CN117200568A - 一种储能电源用双向逆变器软启动系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种储能电源用双向逆变器软启动系统及其控制方法，其中一种储能电源用双向逆变器软启动系统，包括电源模块、双向逆变模块、预充能模块和主控模块，所述预充能模块、所述双向逆变模块和所述电源模块依次连接，所述预充能模块、所述双向逆变模块和所述电源模块均与所述主控模块连接。本申请具有延长储能电源用双向逆变器的使用寿命的效果。

Description

一种储能电源用双向逆变器软启动系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及储能电源的技术领域，尤其是涉及一种储能电源用双向逆变器软启动系统及其控制方法。

背景技术

现有的，储能电源中采用双向逆变器，逆变放电时，需要通过推挽电路将电池电压升到360V左右的电压，然后才能通过双向逆变电路变成正弦波。

而双向逆变模块的母线设置有母线电容，母线电容需要电压到达一定值才具备放电基础，若母线电容未充电，则双向逆变模块中的母线与推挽电路电压均为0，启动时推挽电路在启动过程中第一MOS管Q1、第二MOS管Q2因与母线电压差值较大而导致有大的电流产生，导致第一MOS管Q1、第二MOS管Q2的Vds电压尖峰会很高，容易使双向逆变模块的推挽电路损坏，降低储能电源用双向逆变器的使用寿命，因此需要改进。

发明内容

为了延长储能电源用双向逆变器的使用寿命，本申请提供了一种储能电源用双向逆变器软启动系统及其控制方法。

第一方面，本申请的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种储能电源用双向逆变器软启动系统，包括电源模块、双向逆变模块、预充能模块和主控模块，所述预充能模块、所述双向逆变模块和所述电源模块依次连接，所述预充能模块、所述双向逆变模块和所述电源模块均与所述主控模块连接，

所述电源模块用于蓄能或放电；

所述双向逆变模块用于将交流电和直流电进行双向逆变，当所述双向逆变模块输出直流电时，为所述电源模块充电；当所述双向逆变模块输出交流电时，为外接设备充电；

所述预充能模块用于对所述双向逆变模块进行预充能，以提高所述双向逆变模块的内部电压；

所述主控模块用于接收用电指令，控制所述预充能模块对所述双向逆变模块进行预充能，并控制所述双向逆变模块工作。

通过采用上述技术方案，电源模块放电时，主控模块控制预充能模块为双向逆变模块进行预充能，先提高双向逆变模块的内部电压，双向逆变模块再启动工作，相对现有的双向逆变模块冷启动而导致Vds电压尖峰过高，本方案使得双向逆变启动前，升高母线电压的电压值，从而降低推挽电路在启动过程中第一MOS管Q1、第二MOS管Q2与母线电压的差值，实现双向逆变器软启动，从而降低Vds电压尖峰，保护储能电源用双向逆变器中双向逆变模块的推挽电路，延长储能电源用双向逆变器的使用寿命。

可选的，还包括监控模块，所述监控模块与所述双向逆变模块连接，所述监控模块用于检测所述双向逆变模块的电路电压，所述监控模块还与所述主控模块连接，用于向所述主控模块发送电压数据。

通过采用上述技术方案，实现储能电源用双向逆变器中双向逆变模块的电压监控，便于了解双向逆变模块的电压的情况。

可选的，所述双向逆变模块包括AC-DC工作子模块和DC-AC工作子模块，所述AC-DC工作子模块用于将交流电通过整流变为直流电，并在所述主控模块的控制下通过外接市电对所述电源模块进行充电；所述DC-AC工作子模块用于将所述电源模块输出的直流电，经过两级DC电路逆变为交流电，并在所述主控模块的控制下通过所述电源模块为外接设备供电。

通过采用上述技术方案，双向逆变模块通过述AC-DC工作子模块和DC-AC工作子模块，实现直流电输出和交流电输出的转变，通过外接市电即可对储能电源充电，而储能电源放电时可输出交流电，满足用电设备用电需求。

可选的，还包括预警模块，所述预警模块与所述监控模块连接，所述双向逆变模块工作，使所述电源模块的供电回路导通。

通过采用上述技术方案，当双向逆变模块电压高于预设的预警值时，发送预警信号使得使用人员及时发送储能电源的故障风险，并及时查看，提高储能电源使用的安全性。

可选的，还包括太阳能供能模块，所述太阳能供能模块的输出端与所述双向逆变模块的输入端电连接，用于为所述双向逆变模块充能，且所述太阳能供能模块的输出端还与所述电源模块的充电端电连接。

