一种双向逆变充放电式电能表现场复电装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种双向逆变充放电式电能表现场复电装置，属于供电设备技术领域。


背景技术：

2.供电公司工作人员面向用户电能表进行编程操作以及录入需要更换电能表的数据信息时，电能表需要通入外部的电压来启动电能表完成相关的操作。现有的复电方式是通过实验台连接电能表注入电压，通过操纵实验台完成复电，操作复杂，对操作人员要求高，注入电压效率低下，并且对操作人员存在安全隐患。目前国内市场上没有相关能够切换充电供电模式、可读性好且操作便捷的装置，为电能表提供稳定、安全的供电电压。因此，研究一种双向逆变充放电式电能表现场复电装置具有极高的价值。


技术实现要素：

3.为了克服上述问题，本实用新型提供一种双向逆变充放电式电能表现场复电装置，该装置在电能表需要复电时，能为电能表提供稳定的交流电压，可根据需要选择输出电压大小，在不使用时为储能模块充电。
4.本实用新型的技术方案如下：
5.一种双向逆变充放电式电能表现场复电装置，包括控制电路、与所述控制电路分别电连接的主电路和人机交互模块；所述主电路包括依次电连接的储能模块、双向dc/dc斩波电路和双向逆变电路；所述控制电路包括dsp、与所述dsp分别电连接的驱动电路和采样电路；所述采样电路包括电压采样电路和电流采样电路；所述采样电路采样值包括直流母线电压u
vb
、单相交流电压u
sin
、充电电压u
bat
和充电电流i
pr
；所述人机交互模块包括与所述控制电路分别电连接的墨水屏和按键。
6.进一步的，所述双向dc/dc斩波电路包括两个mos管和一个电感；电感l1一端连接所述储能模块正极，另一端连接两个mos管；mos管s5源级连接电感，漏极作为斩波电路供电模式下输出端；mos管s6漏极连接电感，源级连接所述储能模块负极。
7.进一步的，所述双向逆变电路包括四个mos管；mos管s1源级连接mos管s3漏极，mos 管s1漏极连接所述斩波电路正极，mos管s3源级连接所述斩波电路负极；mos管s2和s3采用相同的方式接入电路与mos管s1和s2并联。
8.进一步的，所述按键包含开关机键位、供电电压选择键位和工作模式切换键位。
9.进一步的，所述墨水屏显示内容包括电量、工作模式和输出电压等参数。
10.本实用新型具有如下有益效果：
11.1、本装置能为需要复电的电能表现场提供交流电压，可根据需要有选择输出电压档位，降低操作人员操作风险。
12.2、本装置供电模式下输出稳定的交流电压，不随储能模块输出电压下降而波动。
13.3、本装置在选择一种工作模式后会物理锁死当前的工作模式，只有通过按键可以
切换工作模式，不因电路状态自动转换。
附图说明
14.图1为本实用新型结构框图。
15.图2为本实用新型供电模式工作原理图。
16.图3为本实用新型充电模式工作原理图。
具体实施方式
17.下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行详细的说明。
18.参见图1
‑
3，一种双向逆变充放电式电能表现场复电装置，包括控制电路、与所述控制电路分别电连接的主电路和人机交互模块；所述主电路包括依次电连接的储能模块、双向 dc/dc斩波电路和双向逆变电路；所述控制电路包括dsp、与所述dsp分别电连接的驱动电路和采样电路；所述采样电路包括电压采样电路和电流采样电路；所述采样电路采样值包括直流母线电压u
vb
、单相交流电压u
sin
、充电电压u
bat
和充电电流i
pr
；所述人机交互模块包括与所述控制电路分别电连接的墨水屏和按键。
19.所述双向dc/dc斩波电路包括两个mos管和一个电感；电感l1一端连接所述储能模块正极，另一端连接两个mos管；mos管s5源级连接电感，漏极作为斩波电路供电模式下输出端； mos管s6漏极连接电感，源级连接所述储能模块负极。
20.所述双向逆变电路包括四个mos管；mos管s1源级连接mos管s3漏极，mos管s1漏极连接所述斩波电路正极，mos管s3源级连接所述斩波电路负极；mos管s2和s3采用相同的方式接入电路与mos管s1和s2并联。
21.本装置依靠按键切换工作模式，所述按键包含开关机键位、供电电压选择键位和工作模式切换键位。选择一种模式后，系统会物理锁死当前的工作模式，只有通过按键可以切换工作模式，防止因为电路状态变化，自动切换模式，对操作人员带来危害。通过供电电压旋转键位选择一种输出电压后，可以无静差，稳定的输出所选择的单相交流电压。
22.所述墨水屏显示内容包括电量、工作模式和输出电压等参数。操作人员可通过墨水屏了解电路状态信息，进行相应的调整。
23.参见图1
‑
3，本实用新型的工作原理如下：
24.如图1所示，本实用新型储能模块由若干节18650锂电池组成，dsp选用tms320f28027 芯片，驱动电路选用ir2101芯片，电压采样电路选用lm324dt芯片，电流采样电路选用ina181 芯片。控制电路与双向dc/dc斩波电路、双向逆变电路分别连接，根据主电路的信号控制双向dc/dc斩波电路和双向逆变电路的状态实现供电模式和充电模式的切换。所述控制电路的控制策略为无静差pi调节算法，dsp将采样值与给定参考值作比较得到偏差值，偏差值的比例项和积分项经过线性组合构成被控量，给6个mos管输入开关信号，形成闭环反馈系统，使得本装置在储能模块输出电压下降时，仍然可以输出稳定的单相交流电压。所述按键包括开关机按键，切换充电模式和供电模式切换按键，选择一种模式后系统会锁死当前的工作模式，避免误触按键切换为另一模式，确保装置在供电模式或充电模式下独立运行。
25.如图2所示，本实用新型处于供电模式时的等效电路，双向dc/dc斩波电路工作在
升压电路(boost)状态，与储能模块的输出端相连以得到稳定的母线电压u
vb
，此时，s5工作在高频10khz状态，s6工作在常闭状态，等效为二极管。所述双向逆变电路工作在逆变电路状态，与升压电路的输出端相连，以得到稳定可调的正弦电压，此时s1和s3工作在高频20khz 状态，s2和s4工作在工频状态的控制方式，其中s1与s3采用单极性spwm调制方式。
26.如图3所述，本实用新型处于充电模式时的等效电路，所述双向逆变电路工作在整流电路状态，与220v、50hz的市电相连，以得到稳定的直流电压，此时，s1、s2、s2和s4均保持为常闭状态，等效为二极管。所述双向dc/dc斩波电路工作在降压电路(buck)状态，与整流电路的输出端相连为储能模块以16.8v恒压充电，此时，s6工作在高频10khz状态，s5 闭合一个开关周期储能后保持常闭状态。
27.本实用新型供电模式具有三个档位的输出电压，分别为57v、100v和220v单向交流电压，操作人员根据需要选择按键上的相应档位即可调整输出电压。
28.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。