常供电；
[0106] 步骤三、将单片机主控单元的Powerswitch引脚切换至直流供电；
[0107] 步骤四、判断电流方向是否为正，若电流方向为正，则执行步骤五，反之，则执行步 骤六；
[0108] 步骤五、关闭两个交流可控硅管，开正向直流可控硅管，进入步骤七；
[0109] 步骤六、关闭两个交流可控硅管，开负向直流可控硅管，进入步骤七；
[0110] 步骤七、判断是否等待了 5秒，若是，则关闭系统，反之，则执行步骤八；
[0111] 步骤八、220V电网电压恢复正常，判断电流方向是否为正，若是，则执行步骤九，反 之，则执行步骤十；
[0112] 步骤九、关闭两个直流可控硅管，开正向交流可控硅管，执行步骤十一；
[0113] 步骤十、关闭两个直流可控硅管，开负向交流可控硅管，执行步骤十一；
[0114] 步骤^^一、Powerswitch切换至220V电网供电。
【主权项】
1. 一种基于单相逆变的电压跟踪保持器，其特征在于，所述保持器包括： 采样与控制模块，用于将220V电网交流电压转换为单片机主控单元的正向电压，将 220V电网交流电压的相位W高低电平的形式输入单片机主控单元;所述采样与控制模块包 括市电电压幅值检测采样电路、220V电网电压电流相位采样电路、负载电压电流检测电路 和单片机主控单元； 储能模块，用于实现对超级电容的充电，超级电容放电时将电流输出至高频PWM波输出 电路;所述储能模块包括整流模块、直流降压模块、电源双向选择电路、电池智能充放电电 路、高频PWM波发生电路和高频变压器输出电路； 逆变模块，用于双向可控娃无隙换流切换主电路再切换回220V电网供电，实现电网供 电与储能交流供电之间的平滑切换，即无隙换流;所述逆变模块包括驱动电路和逆变器切 换主电路。2. 根据权利要求1所述一种基于单相逆变的电压跟踪保持器，其特征在于，所述市电电 压幅值检测采样电路的输入端、220V电网电压电流相位采样电路的输入端、整流模块的输 入端分别连接至220V电网；市电电压幅值检测采样电路的输出端连接单片机主控单元的AD 采样端口；220V电网电压电流相位采样电路的输出端连接单片机主控单元的电压电流相位 采样端口；整流模块的一路输出端通过直流降压模块电路连接单片机主控单元的忍片供电 端口；整流模块的另一路输出端连接电源双向选择电路的输入端；电源双向选择电路的输 出端连接高频变压器输出电路的输入端，另一个输入端连接电池智能充放电电路；电池智 能充放电电路一端连接电池，另一端连接单片机控制端口和电池电量监测端口；电源双向 选择电路的输出端连接高频PWM波发生电路，高频PWM波发生电路的输出端再连接高频变压 器输出电路的输入端;高频变压器输出电路的输出端连接逆变器切换主电路的输入端;逆 变器切换主电路的输出端连接驱动电路。3. 根据权利要求1所述一种基于单相逆变的电压跟踪保持器，其特征在于，所述市电电 压幅值检测采样电路用于将220V电网的220V正弦交流电压转换为单片机主控单元能接收 的恒为正相的电压，使得220V正弦交流电压的相位为正或负时单片机主控单元均能实时监 测到220V电网电压变化。4. 根据权利要求1所述一种基于单相逆变的电压跟踪保持器，其特征在于，所述220V电 网电压电流相位采样电路通过霍尔电流传感器将逆变器切换主电路的电流相位W高低电 平的形式输入到单片机主控单元中，同时220V电网电压电流相位采样电路将220V电网电压 的相位W高低电平的形式输入到单片机主控单元中。5. 根据权利要求1所述一种基于单相逆变的电压跟踪保持器，其特征在于，所述单片机 主控单元用于根据市电电压幅值检测采样电路的采样信号监测220V电网是否发生晃电:在 220V电网发生晃电时，根据220V电网电压电流相位采样电路传来的信号判断此时电流相 位，并关断逆变器切换主电路中交流可控娃晶闽管，开启与当前电流相位对应的直流可控 娃晶闽管;在220V电网电压恢复正常时，关断逆变器切换主电路中的可控娃晶闽管，开启与 当前电流相位对应的交流可控娃晶闽管。6. 根据权利要求1所述一种基于单相逆变的电压跟踪保持器，其特征在于，所述负载电 压电流检测电路用来采集负载上的电压电流值，从而在控制程序中设定主电路回切的时 长。7. 