制信号至辅助电源10，以控制辅助电源10停止输出工作电压。其中，当辅助电源10的输入电压小于或等于最大关机电压时辅助电源10自动关机。
在实际应用中，在逆变器100工作时，电压采样模块20会实时获取直流母线上的第一电压。并将第一电压输入至控制模块30。当控制模块30确定第一电压大于最大关机电压时输出第一控制信号至辅助电源10，以控制辅助电源10停止输出工作电压。其中，当辅助电源10的输入电压小于或等于最大关机电压时辅助电源10关机，换言之，当辅助电源10的输入电压减小至最大关机电压时辅助电源10会自动关机。
在相关技术中，当用于为逆变器100供电的电源的电压波动较大时，例如采用光伏或者风能作为逆变器100供电的电源时，光伏或者风能所提供的电压可能减小至较小值。此时，逆变器100中的辅助电源会由于其输入的工作电压较低，而使辅助电源提供的电压不稳定，进而导致逆变器100中由辅助电源供电的模块可能被损坏，从而可能缩短逆变器100中的器件的使用寿命。
而在本申请的实施例中，当第一电压波动较大而可能减小至较小值时，控制模块30能够在第一电压减小至最大关机电压之前控制辅助电源关机，以防止辅助电源因其输入电压过小而导致辅助电源输出的供电电压不稳定。从而，能够降低逆变器中由辅助电源供电的模块被损坏的风险，则有利于达到延长逆变器中的器件的寿命的目的。此外，还能够防止在输入电压过小时，若逆变器开启，则有可能导致电流由逆变器所连接的电网反灌进逆变器中主功率电路部分，从而能够对逆变器中主功率电路部分的器件进行保护，以延长逆变器中主功率电路部分的器件的使用寿命。
在一实施例中，控制模块30还用于获取辅助电源10的最小启动电压，并在第一电压大于最大关机电压，且小于最小启动电压时输出第一控制信号。
其中，当辅助电源10的输入电压大于或等于最小启动电压时辅助电源10启机，并且最小启动电压大于最大关机电压。即在直流母线上的电压增大至等于最小启动电压时，辅助电源10会启机（即自动开机）。从而，通过在第一电压小于最小启动电压时才控制辅助电源10关机，可防止与辅助电源10原有的逻辑产生冲突而导致辅助电源10不断启机与停机，从而有利于保持辅助电源10的正常运行，并可延长辅助电源10的使用寿命。
在一实施例中，控制模块30还用于：在第一电压大于或等于最小启动电压与最大关机电压之和的一半，且小于最小启动电压时输出第一控制信号。
在该实施例中，通过设置在第一电压大于或等于最小启动电压与最大关机电压之和的一半时在输出第一控制信号，以保持强制停止辅助电源10时的电压为较大的电压，从而能够有效地防止辅助电源10因其输入电压过小而导致辅助电源10输出的供电电压不稳定。可进一步降低逆变器中由辅助电源10供电的模块被损坏的风险，以延长逆变器中的器件的使用寿命。
在一实施例中，如图2所示，辅助电源10包括开关电源芯片U1与开关模块11。
其中。开关模块11分别与控制模块30及开关电源芯片U1连接，开关模块11用于在接收到第一控制信号时导通，以输出低电平信号至开关电源芯片U1，以控制开关电源芯片U1停止运行。其中，在开关电源芯片U1停止运行时，辅助电源10停止输出工作电压。
在另一实施例中，若开关模块11未接收到第一控制信号，则开关模块11保持关断。此时，低电平信号停止输入至开关电源芯片U1，开关电源芯片U1可正常运行。在开关电源芯片U1正常运行时，开关电源芯片U1可输出PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）信号实现对开关电源的控制。其中，通过调节PWM信号，可使辅助电源10最终输出不同大小的电压，以满足不同模块的供电需求。
在该实施例中，通过控制开关模块11的导通与关断，可控制开关电源芯片U1的运行或停止运行。
在一些实施方式中，开关电源芯片U1可采用型号为UCC2804的开关电源芯片。此时，当开关电源芯片U1的COMP引脚被输入低电平信号时，开关电源芯片U1停止运行。
请参照图3，图3示例性示出了开关模块11的一种电路结构。
在一实施例中，开关模块11包括光耦U2。
其中，光耦U2的发光器的第一端与控制模块30连接，光耦U2的发光器的第二端接地GND，光耦U2的受光器的第一端与开关电源芯片U1连接，光耦U2的受光器的第二端接地GND。