通过采用上述技术方案，增加双向逆变模块的预充能手段，和电源模块充电的途径，提高光能的利用率。

可选的，还包括太阳能控制模块，所述太阳能控制模块与所述主控模块连接，所述太阳能控制模块用于检测所述太阳能供能模块的输出电流和输出电压，所述主控模块还用于根据所述输出电流和输出电压计算所述太阳能供能模块的输出功率，并将检测数据发送至所述主控模块；根据所述检测数据分析所述预充能模块的供能状态。

通过采用上述技术方案，便于了解太阳能供能模块的输出电流和电压情况，并使得主控模块便于通过太阳能供能模块的工作情况，控制预充能模块与太阳能供能模块配合，以对双向逆变模块进行预充能。

第二方面，本申请的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种储能电源用双向逆变器软启动控制方法，应用于所述一种储能电源用双向逆变器软启动控制系统，具体包括如下步骤：

所述主控模块获取放电指令，所述主控模块向所述预充能模块发送预充能启动信号；

所述预充能模块接收所述预充能启动信号后对所述双向逆变模块进行预充能；

当所述双向逆变模块电压值升至工作值时，所述预充能模块停止工作；

所述双向逆变模块工作，使所述电源模块的供电回路导通。

通过采用上述技术方案，当双向逆变模块需要工作时，预充能模块自动对双向逆变模块进行预充能，使得双向逆变器中的双向逆变模块内部电压及时升高，实现双向逆变器软启动，从而避免Vds电压尖峰过高，保护储能电源用双向逆变器。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述系统还包括监控模块和预警模块，

在所述主控模块获取放电指令，所述主控模块向所述预充能模块发送预充能启动信号这一步骤中，具体包括；

所述监控模块获取所述双向逆变模块的实时电压值，并向所述主控模块发送所述双向逆变模块的实时电压值；

所述主控模块将所述实时电压值与预设警报值对比；

若所述实时电压值达到所述预设警报值，则发送预警信号。

通过采用上述技术方案，实时获取双向逆变模块的电压值，并将所述实时电压值与预设警报值对比，及时发现双向逆变模块的异常情况，并发出预警信号。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：在所述主控模块获取放电指令，所述预充能模块对所述双向逆变模块进行预充能之前，所述方法还包括如下步骤：

所述主控模块获取所述双向逆变模块的状态信息，判断所述双向逆变模块是否处于充能状态；

若所述双向逆变模块处于充能状态，所述双向逆变模块工作，使所述电源模块的供电回路导通；

若所述双向逆变模块未处于充能状态，所述预充能模块对所述双向逆变模块进行预充能。

通过采用上述技术方案，使得预充能模块与太阳能功能相互配合，预充能模块基于太阳能供能模块的工作基础，对双向逆变模块做预充能工作，提高太阳能的利用率。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：在若所述双向逆变模块未处于充能状态，所述预充能模块对所述双向逆变模块进行预充能之后，所述方法还包括如下步骤：

所述系统还包括太阳能供能模块和太阳能控制模块；若所述双向逆变模块未处于充能状态，所述预充能模块对所述双向逆变模块进行预充能之后，所述方法还包括如下步骤：

所述太阳能控制模块检测所述太阳能供能模块的内部电压值，并向所述主控模块发送检测信息；

所述主控模块接收所述太阳能控制模块的检测信息，并分析所述太阳能供能模块的输出电流和输出电压，并根据所述太阳能供能模块的输出电流和输出电压分析太阳能供能模块的供能状态，所述供能状态用于对所述太阳能供能模块的供能进行判断。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.电源模块放电时，预充能模块为双向逆变模块进行预充能，先提高双向逆变模块的内部电压，双向逆变模块再启动工作，相对现有的双向逆变模块冷启动，而导致Vds电压尖峰过高，本方案使得双向逆变启动前，升高母线电压的电压值，从而降低推挽电路在启动过程中第一MOS管Q1、第二MOS管Q2与母线电压的差值，实现双向逆变器软启动，从而降低Vds电压尖峰，保护储能电源用双向逆变器中双向逆变模块的推挽电路，延长储能电源用双向逆变器的使用寿命；

2.双向逆变模块通过述AC-DC工作子模块和DC-AC工作子模块，实现直流电输出和交流电输出的转变，通过外接市电即可对储能电源充电，而储能电源放电时可输出交流电，满足用电设备用电需求；

