具有限流控制功能的蓄电池逆变系统及其限流控制方法与流程

本发明涉及电流控制领域，特别是涉及具有限流控制功能的蓄电池逆变系统及其限流控制方法。

背景技术：

随着汽车行业不断发展，车载蓄电池的应用也越来越多，需要将蓄电池的直流电转换成50hz/220v交流电之后驱动车载设备运行，为了保证车载用电设备的安全，需要对车载蓄电池逆变系统的输出电流进行过流限制，防止瞬时通电电流过大将设备烧毁。目前，输出限流控制主要有以下方法：

方案一：采用硬件电路检测，通过采样电路采样输出电流，通过比较器和中断器，切断输出设备或减少蓄电池组数，实现限流保护。

方案二：通过蓄电池检测模块，实时检测蓄电池本次放电工作以来各个时间段对应的放电电流参数，计算实时放电容量，通过dc-dc变换器控制输出电流。

上述方案中，方案一需要增加专门的硬件电路来控制输出电流，增加电路成本和电路复杂程度，同时增加电路板pcb体积、进而影响整机结构与体积。方案二需要实时检测计算电池放电容量，计算复杂且要求计算准确，很难实现电池输出电流实时准确的控制。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种具有限流控制功能的蓄电池逆变系统及其限流控制方法，可以实现蓄电池逆变系统输出电流实时准确的控制，简单可靠，保障了用电设备的安全。

一方面，本发明提出一种蓄电池逆变系统的限流控制方法，所述蓄电池逆变系统包括蓄电池和用于将所述蓄电池输出的直流电转换为交流电的逆变模块，所述方法包括：

采样所述逆变模块输出的瞬时电流；

比较所述瞬时电流与限流阈值的大小，若所述瞬时电流大于所述限流阈值，则控制所述蓄电池逆变系统进入限流状态，根据所述瞬时电流与限流阈值之间的误差减小所述逆变模块的输出电压，以减小所述瞬时电流；

若所述瞬时电流降至小于等于所述限流阈值，且所述瞬时电流已稳定在所述限流阈值以下，则增大所述逆变模块的输出电压至所述蓄电池逆变系统驱动设备的需求电压。

上述蓄电池逆变系统的限流控制方法，蓄电池逆变系统包括蓄电池和用于将所述蓄电池输出的直流电转换为交流电的逆变模块，该方法包括采样所述逆变模块输出的瞬时电流，比较所述瞬时电流与限流阈值的大小，若所述瞬时电流大于所述限流阈值，则控制所述蓄电池逆变系统进入限流状态，根据所述瞬时电流与限流阈值之间的误差减小所述逆变模块的输出电压，以减小所述瞬时电流，若所述瞬时电流降至小于等于所述限流阈值，且所述瞬时电流已稳定在所述限流阈值以下，则增大所述逆变模块的输出电压至所述蓄电池逆变系统驱动设备的需求电压；根据逆变模块输出的瞬时电流与限流阈值之间的误差降低逆变模块的输出电压，将其瞬时电流控制在限流阈值内，然后增大其输出电压至用电设备的需求电压；可以实现蓄电池逆变系统输出电流实时准确的控制，简单可靠，保障了用电设备的安全。

在其中一个实施例中，所述采样所述逆变模块输出的瞬时电流的步骤之后，还包括：

对所述瞬时电流进行滤波处理得到与所述瞬时电流对应的瞬时滤波电流；

所述瞬时滤波电流每达到一次电流峰值时，将电流峰值的个数加一；

所述比较所述瞬时电流与限流阈值的大小，若所述瞬时电流大于所述限流阈值，则控制所述蓄电池逆变系统进入限流状态，根据所述瞬时电流与限流阈值之间的误差减小所述逆变模块的输出电压的步骤具体为：

比较所述瞬时滤波电流与限流阈值的大小，若所述瞬时滤波电流大于所述限流阈值，则控制所述蓄电池逆变系统进入限流状态，根据所述瞬时滤波电流与限流阈值之间的误差减小所述逆变模块的输出电压；