根据权利要求1所述一种基于单相逆变的电压跟踪保持器，其特征在于，所述整流模 块的作用是将220V的电网电压整成电压值为5V的直流电压;所述直流降压模块电路的作用 是将5V直流电压降至单片机可承受的3.3V;所述电源双向选择电路用于选择是由市电220V 供电，还是由电池供电，选择控制信号由单片机发出；所述电池智能充放电电路用于给电池 充电，保证电池始终处于满电状态;同时监测电池电量，当电池电量过低时发出报警信号。8. 根据权利要求1所述一种基于单相逆变的电压跟踪保持器，其特征在于，所述高频 P丽发生电路通过调节产生的P丽波的占空比来控制高频P歷发生电路中MOS管的导通与关 断时间，形成闭环调节，使高频变压器输出电路输出稳定的V电源和具有载波性质的电源； 所述高频变压器输出电路用于输出具有载波性质的直流电源V孤和出 12V电源VEE。9. 根据权利要求1所述一种基于单相逆变的电压跟踪保持器，其特征在于，所述驱动电 路包括继电器开关量控制信号驱动隔离模块、双向可控娃控制信号驱动隔离模块;继电器 开关量控制信号驱动隔离模块用于实现继电器开关量控制信号与单片机主控单元的驱动 信号间的电气隔离，从而完成对逆变器切换主电路中继电器的驱动;双向可控娃控制信号 驱动隔离模块用于驱动逆变器切换主电路中的交流可控娃晶闽管和可控娃晶闽管。10. 根据权利要求1所述一种基于单相逆变的电压跟踪保持器，其特征在于，所述逆变 器切换主电路完成220V电网与备用电源，即电源模块的切换：当单片机主控单元监测到 220V电网发生晃电时，逆变器切换主电路在单片机主控单元的指令下快速完成电源切换动 作，切换至备用电源为负载提供稳定电压；当220V电网恢复正常工作时，逆变器切换主电路 再切换回220V电网供电，从而实现电网交流供电与储能交流供电之间的平滑切换。11. 根据权利要求1所述的一种基于单相逆变的电压跟踪保持器，其特征在于，所述保 持器的控制方法步骤如下： (1) 负载电压电流检测电路采集负载上的电压电流相位，并输入到单片机主控单元中， 从而设定逆变器切换主电路回切的时长； (2) 市电电压幅值检测采样电路将220V电网的220V正弦交流电压转换为单片机主控单 元能接收的恒为正相的电压，输出至单片机主控单元； (3) 220V电网电压电流相位采样电路通过霍尔电流传感器将电网电流相位W高低电平 的形式输入到单片机主控单元中，同时220V电网电压电流相位采样电路将220V电网电压的 相位W高低电平的形式输入到单片机主控单元中； (4) 市电220V电压通过整流模块后转换成5V直流电并送入电源双向选择电路，同时整 流模块通过直流降压模块将5V直流电压降成3.3V给单片机主控单元供电，单片机主控单元 控制储能电路给超级电容快速充电，当超级电容电压值达到单片机主控单元设定值时，停 止充电； 巧）四个Mos管搭建全桥逆变电路，通过控制忍片输出的SPmi信号控制四个Mos管的开 通与关断将高压直流逆变为正弦交流； (6) 根据市电电压幅值检测采样电路的采样信号监测220V电网是否发生晃电：若220V 电网的电压低于标准电压的80%，则判定220V电网发生晃电，执行下一步；否则，返回步骤 (1); (7) 单片机主控单元根据220V电网电压电流相位采样电路传来的信号判断此时电压电 流相位，给出使能信号，逆变器切换主电路能在控制器的指令下快速完成切换动作，为交流 接触器提供稳定电源。
【专利摘要】一种基于单相逆变的电压跟踪保持器，包括采样与控制模块、电源模块、逆变模块。采样与控制模块包括市电电压幅值检测采样电路、220V电网电压电流相位采样电路、负载电压电流检测电路、单片机主控单元。电源模块包括整流模块、直流降压模块、电源双向选择控制器、智能充放电电路、高频PWM发生电路、变压器推挽输出电路。逆变模块包括驱动电路和逆变器切换主电路。本发明采用交流采样技术实现对电网正弦电压幅值的采样及对电压电流相位的采样；采用的改进型双闭环控制算法很好的解决电压跟踪精确度问题。通过分析电压状态，触发电网电压跟踪保持器逆变输出正弦电压，保持交流接触器持续吸合，克服短时电能质量差的问题，保障了设备的连续稳定运行。
【IPC分类】H02J3/00, H02J9/06
【公开号】CN105591459
【申请号】CN201510672044
【发明人】黄昊, 刘庆, 卢婕, 罗耀明, 徐洁
【申请人】国网江西省电力科学研究院, 国家电网公司
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年10月16日