3.增加双向逆变模块的预充能手段，和电源模块充电的途径，提高光能的利用率。

附图说明

图1是本申请一实施例中一种储能电源用双向逆变器软启动系统的整体框架示意图；

图2是本申请一实施例中一种储能电源用双向逆变器软启动系统的部分框架示意图；

图3是本申请一实施例中一种储能电源用双向逆变器软启动控制方法的步骤流程示意图；

图4是本申请一实施例中一种储能电源用双向逆变器软启动控制方法中步骤S10前的流程示意图；

图5是本申请一实施例中一种储能电源用双向逆变器软启动控制方法中步骤S10中的流程示意图；

图6是本申请一实施例中一种储能电源用双向逆变器软启动控制方法中步骤S1003后的步骤流程示意图；

附图标记说明：

1、主控模块；2、电源模块；21、蓄能子模块；22、放电子模块；3、双向逆变模块；31、AC-DC工作子模块；32、DC-AC工作子模块；4、预充能模块；5、太阳能供能模块；6、太阳能控制模块；7、用电设备；8、监控模块；9、预警模块。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

在一实施例中，提供一种储能电源用双向逆变器软启动系统，参照图1和2，一种储能电源用双向逆变器软启动系统，包括主控模块1、用于蓄能或放电的电源模块2、用于将交流电和直流电进行双向逆变的双向逆变模块3、用于对双向逆变模块3进行预充能的预充能模块4，预充能模块4、双向逆变模块3和电源模块2依次电连接，主控模块1的第一类信号端A与电源模块2的信号端电连接，主控模块1的第二类信号端B与双向逆变模块3的信号端电连接，主控模块1的第三类信号端C与预充能模块4的信号端电连接。

具体的，参照图1和2，电源模块2包括蓄能子模块21和放电子模块22，蓄能子模块21的充电端与双向逆变模块3的DC端电连接，放电子模块22的放电端与双向逆变模块3的DC端电连接，双向逆变模块3的AC端用于外接市电或外接用电设备7。

双向逆变模块3包括AC-DC工作子模块31和DC-AC工作子模块32，在本申请实施例中，AC-DC工作子模块31的AC端和DC-AC工作子模块32的AC端作为双向逆变模块3的AC端，AC-DC工作子模块31的DC端和DC-AC工作子模块32的DC端作为双向逆变模块3的DC端，具体的，蓄能子模块21的充电端与双向逆变模块3的AC-DC工作子模块31的DC端电连接，AC-DC工作子模块31用于将交流电通过整流变为直流电，当外接市电时，通过AC-DC工作子模块31对蓄能子模块21进行充电；放电子模块22的放电端与双向逆变模块3的DC-AC工作子模块32的DC端电连接，DC-AC工作子模块32用于电源模块2的直流电整流为交流电，当外接用电设备7时，电源模块2对外接设备供电。

具体的，双向逆变模块3的充能端与预充能模块4的输出端电连接，双向逆变模块3的充能端还电连接有太阳能供能模块5，太阳能供能模块5的信号端与主控模块1的第四类信号端电连接，在本申请实施例中，太阳能供能模块5为内置MPPT（Maximum Power PointTracking）太阳能控制器的光伏模块，光伏模块将太阳能转换为直流电，太阳能供能模块5对双向逆变器进行预充能。太阳能供能模块5的输出端还与电源模块的蓄能子模块21的充能端电连接，光伏模块将太阳能转换为直流电为蓄能子模块21充电。

参照图1，一种储能电源用双向逆变器软启动系统，还包括监控模块8和预警模块9，监控模块8的第一类信号端A与双向逆变模块3电连接，监控模块8的第二类信号端B与主控模块1的第五类信号端E电连接，监控模块8用于检测双向逆变模块3的电路电压并将双向逆变模块3的电路电压值发送至主控模块1；预警模块9与主控模块1的第六类信号端F电连接。

参照图1，一种储能电源用双向逆变器软启动系统，还包括太阳能控制模块6，太阳能控制模块6与主控模块1的第四类信号端电连接，太阳能控制模块6用于检测太阳能供能模块(5)的输出电流和电压，以计算太阳能供能模块5的输出功率，并将检测数据发送至主控模块1。

具体的，便于了解太阳能供能模块5的输出电流和电压情况，并使得主控模块1便于通过太阳能供能模块5的工作情况，控制预充能模块4与太阳能供能模块配合，以对双向逆变模块3进行预充能。