所述蓄电池逆变系统进入限流状态的步骤之后，还包括：

将所述电流峰值的个数清零；

所述瞬时电流已稳定在所述限流阈值以下具体为：

所述电流峰值的个数达到数量阈值。

在其中一个实施例中，所述蓄电池逆变系统进入限流状态的步骤之后，还包括：

设置限流标志；

若所述蓄电池逆变系统处于限流状态，且所述瞬时电流已稳定在所述限流阈值以下的步骤之后，还包括：

将所述限流标志清零。

在其中一个实施例中，所述根据所述瞬时滤波电流与限流阈值之间的误差减小所述逆变模块的输出电压的步骤具体为：

根据所述瞬时滤波电流与限流阈值之间的误差通过pi调节器减小所述逆变模块的输出给定电压；

根据所述输出给定电压计算所述逆变模块的调制比；

根据所述调制比驱动所述逆变模块。

在其中一个实施例中，所述增大所述逆变模块的输出电压至所述蓄电池逆变系统驱动设备的需求电压的步骤具体为：

通过预设加速曲线增大所述逆变模块的输出给定电压；

对增大后的输出给定电压进行限幅处理，得到所述需求电压，根据所述需求电压计算所述逆变模块的调制比；

根据所述调制比驱动所述逆变模块；

所述预设加速曲线满足：

m_vf＝m_vf0+△t*umax/acct；

其中，m_vf0为所述逆变模块的当前输出给定电压，umax为所述逆变模块的最大输出电压，acct为将所述当前输出给定电压增大至所述最大输出电压需要的时间，m_vf为所述当前输出给定电压经过预设固定时长△t的增长后得到的输出给定电压。

另一方面，本发明提出一种具有限流控制功能的蓄电池逆变系统，包括蓄电池、逆变模块、电流检测模块和主控模块，所述逆变模块用于将所述蓄电池输出的直流电转换为交流电、所述电流检测模块用于采样所述逆变模块输出的瞬时电流，所述主控模块上存储有所述蓄电池逆变系统的限流控制程序，所述主控模块执行所述限流控制程序时实现以下步骤：

比较所述瞬时电流与限流阈值的大小，若所述瞬时电流大于所述限流阈值，则控制所述蓄电池逆变系统进入限流状态，根据所述瞬时电流与限流阈值之间的误差减小所述逆变模块的输出电压，以减小所述瞬时电流；

若所述瞬时电流降至小于等于所述限流阈值，且所述瞬时电流已稳定在所述限流阈值以下，则增大所述逆变模块的输出电压至所述蓄电池逆变系统驱动设备的需求电压。

在其中一个实施例中，所述主控模块实现比较所述瞬时电流与限流阈值的大小的步骤之前，还实现步骤：

对所述瞬时电流进行滤波处理得到与所述瞬时电流对应的瞬时滤波电流；

所述瞬时滤波电流每达到一次电流峰值时，将电流峰值的个数加一；

所述比较所述瞬时电流与限流阈值的大小，若所述瞬时电流大于所述限流阈值，则控制所述蓄电池逆变系统进入限流状态，根据所述瞬时电流与限流阈值之间的误差减小所述逆变模块的输出电压的步骤具体为：

比较所述瞬时滤波电流与限流阈值的大小，若所述瞬时滤波电流大于所述限流阈值，则控制所述蓄电池逆变系统进入限流状态，根据所述瞬时滤波电流与限流阈值之间的误差减小所述逆变模块的输出电压；