具体地，当控制模块30输出第一控制信号时，光耦U2的发光器正向导通。光耦U2的发光器的发光器发光，光耦U2的受光器也接收到光而导通。开关电源芯片U1通过光耦U2的受光器接地GND，对应于将低电平信号输入至开关电源芯片U1。
在一实施例中，开关模块11还包括第一电阻R1、第二电阻R2与第三电阻R3。
其中，第一电阻R1的第一端分别与第二电阻R2的第一端及控制模块30连接，第一电阻R1的第二端分别与第二电阻R2的第二端、第三电阻R3的第一端及光耦U2的发光器的第一端连接，第三电阻R3的第二端接地GND。
具体地，第一电阻R1与第二电阻R2均用于进行限流。第三电阻R3用于分压，以为光耦U2的发光器提供一导通压降。
在一实施例中，开关模块11还包括第一二极管D1。
其中，第一二极管D1的阳极与开关电源芯片U1连接，第一二极管D1的阴极与光耦U2的受光器的第一端连接。
具体地，第一二极管D1用于保证在开关电源芯片U1被输入低电平信号后，高电压不会反向流向开关电源芯片U1，以对开关电源芯片U1起到保护作用。
需要说明的是，如图3所示的开关模块11的硬件结构仅是一个示例，并且，开关模块11可以具有比图中所示出的更多的或者更少的部件，可以组合两个或更多的部件，或者可以具有不同的部件配置，图中所示出的各种部件可以在包括一个或多个信号处理和/或专用集成电路在内的硬件、软件、或硬件和软件的组合中实现。
例如，如图4所示，将图3所示的第一二极管D1替换为第四电阻R4。具体为，开关模块11还包括第四电阻R4。
其中，第四电阻R4的第一端与开关电源芯片U1连接，第四电阻R4的第二端与光耦U2的受光器的第一端连接，且第四电阻R4的电阻值为0欧姆。
在该实施例中，电阻是预留0Ω电阻，保证开关电源芯片U1的引脚能够被拉低至地GND，从而确保开关电源芯片U1能够可靠停止运行。
请参照图5，图5示例性示出了辅助电源10中的部分电路结构。
在一实施例中，如图5所示，辅助电源10还包括至少一个分压电阻与第二二极管D2。其中，在该实施例中，以至少一个分压电阻包括六个分压电阻为例，而在其他的实施例中，也可以设置其他数量的分压电阻，其可根据实际应用情况进行设置，本申请实施例对此不作具体限制。
其中，至少一个分压电阻中各分压电阻依次串联连接，且至少一个分压电阻的第一端与直流母线连接，至少一个分压电阻的第二端与第二二极管D2的阳极连接，第二二极管D2的阴极与开关电源芯片U1连接。
具体地，第一分压电阻RA1、第二分压电阻RA2、第三分压电阻RA3、第四分压电阻RA4、第五分压电阻RA5与第六分压电阻RA6依次串联连接。且第一分压电阻RA1、第二分压电阻RA2、第三分压电阻RA3、第四分压电阻RA4、第五分压电阻RA5与第六分压电阻RA6串联组成的电阻的第一端与正直流母线BUS+连接；第一分压电阻RA1、第二分压电阻RA2、第三分压电阻RA3、第四分压电阻RA4、第五分压电阻RA5与第六分压电阻RA6串联组成的电阻的第二端与第二二极管D2连接。
在该实施例中，直流母线上的电压通过至少一个分压电阻与第二二极管D2为开关电源芯片U1供电。通过改变分压电阻的阻值，可改变为开关电源芯片U1供电的电压大小。
在一实施例中，辅助电源10还包括第一开关K1与变压器U3。
其中，第一开关K1的控制端与控制模块30连接，第一开关K1的第一端与第二二极管D2的阳极连接，第一开关K1的第二端接地GND，变压器U3分别与直流母线（即正直流母线BUS+）及开关电源芯片U1连接。
具体地，控制模块30还用于在开关电源芯片U1启动运行时输出第二控制信号至第一开关K1。第一开关K1用于响应于第二控制信号而导通，以使直流母线上的电压停止通过至少一个分压电阻与第二二极管D2为开关电源芯片U1供电。变压器U3用于基于直流母线上的电压输出为开关电源芯片U1供电的电压。
在实际应用中，在逆变器启动时，首先由直流母线上的电压通过至少一个分压电阻与第二二极管D2为开关电源芯片U1供电。之后，在开关电源芯片U1已启动完成后，控制模块30输出第二控制信号至第一开关K1，以使第一开关K1导通。直流母线上的电压停止通过至少一个分压电阻与第二二极管D2为开关电源芯片U1供电。此时，切换为变压器U3输出电压为开关电源芯片U1供电，以保持开关电源芯片U1的稳定运行。
本申请实施例还提供一种储能系统，该储能系统包括输入电源以及本申请任一实施例中的逆变器100。
其中，输入电源用于为逆变器供电。