在一实施例中，如图3-6所示，本申请公开了一种储能电源用双向逆变器软启动控制方法，具体包括如下步骤：

S10：主控模块1获取放电指令，主控模块1向预充能模块4发送预充能启动信号；

具体的，双向逆变模块3的母线设置有母线电容，母线电容需要电压到达一定值才具备放电基础，若母线电容未充电，则双向逆变模块3的中母线与推挽电路均电压为0，启动时推挽电路在启动过程中第一MOS管Q1、第二MOS管Q2因与母线电压差值较大而导致有大的电流产生，导致第一MOS管Q1、第二MOS管Q2的Vds电压尖峰会很高，预充能后减小推挽电路在启动过程中第一MOS管Q1、第二MOS管Q2与母线电压的差值，从而降低第一MOS管Q1、第二MOS管Q2的Vds电压尖峰，保护双向逆变模块3。

S20：预充能模块4接收预充能启动信号后对双向逆变模块3进行预充能；

具体的，向主控模块1输入双向逆变模块3的工作电压值作为预设工作值。

S30：当双向逆变模块3电压值升至工作值时，预充能模块4停止工作；

S40：双向逆变模块3工作，使电源模块2的供电回路导通。

在步骤S10：主控模块1获取放电指令，主控模块1向预充能模块4发送预充能启动信号之前，具体包括如下步骤：

S1001：主控模块1获取双向逆变模块3的状态信息，判断双向逆变模块3是否处于充能状态；

具体的，监控模块8实时监测双向逆变模块3中的母线电压值，即母线电容两侧的电压值，作为判断双向逆变模块3是否处于充能状态的依据。

S1002：若双向逆变模块3处于充能状态，双向逆变模块3工作，使电源模块2的供电回路导通；

具体的，若太阳能供能模块5对双向逆变模块3的母线电容持续充电，则使双向逆变模块3有可能处于充能状态，而具体充能状态需要根据母线电压值的测量结果判断。

S1003：若双向逆变模块3未处于充能状态，预充能模块4对双向逆变模块3进行预充能；

具体的，若双向逆变模板在太阳能供能模块5充能完毕之后启动一次，侧母线电容放电，此时母线电容从充能状态转变为放能状态，若母线电容在放能后，无太阳照射或其他光能，则太阳能供能模块未对母线电容做预充能，此时双向逆变模块3未处于充能状态；若母线电容在放能后，太阳能供能模块对母线电容进行预充能，但未到达充能状态时，此时双向逆变模块3未处于充能状态。

在步骤S10：主控模块1获取放电指令，主控模块1向预充能模块4发送预充能启动信号中，具体包括如下步骤：

S101:监控模块8获取双向逆变模块3的实时电压值，并向主控模块1发送双向逆变模块3的实时电压值；

具体的，获取双向逆变模块3中母线电容两侧的电压值，作为双向逆变模块3的实时电压值。

S102:主控模块1将实时电压值与预设警报值对比；

具体的，将母线电容的过载阈值作为预设警报值，将母线电容的实时电压值和预设警报值做对比。

S103:若实时电压值达到预设警报值，则发送预警信号。

具体的，当母线电容的实时电压值到达预设警报值时，主控模块1控制预警模块9工作，发出警报提示，以提醒使用者及时参考电源有无故障。

在步骤S1003：若双向逆变模块3未处于充能状态，预充能模块4对双向逆变模块3进行预充能之后，方法还包括如下步骤：

S10031:太阳能控制模块6检测太阳能供能模块的内部电压值，并向主控模块1发送检测信息；

S10032:主控模块1接收太阳能控制模块6的检测信息，并分析太阳能供能模块5的电压情况，分析太阳能供能模块5的供能状态。

具体的，主控模块1通过太阳能控制模块6获取太阳能供能模块5的供能状态，以判断太阳能供能模块5的供能情况。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；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精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种储能电源用双向逆变器软启动系统，其特征在于：包括电源模块(2)、双向逆变模块(3)、预充能模块(4)和主控模块(1)，所述预充能模块(4)、所述双向逆变模块(3)和所述电源模块(2)依次连接，所述预充能模块(4)、所述双向逆变模块(3)和所述电源模块(2)均与所述主控模块(1)连接，

所述电源模块(2)用于蓄能或放电；

所述双向逆变模块(3)用于将交流电和直流电进行双向逆变，当所述双向逆变模块(3)输出直流电时，为所述电源模块充电；当所述双向逆变模块(3)输出交流电时，为外接设备充电；

所述预充能模块(4)用于对所述双向逆变模块(3)进行预充能，以提高所述双向逆变模块(3)的内部电压；

所述主控模块(1)用于接收用电指令，控制所述预充能模块(4)对所述双向逆变模块(3)进行预充能，并控制所述双向逆变模块(3)工作。

2.根据权利要求1所述的一种储能电源用双向逆变器软启动系统，其特征在于：还包括监控模块(8)，所述监控模块(8)与所述双向逆变模块(3)连接，所述监控模块(8)用于检测所述双向逆变模块(3)的电路电压，所述监控模块还与所述主控模块连接，用于向所述主控模块发送电压数据。