所述主控模块实现所述蓄电池逆变系统进入限流状态的步骤之后，还实现步骤：

将所述电流峰值的个数清零；

所述瞬时电流已稳定在所述限流阈值以下具体为：

所述电流峰值的个数达到数量阈值。

在其中一个实施例中，所述主控模块实现所述蓄电池逆变系统进入限流状态的步骤之后，还实现步骤：

设置限流标志；

所述主控模块实现若所述蓄电池逆变系统处于限流状态，且所述瞬时电流已稳定在所述限流阈值以下的步骤之后，还实现步骤：

将所述限流标志清零。

在其中一个实施例中，所述蓄电池逆变系统还包括电压检测模块和驱动模块，所述电压检测模块用于检测所述逆变模块输出的瞬时电压，所述驱动模块用于驱动所述逆变模块输出相应的输出电压和输出电流，所述根据所述瞬时滤波电流与限流阈值之间的误差减小所述逆变模块的输出电压的步骤具体为：

根据所述瞬时滤波电流与限流阈值之间的误差通过pi调节器减小所述逆变模块的输出给定电压；

根据所述输出给定电压计算所述逆变模块的调制比；

根据所述调制比驱动所述逆变模块。

在其中一个实施例中，所述增大所述逆变模块的输出电压至所述蓄电池逆变系统驱动设备的需求电压的步骤具体为：

通过预设加速曲线增大所述逆变模块的输出给定电压；

对增大后的输出给定电压进行限幅处理，得到所述需求电压，根据所述需求电压计算所述逆变模块的调制比；

根据所述调制比驱动所述逆变模块；

所述预设加速曲线满足：

m_vf＝m_vf0+△t*umax/acct；

其中，m_vf0为所述逆变模块的当前输出给定电压，umax为所述逆变模块的最大输出电压，acct为将所述当前输出给定电压增大至所述最大输出电压需要的时间，m_vf为所述当前输出给定电压经过预设固定时长△t的增长后得到的输出给定电压。

附图说明

图1为一实施例中蓄电池逆变系统的限流控制方法的方法流程图；

图2为另一实施例中蓄电池逆变系统的限流控制方法的方法流程图；

图3为一实施例中具有限流控制功能的蓄电池逆变系统的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，图1为一实施例中蓄电池逆变系统的限流控制方法的方法流程图。在本实施例中，该限流控制方法包括：

s101，采样逆变模块输出的瞬时电流。

随着电动汽车的发展，蓄电池成为了汽车重要的动力源，同时也成为了车载用电设备的能量源。参见图3，部分用电设备30由50hz/220v市电驱动，蓄电池10向这些用电设备30进行供电的过程中，需要通过逆变模块21将直流电转换成交流电之后供给给这些用电设备30，为了保障这些用电设备30的安全，在给用电设备30上电时需要对蓄电池10供给的电流进行限流控制，以防止瞬时通电电流过大将设备烧毁。

s102，比较所述瞬时电流与限流阈值的大小，若所述瞬时电流大于所述限流阈值，则控制所述蓄电池逆变系统进入限流状态，根据所述瞬时电流与限流阈值之间的误差减小所述逆变模块的输出电压，以减小所述瞬时电流。

若逆变模块输出的瞬时电流大于限流阈值，表明该蓄电池逆变系统的输出电流过大，系统立即进入限流状态，并根据瞬时滤波电流与限流阈值之间的误差减小逆变模块的输出电压，进而减小其输出电流，保障用电设备的安全，避免用电设备过流烧毁。

例如，当该瞬时电流大幅度超出限流阈值时，此时瞬时电流与限流阈值之间的误差幅值较大，根据该误差快速地将逆变模块的输出电压拉低，使得逆变模块的输出电流快速下降，在安全时间范围内将逆变模块的输出电流限制在限流阈值内，保障用电设备的安全。

s103，若所述瞬时电流降至小于等于所述限流阈值，且所述瞬时电流已稳定在所述限流阈值以下，则增大所述逆变模块的输出电压至所述蓄电池逆变系统驱动设备的需求电压。

当对逆变模块的输出电流进行快速限流之后，其输出电压下降，若逆变模块输出的瞬时电流已稳定在限流阈值以下，需增大逆变模块的输出电压至用电设备的需求电压，如220v，保障用电设备的正常运行。