在一些实施方式中，采用光伏或者风能作为输入电源。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种逆变器，其特征在于，所述逆变器通过直流母线与输入电源连接，所述逆变器包括：
辅助电源，所述辅助电源与所述直流母线连接，所述辅助电源用于基于所述直流母线上的电压为所述逆变器中的模块提供工作电压；
电压采样模块，所述电压采样模块与所述直流母线连接，所述电压采样模块用于获取所述直流母线上的第一电压；
控制模块，所述控制模块分别与所述电压采样模块及所述辅助电源连接，所述控制模块用于获取所述第一电压及所述辅助电源的最大关机电压，并在所述第一电压大于所述最大关机电压时输出第一控制信号至所述辅助电源，以控制所述辅助电源停止输出所述工作电压，其中，当所述辅助电源的输入电压小于或等于所述最大关机电压时所述辅助电源关机。
2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述控制模块还用于：
获取所述辅助电源的最小启动电压，其中，当所述辅助电源的输入电压大于或等于所述最小启动电压时所述辅助电源启机，并且所述最小启动电压大于所述最大关机电压；
在所述第一电压大于所述最大关机电压，且小于所述最小启动电压时输出所述第一控制信号。
3.根据权利要求2所述的逆变器，其特征在于，所述控制模块还用于：
在所述第一电压大于或等于所述最小启动电压与所述最大关机电压之和的一半，且小于所述最小启动电压时输出所述第一控制信号。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的逆变器，其特征在于，所述辅助电源包括开关电源芯片与开关模块；
所述开关模块分别与所述控制模块及所述开关电源芯片连接，所述开关模块用于在接收到所述第一控制信号时导通，以输出低电平信号至所述开关电源芯片，以控制所述开关电源芯片停止运行，其中，在所述开关电源芯片停止运行时，所述辅助电源停止输出所述工作电压。
5.根据权利要求4所述的逆变器，其特征在于，所述开关模块包括光耦；
所述光耦的发光器的第一端与所述控制模块连接，所述发光器的第二端接地，所述光耦的受光器的第一端与所述开关电源芯片连接，所述受光器的第二端接地。
6.根据权利要求5所述的逆变器，其特征在于，所述开关模块还包括第一电阻、第二电阻与第三电阻；
所述第一电阻的第一端分别与所述第二电阻的第一端及所述控制模块连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第二端、所述第三电阻的第一端及所述发光器的第一端连接，所述第三电阻的第二端接地。
7.根据权利要求5所述的逆变器，其特征在于，所述开关模块还包括第四电阻或第一二极管；
所述第四电阻的第一端与所述开关电源芯片连接，所述第四电阻的第二端与所述受光器的第一端连接，且所述第四电阻的电阻值为0欧姆；
所述第一二极管的阳极与所述开关电源芯片连接，所述第一二极管的阴极与所述受光器的第一端连接。
8.根据权利要求4所述的逆变器，其特征在于，所述辅助电源还包括至少一个分压电阻与第二二极管；
所述至少一个分压电阻中各分压电阻依次串联连接，且所述至少一个分压电阻的第一端与所述直流母线连接，所述至少一个分压电阻的第二端与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与所述开关电源芯片连接；
所述直流母线上的电压通过所述至少一个分压电阻与所述第二二极管为所述开关电源芯片供电。
9.根据权利要求8所述的逆变器，其特征在于，所述辅助电源还包括第一开关与变压器；
所述控制模块还用于在所述开关电源芯片启动运行时输出第二控制信号；
所述第一开关的控制端与所述控制模块连接，所述第一开关的第一端与所述第二二极管的阳极连接，所述第一开关的第二端接地，所述第一开关用于响应于所述第二控制信号而导通，以使所述直流母线上的电压停止通过所述至少一个分压电阻与所述第二二极管为所述开关电源芯片供电；
所述变压器分别与所述直流母线及所述开关电源芯片连接，所述变压器用于基于所述直流母线上的电压输出为所述开关电源芯片供电的电压。
10.一种储能系统，其特征在于，包括输入电源以及如权利要求1-8任意一项所述的逆变器；
所述输入电源用于为所述逆变器供电。
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