一种微型隔离式并离网逆变器的制造方法_2

文档序号:9379110阅读:来源:国知局
;所述信号采集模块10的输出端均与主控芯片MCU 9相连,主控芯片MCU 9分别通过PffM控制器5、直流支撑电容切换驱动电路6、逆变桥驱动电路7和并离网切换驱动电路8与隔离升压电路1、直流支撑电容切换电路2、全桥逆变电路3和并离网切换电路4相连;隔离升压电路I的输入端与外部直流电源11的输出端连接,隔离升压电路I的输出端依次连接直流支撑电容切换电路2、全桥逆变电路3和并离网切换电路4的输入端,并离网切换电路4的输出端与外电网12连接;所述信号采集模块10包括外部直流电源电压采集电路10-2、外部直流电源电流采集电路10-1、外电网电压采集电路10-4和外电网电流采集电路10-3,外部直流电源电流采集电路10-1和外部直流电源电压采集电路10-2分别与外部直流电源11的输出端连接,外电网电压采集电路10-4和外电网电流采集电路10-3分别与外电网12连接,信号采集模块10所采集的所有信号均输入到主控芯片MCU 9内;所述直流支撑电容切换电路2和并离网切换电路4均采用固态继电器进行电路切换,主控芯片MCU 9内存有控制程序。
[0023]所述隔离升压电路I中的功率器件的开关信号由PffM控制器5提供,隔离升压电路I的输出电流由主控芯片MCU 9通过PffM控制器5进行给定;全桥逆变电路3中的功率器件的开关信号由主控芯片MCU 9提供,并通过逆变桥驱动电路7进行功率器件开通和关断的控制;直流支撑电容切换电路2和并离网切换电路4的控制信号分别通过直流支撑电容切换驱动电路6和并离网切换驱动电路8由主控芯片MCU 9进行提供。
[0024]图2所示实施例表明,本发明微型隔离式并离网逆变器的直流支撑电容切换电路2和并离网切换电路4的电路构成及连接方式是:隔离升压电路I的两个输出端分别为高压直流电线DCH和地线GND,隔离升压电路I的两个输出端经过直流支撑电容切换电路2与全桥逆变电路3的输入端连接,全桥逆变电路3输出220V 50Hz的正弦交流电(AC220V),该正弦交流电的两个输出端分别为记为ACl和AC2,全桥逆变电路3的两个输出端ACl和AC2与并离网切换电路4相连。直流支撑电容切换电路2的电路构成包括预充电电阻R1、固态继电器RLl、支撑电容Cl和支撑电容C2,预充电电阻Rl —端与高压直流电线DCH连接,预充电电阻Rl的另一端同时与支撑电容Cl和支撑电容C2的正极连接,支撑电容Cl和支撑电容C2的负极均与地线GND连接;固态继电器RLl的A3引脚接高压直流电线DCH,固态继电器RLl的A4引脚同时与支撑电容Cl和支撑电容C2的正极连接,固态继电器RLl的Al引脚接控制信号Relay,固态继电器RLl的A2引脚接信号地SGND,控制信号Relay通过直流支撑电容切换驱动电路6由主控芯片MCU 9提供;
[0025]并离网切换电路4的电路构成包括端子Jl和J2、保险管Fl以及固态继电器RL2 ;端子Jl连接用电器,端子J2连接外电网,固态继电器RL2的B3引脚接ACl,固态继电器RL2的B4引脚与端子J2的Kl引脚连接,端子J2的K2引脚接AC2,固态继电器RL2的BI脚接控制信号Relayl,控制信号Relayl通过并离网切换驱动电路8由主控芯片MCU 9提供,固态继电器RL2的B2引脚接信号地SGND ;保险管Fl的一端与ACl连接,另一端接到端子Jl的Hl引脚,端子Jl的H2引脚接AC2。
[0026]图2所示直流支撑电容切换电路2和并离网切换电路4的工作原理是:固态继电器RLl和RL2都是直流15V控制继电器。逆变器启动后当信号采集模块10中的外电网电压采集电路10-4检测到外电网12正常时,逆变器工作在并网模式,固态继电器RLl的控制信号Relay为低电平,固态继电器RLl断开,固态继电器RL2的控制信号Relayl为高电平,固态继电器RL2吸合,逆变器输出的电能并入外电网12 ;若此时检测到外电网异常,则由主控芯片MCU 9封锁全桥逆变电路3中的功率器件的开关信号并关闭PffM控制器5,停止升压和逆变,然后固态继电器RLl的控制信号Relay切换为高电平,固态继电器RLl吸合;固态继电器RL2的控制信号Relayl切换为低电平,固态继电器RL2断开,逆变器为用电器提供电能,整个切换过程时间<20ms。
[0027]逆变器启动后当信号采集模块10中的外电网电压采集电路10-4检测到外电网异常时,逆变器工作在离网模式,固态继电器RLl的控制信号Relay为高电平,固态继电器RLl吸合;固态继电器RL2的控制信号Relayl为低电平,固态继电器RL2断开,逆变器为用电器提供电能;若此时信号采集模块10中的外电网电压采集电路10-4检测到外电网12恢复正常,则由主控芯片MCU 9封锁全桥逆变电路3中的功率器件的开关信号并关闭PffM控制器5,停止升压和逆变,然后固态继电器RLl的控制信号Relay切换为低电平,固态继电器RLl断开;固态继电器RL2的控制信号Relayl切换为高电平,固态继电器RL2吸合,逆变器输出的电能并入外电网12,整个切换过程时间<20ms。
[0028]图3所示实施例表明,本发明微型隔离式并离网逆变器的主控芯片MCU 9内的控制程序流程是:开始一逆变器初始化一外电网是否正常?