上述蓄电池逆变系统的限流控制方法，包括采样逆变模块输出的瞬时电流，比较瞬时电流与限流阈值的大小，若瞬时电流大于限流阈值，蓄电池逆变系统进入限流状态，根据瞬时滤波电流与限流阈值之间的误差减小逆变模块的输出电压，若蓄电池逆变系统处于限流状态，且瞬时电流已稳定在限流阈值以下，增大逆变模块的输出电压至蓄电池逆变系统驱动设备的需求电压；根据逆变模块输出的瞬时电流与限流阈值之间的误差降低逆变模块的输出电压，将其瞬时电流控制在限流阈值内，然后增大其输出电压至用电设备的需求电压；可以实现蓄电池逆变系统输出电流实时准确的控制，简单可靠，保障了用电设备的安全。

参见图2，图2为另一实施例中蓄电池逆变系统的限流控制方法的方法流程图。在本实施例中，该限流控制方法包括：

s201，采样逆变模块输出的瞬时电流。

s202，对瞬时电流进行滤波处理得到与瞬时电流对应的瞬时滤波电流。

按照一定的采样周期采样蓄电池逆变系统输出的瞬时电流curafh，即逆变模块的输出电流，对该间断的瞬时电流curafh进行低通惯性滤波得到连续的瞬时滤波电流curflt，其中，该瞬时滤波电流curflt满足：curflt＝curafh/4+3curflt/4。

s203，瞬时滤波电流每达到一次电流峰值时，将电流峰值的个数加一。

采样获取当前蓄电池系统输出的瞬时电流curafh[k]，即逆变模块的输出电流，对该间断的瞬时电流curafh[k]进行低通惯性滤波得到连续的瞬时滤波电流，并得到与该瞬时电流curafh[k]对应的瞬时滤波电流curflt[k]。同时，获取前两次采样滤波后得到的瞬时滤波电流curflt[k-1]和curflt[k-2]，这些电流值均为对应电流的绝对值，若curflt[k-1]>curafh[k]且curflt[k-1]>curflt[k-2]，表明瞬时滤波电流curflt[k-1]为电流峰值。即在本实施例中，电流峰值包括波峰和波谷，在其他实施例中电流峰值也可以是波峰或波谷。

s204，比较瞬时滤波电流与限流阈值的大小，若瞬时滤波电流大于限流阈值，进入步骤s205～s209，若瞬时滤波电流小于等于限流阈值，进入步骤s210～s215。

设定瞬时滤波电流的限流阈值lmtcurr，得到瞬时滤波电流与限流阈值之间的误差err＝curflt–lmtcurr，根据该误差减小逆变模块的输出电压，将瞬时滤波电流控制在限流阈值内，进而将逆变模块的输出电流控制在限流阈值内。

s205，蓄电池逆变系统进入限流状态。

s206，设置限流标志。

为蓄电池逆变系统设置状态标志，表征其状态，便于识别和分析。例如，当蓄电池逆变系统进入限流状态时，将该状态标志设为1，当蓄电池逆变系统进入增流状态时，将该状态标志设为0。

s207，将电流峰值的个数清零，并重新开始统计电流峰值的个数。

s208，根据瞬时滤波电流与限流阈值之间的误差通过pi调节器减小逆变模块的输出给定电压。

s209，根据输出给定电压计算逆变模块的调制比，返回步骤s201。

蓄电池逆变系统进入限流状态之后，通过减小其输出电压来减小其输出电流。根据瞬时滤波电流与限流阈值之间的误差通过pi调节器减小蓄电池逆变系统的输出给定电压，根据该输出给定电压计算逆变模块的调制比，进而驱动逆变模块产生该输出给定电压，进而减小其输出电流。