3.根据权利要求2所述的一种储能电源用双向逆变器软启动系统，其特征在于：所述双向逆变模块(3)包括AC-DC工作子模块(31)和DC-AC工作子模块(32)，所述AC-DC工作子模块(31)用于将交流电通过整流变为直流电，并在所述主控模块(1)的控制下通过外接市电对所述电源模块进行充电；所述DC-AC工作子模块(32)用于将所述电源模块输出的直流电，经过两级DC电路逆变为交流电，并在所述主控模块(1)的控制下通过所述电源模块为外接设备供电。

4.根据权利要求2所述的一种储能电源用双向逆变器软启动系统，其特征在于：还包括预警模块(9)，所述预警模块(9)与所述监控模块(8)连接，所述双向逆变模块(3)工作，使所述电源模块(2)的供电回路导通。

5.根据权利要求1所述的一种储能电源用双向逆变器软启动系统，其特征在于：还包括太阳能供能模块(5)，所述太阳能供能模块(5)的输出端与所述双向逆变模块(3)的输入端电连接，用于为所述双向逆变模块(3)充能，且所述太阳能供能模块(5)的输出端还与所述电源模块(2)的充电端电连接。

6.根据权利要求5所述的一种储能电源用双向逆变器软启动系统，其特征在于：还包括太阳能控制模块(6)，所述太阳能控制模块(6)与所述主控模块(1)连接，所述太阳能控制模块(6)用于检测所述太阳能供能模块(5)的输出电流和输出电压，所述主控模块(1)还用于根据所述输出电流和输出电压计算所述太阳能供能模块(5)的输出功率，并将检测数据发送至所述主控模块(1)；根据所述检测数据分析所述预充能模块的供能状态。

7.一种储能电源用双向逆变器软启动控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-6任一项所述的一种储能电源用双向逆变器软启动系统，所述方法包括如下步骤：

所述主控模块(1)获取对外放电指令，向所述预充能模块(4)发送预充能启动信号；

所述预充能模块(4)接收所述预充能启动信号后对所述双向逆变模块(3)进行预充能；

当所述双向逆变模块(3)电压值升至工作值时，所述预充能模块(4)停止预充能，所述双向逆变模块(3)工作，使所述电源模块(2)的供电回路导通。

8.根据权利要求7所述的一种储能电源用双向逆变器软启动控制方法，其特征在于：所述系统还包括监控模块(8)和预警模块(9)；

所述主控模块(1)获取放电指令，向所述预充能模块(4)发送预充能启动信号，所述方法还包括：

所述监控模块(8)获取所述双向逆变模块(3)的实时电压值，并向所述主控模块(1)发送所述双向逆变模块(3)的实时电压值；

所述主控模块(1)将所述实时电压值与预设警报值对比；

若所述实时电压值达到所述预设警报值，所述预警模块(9)发送预警信号。

9.根据权利要求8所述的一种储能电源用双向逆变器软启动控制方法，其特征在于：在所述主控模块(1)获取放电指令，所述预充能模块(4)对所述双向逆变模块(3)进行预充能之前，所述方法还包括如下步骤：

所述主控模块(1)获取所述双向逆变模块(3)的状态信息，判断所述双向逆变模块(3)是否处于充能状态；

若所述双向逆变模块(3)处于充能状态，所述双向逆变模块(3)工作，使所述电源模块(2)的供电回路导通；

若所述双向逆变模块(3)未处于充能状态，所述预充能模块(4)对所述双向逆变模块(3)进行预充能。

10.根据权利要求9所述的一种储能电源用双向逆变器软启动控制方法，其特征在于：所述系统还包括太阳能供能模块(5)和太阳能控制模块(6)；若所述双向逆变模块(3)未处于充能状态，所述预充能模块(4)对所述双向逆变模块(3)进行预充能之后，所述方法还包括如下步骤：

所述太阳能控制模块(6)检测所述太阳能供能模块的内部电压值，并向所述主控模块(1)发送检测信息；

所述主控模块(1)接收所述太阳能控制模块(6)的检测信息，并分析所述太阳能供能模块(5)的输出电流和输出电压，并根据所述太阳能供能模块(5)的输出电流和输出电压分析太阳能供能模块(5)的供能状态，所述供能状态用于对所述太阳能供能模块(5)的供能进行判断。