一种间接检测逆变电源直流电压的方法与流程

本发明属于电学技术领域，涉及一种直流电压检测方法，具体是一种间接检测逆变电源直流电压的方法。

背景技术：

逆变器是把直流电能(蓄电池等)转变成交流电(一般为220v50HZ正弦或方波)。通俗的讲，逆变器是一种将直流电(DC)转化为交流电(AC)的装置。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。

逆变系统一般由逆变主机、配电系统、充电器和蓄电池等组成，逆变主机的控制板通过采集应急输出电压、电流、电池组、开/关机信号信息，并使用核心控制内核分析信息，再进行逆变主机的输出控制。

逆变系统供电过程中，持续消耗蓄电池的电能。蓄电池出现过放电，是造成蓄电池容量下降过快和使用寿命缩短的最主要原因。蓄电池放电到终止电压时内阻较大,电解液浓度非常稀薄,特别是极板微孔和极板表面几乎处于中性；蓄电池过放电时因内阻较大,有发热倾向,体积出现膨胀。当放电电流较大时,会明显发热,甚至出现发热变形，此时硫酸铅的浓度特别大,将会结晶形成较大颗粒，即形成不可逆硫酸盐化。这些结晶体导电性差,体积大,会堵塞极板的微孔,妨碍电解液的渗透和交换,并将进一步增大内阻,时间长了便阻止了电能和化学能的可逆转换,导致充电的恢复能力很差,蓄电池受到严重损害,甚至是无法修复。所以，在逆变供电过程中，要不断进行蓄电池的电压检测，当发现蓄电池欠压时，及时停止逆变器输出，保护蓄电池。

逆变器主机的控制板各功能单元，如图1所示，在逆变器供电过程中，电源控制板不断采集逆变器输出电压、电流的数值，并根据逆变输出电压、电流采样数值，进行分析运算，通过调整调制度m，再计算调制波的脉宽，调整功率器件的开通与截止的时间，达到控制逆变输出电压的稳定的目的，保证应急供电满足负载的需要。

同时，通过直流采样电路不断检测蓄电池直流电压，当电源控制板检测到蓄电池直流电压低于保护电压时，逆变器将停止输出，以达到保护蓄电池的目的。为了减少采样的干扰，一般蓄电池直流电压采样电路设计为电气隔离采样电路，有采用如图2所示的以霍尔传感器作为隔离器件的采样电路，也有采用如图3所示的以光藕G1、G2作为隔离器件的采样电路。

以上采样电路有两个缺点：

1、蓄电池直流电压检测电路，增加了控制板电路的复杂性和成本。

2、由于电源主机内部的电气环境较为恶劣，温度变化等，容易造成蓄电池直流电压采样信号干扰，造成采样信号失真。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供了一种间接检测逆变电源直流电压的方法，取消直流电压检测电路环节，避免采用信号失真，同时减少控制板电路的成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种间接检测逆变电源直流电压的方法，包括以下步骤：

步骤S1：在逆变器供电过程中，通过电源控制板不断采集逆变器输出电压的有效值U₀₁。

步骤S2；在逆变器供电过程中，当调整调制比m时，实时记录调制比m的数值；

步骤S3，通过公式U_dc＝K*U₀₁*m计算得到逆变电源的直流电压U_dc，其中，K为换算系数。

本发明的有益效果：本发明可以在逆变电源控制系统中，利用电源控制板不断采集逆变器输出电压的有效值U₀₁，并实时记录调制比m，进行间接检测直流电压，从而取消了直流电压检测电路环节，减少控制板电路的成本，直接消除因电气环境较为恶劣，温度变化等，造成直流电压采样信号的干扰，增强了蓄电池的保护能力，可广泛应用于以逆变功能为基础的产品，如UPS、光伏逆变器等场合。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

图1是逆变器主机控制板各功能单元示意图。

图2是以霍尔传感器作为隔离器件的蓄电池直流电压采样电路图。

图3是以光藕G1、G2作为隔离器件的蓄电池直流电压采样电路图。

图4是本发明的流程图。

图5是SPWM波形原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图4所示，本发明提供了一种间接检测逆变电源直流电压的方法，包括以下步骤：

步骤S1：在逆变器供电过程中，通过电源控制板不断采集逆变器输出电压的有效值U₀₁。

步骤S2；在逆变器供电过程中，当调整调制比m时，实时记录调制比m的数值。

步骤S3，通过公式U_dc＝K*U₀₁*m计算得到逆变电源的直流电压U_dc，其中，K为换算系数。

逆变的原理是控制功率器件的开通与关断，将直流变换成与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形(SPWM波形)，然后经过滤波和升压，成为只有基波分量的交流电能。

SPWM波形原理图如图5所示，其中：U_c是载波信号，U_cm是载波幅值，u_m是调制信号，U_m是调制信号最大幅值，U₀是SPWM输出电压，U_dc是直流电压，u₀₁是输出电压的基波分量。

调制信号可表示为：

u_m＝U_msinωt

其中：ω——um角频率

Um——um幅值。

调制比m为：

$m=\frac{U_{01m}}{U_{dc}}$

其中：U_01m是输出电压的基波分量的最大值。

在逆变器输出电压的控制中，一般采集逆变器输出电压的有效值，即输出电压的基波分量有效值U₀₁，上式可以变为：

$m=\frac{\sqrt{2}{U}_{01}}{U_{dc}}$

逆变器输出电压的控制原理：逆变器控制系统采集逆变器的输出电压、电流数值，进行分析运算，调整调制比m，再计算调制波的脉宽，调整功率器件的开通与截止的时间，达到控制逆变输出电压的目的。

由于调制比m和输出电压的基波分量有效值U₀₁是控制计算过程中的已知量，所以，直流电压可以按照下面公式计算：

U_dc＝K*U₀₁*m

其中：K为换算系数。

本发明可以在逆变电源控制系统中，利用电源控制板不断采集逆变器输出电压的有效值U₀₁，并实时记录调制比m，进行间接检测直流电压，从而取消了直流电压检测电路环节，减少控制板电路的成本，直接消除因电气环境较为恶劣，温度变化等，造成直流电压采样信号的干扰，增强了蓄电池的保护能力，可广泛应用于以逆变功能为基础的产品，如UPS、光伏逆变器等场合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。