s210，判断蓄电池逆变系统是否处于限流状态，若是，进入步骤s211，若否，进入步骤s215。

若逆变模块输出的瞬时电流小于等于限流阈值，且蓄电池逆变系统不处于限流状态，表明蓄电池给用电设备上电时瞬时通电电流未超过可能会给用电设备带来威胁的限流阈值，蓄电池逆变系统按照用电设备的需求电压正常启动，不进入限流状态。

s211，电流峰值的个数是否达到数量阈值，若是，进入步骤s212，若否，回到步骤s201。

若上述瞬时滤波电流小于等于限流阈值，且其电流峰值的个数达到了一定数量，表明蓄电池逆变系统的输出电流已经稳定至限流阈值以下。

s212，将限流标志清零。

s213，通过预设加速曲线增大逆变模块的输出给定电压。

当对逆变模块的输出电流进行快速限流之后，其输出电压下降，输出电流已稳定在限流阈值之下，通过预设加速曲线增大逆变模块的输出给定电压至用电设备的需求电压。采用可调曲线进行输出电压恢复，该可调曲线满足公式：

m_vf＝m_vf0+△t*umax/acct；

其中，m_vf0为逆变模块的当前输出给定电压，umax为逆变模块的最大输出电压，acct为将当前输出给定电压增大至最大输出电压需要的时间，m_vf为当前输出给定电压经过预设固定时长△t的增长后得到的输出给定电压。

s214，对增大后的输出给定电压进行限幅处理，得到需求电压。

由于△t为预设固定时长，蓄电池逆变系统的输出给定电压在调节的过程中可能会超过用电设的需求电压，需要对其进行限幅处理，并将限幅处理后的输出给定电压作为蓄电池逆变系统的需求电压。其中，acct可调节，可以根据实际应用场景调节电压的增长速度，快速可靠的将逆变模块的输出给定电压增大，进而将其输出电压增至用电设备的需求电压。

s215，根据需求电压计算逆变模块的调制比。

s216，根据调制比驱动逆变模块。

根据该调制比采用svpwm(spacevectorpulsewidthmodulation，空间矢量脉宽调制)方法得到pwm(pulsewidthmodulation，脉冲宽度调制)信号驱动逆变模块中的桥臂分时动作。在蓄电池逆变系统处于限流状态时，将逆变模块的输出电压通过pi调节器降至上述输出给定电压，进而将其输出的瞬时电流降下来，保障用电设备的安全；在电压恢复过程中，同样的，通过将逆变模块的输出电压调节至上述需求电压，使得用电设备安全的进入正常工作状态。

上述蓄电池逆变系统的限流控制方法的方法，将逆变模块输出的瞬时电流进行滤波处理后得到的瞬时滤波电流与限流阈值进行比较，若该瞬时滤波电流超过了限流阈值，系统自动进入限流状态，根据该瞬时滤波电流与限流阈值之间的误差通过pi调节器将系统的输出电压，即该瞬时电压降低，进而将其输出电流，即瞬时电流降下来，统计获取的瞬时滤波电流的峰值个数，若该峰值个数达到了数量阈值，表明系统的输出电流已经稳定于限流阈值以下，通过可调曲线将系统的输出给定电压增大至用电设备的需求电压，保障用电设备的正常运行。同时设置限流标志表征系统所处的状态，以便对系统进行状态识别和相应处理。该限流控制方法可以实现蓄电池逆变系统输出电流实时准确的控制，方法简单可靠，保障了用电设备的安全和正常运行。

参见图3，图3为一实施例中具有限流控制功能的蓄电池逆变系统的结构示意图。在本实施例中，该具有限流功能的蓄电池逆变系统包括蓄电池10、逆变模块21、电流检测模块22和主控模块23，逆变模块21用于将蓄电池30输出的直流电转换为交流电、电流检测模块22用于采样逆变模块21输出的瞬时电流，主控模块23上存储有蓄电池逆变系统的限流控制程序，主控模块23执行限流控制程序时实现以下步骤：