[0029]否一逆变器离网运行一外电网是否正常?否一返回上一步骤的外电网是否正常?;是一逆变器由离网切换到并网一逆变器并网运行;
[0030]是一逆变器并网运行一外电网是否正常?是一返回上一步骤的外电网是否正常?;否一逆变器由并网切换到离网一逆变器离网运行。
[0031]本发明的微型隔离式并离网逆变器可以作为独立电源离网工作,同时能够实现并网,并能够实现并离网之间的切换。当信号采集模块10中的外电网电压采集电路10-4检测到外电网12正常,进入并网工作模式,对外部直流电源产生的低压电经过隔离升压电路I进行升压变换,主控芯片MCU 9给定PffM控制器5电流值,通过电流钳位得到正弦半波,在并网工作模式中直流支撑电容切换电路2中固态继电器RLl是断开状态,直流支撑电容切换电路对得到的正弦半波没有作用,正弦半波直接输入全桥逆变电路3,全桥逆变电路3中功率器件的开关信号为工频开关开关信号,将升压得到的正弦半波逆变为标准正弦波,在并网工作模式中并离网切换电路4中的固态继电器RL2是吸合状态,标准正弦波通过并离网切换电路4中的端子J2并入外电网12。当信号采集模块10中的外电网电压采集电路10-4检测到外电网12电压异常,微型隔离式并离网逆变器进行工作模式转换,首先停机,由主控芯片MCU 9关闭PffM控制器5停止升压变化,同时由主控芯片MCU 9封锁全桥逆变电路3中的功率器件的开关信号停止并网逆变,固态继电器RLl的控制信号Relay变为高电平,固态继电器RLl吸合;固态继电器RL2的控制信号Relayl变为低电平,固态继电器RL2断开。然后对外部直流电源产生的低压直流电经过隔离升压电路I升压为400V直流电,在离网工作模式中直流支撑电容切换电路2中固态继电器RLl是吸合状态,当隔离升压电路I输出的400V直流电有微小波动时,直流支撑电容Cl和C2保证了输入全桥逆变电路3的直流电为稳定400V,由主控芯片MCU 9生成的SPffM信号控制全桥逆变电路3的功率开关器件得到220V 50Hz的标准正弦电压,在离网工作模式中并离网切换电路4中的固态继电器RL2是断开状态,全桥逆变电路3输出标准正弦电压通过并离网切换电路4中的端子Jl将电能提供给用电器,逆变器作为独立电源使用。当信号采集模块10中的外电网电压采集电路10-4检测到外电网正常之后,微型并离网逆变器再转回并网工作模式,首先停机,由主控芯片MCU 9关闭PffM控制器5停止升压变换,同时由主控芯片MCU 9封锁全桥逆变电路3中的功率器件的开关信号停止并网逆变,固态继电器RLl的控制信号Relay变为低电平,固态继电器RLl断开;固态继电器RL2的控制信号Relayl变为高电平,固态继电器RL2吸合,转回并网工作模式。本发明微型隔离式并离网逆变器的整个工作过程,从并网运行状态通过并离网切换转到离网运行状态可以分为10个阶段:
[0032]阶段1:开机运行,通过外电网电流采集电路10-3和外电网电压采集电路10-4分别对外电网12的电流和电压进行检测,当检测到外电网的电流和电压均正常时,逆变器进入并网工作模式。
[0033]阶段2
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