比较瞬时电流与限流阈值的大小，若瞬时电流大于限流阈值，蓄电池逆变系统进入限流状态，根据瞬时滤波电流与限流阈值之间的误差减小逆变模块的输出电压；

若蓄电池逆变系统处于限流状态，且瞬时电流已稳定在限流阈值以下，增大逆变模块的输出电压至蓄电池逆变系统驱动设备的需求电压。

在其中一个实施例中，主控模块23实现比较瞬时电流与限流阈值的大小的步骤之前，还实现步骤：

对瞬时电流进行滤波处理得到与瞬时电流对应的瞬时滤波电流；

获取瞬时滤波电流的电流峰值的个数。

比较瞬时电流与限流阈值的大小的步骤具体为：比较瞬时电流经滤波处理后得到的瞬时滤波电流与限流阈值的大小。

主控模块23实现蓄电池逆变系统进入限流状态的步骤之后，还实现步骤：将电流峰值的个数清零。

瞬时电流已稳定在限流阈值以下具体为：

瞬时滤波电流降至小于等于限流阈值，且电流峰值的个数达到数量阈值。

在其中一个实施例中，主控模块23实现蓄电池逆变系统进入限流状态的步骤之后，还实现步骤：设置限流标志。

主控模块23实现若蓄电池逆变系统处于限流状态，且瞬时电流已稳定在限流阈值以下的步骤之后，还实现步骤：将限流标志清零。

在其中一个实施例中，蓄电池逆变系统还包括电压检测模块24和驱动模块25，电压检测模块24用于检测逆变模块21输出的瞬时电压，驱动模块25用于驱动逆变模块21输出相应的输出电压和输出电流，根据瞬时滤波电流与限流阈值之间的误差减小逆变模块21的输出电压的步骤具体为：

根据瞬时滤波电流与限流阈值之间的误差通过pi调节器减小逆变模块21的输出给定电压；

根据输出给定电压计算逆变模块21的调制比；

根据调制比驱动逆变模块21。

在其中一个实施例中，增大逆变模块21的输出电压至蓄电池逆变系统驱动设备30的需求电压的步骤具体为：

通过预设加速曲线增大逆变模块21的输出给定电压；

对增大后的输出给定电压进行限幅处理，得到需求电压，根据需求电压计算逆变模块21的调制比；

根据调制比驱动逆变模块21。

预设加速曲线满足：

m_vf＝m_vf0+△t*umax/acct；

其中，m_vf0为逆变模块21的当前输出给定电压，umax为逆变模块21的最大输出电压，acct为将当前输出给定电压增大至最大输出电压需要的时间，m_vf为当前输出给定电压经过预设固定时长△t的增长后得到的输出给定电压。

该蓄电池逆变系统还包括滤波电路26，输入端连接逆变模块21，输出端连接用电设备30，用于对逆变模块21的输出电流进行低通滤波处理后给到用电设备30，滤除高频成分，得到用电设备30需要的连续正弦变化的基波电压，保障用电设备30的供电质量。

上述具有限流功能的蓄电池逆变系统，将逆变模块21输出的瞬时电流进行滤波处理后得到的瞬时滤波电流与限流阈值进行比较，若该瞬时滤波电流超过了限流阈值，系统自动进入限流状态，根据该瞬时滤波电流与限流阈值之间的误差通过pi调节器将逆变模块21的输出电压，即该瞬时电压降低，进而将其输出电流，即瞬时电流降下来，统计获取的瞬时滤波电流的峰值个数，若该峰值个数达到了数量阈值，表明系统的输出电流已经稳定于限流阈值以下，通过可调曲线将逆变模块21的输出给定电压增大至用电设备30的需求电压，保障用电设备30的正常运行。同时设置限流标志表征系统所处的状态，以便对系统进行状态识别和相应处理。该限流控制方法可以实现蓄电池逆变系统输出电流实时准确的控制，方法简单可靠，保障了用电设备30的安全和正常运行。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。