智能逆变器的制作方法

1.本发明涉及储能逆变技术领域，特别涉及一种智能逆变器。


背景技术：

2.目前，
3.把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。光伏发电领域智能逆变器应用越加广泛。
4.目前，家庭屋顶安装的小型光储微网用的逆变器仅具有将直流电转换为交流电的逆变功能，即光伏发电后，根据蓄电池的充放电策略进行充电，多余的电能供家庭交流负载使用或卖给电网。在该种运行模式下，逆变器是根据光伏发电和蓄电池充放电策略被动运行，能源利用效率较低、光伏发电的经济性较低，与未来发展的清洁、经济、高效的发展理念不符。
5.此外，家庭屋顶光伏发电大规模安装的背景下，安装好光储微网后，在后期运行的过程中，用户对其运行情况并不清楚，不能很好的参与进来，无法提高用户使用新能源的积极性和主动性在提高能源效率。


技术实现要素：

6.本发明提供一种智能逆变器，用以解决上述背景技术中的情况。
7.一种智能逆变器，包括逆变控制模块、通信组件、主控模块、负载控制端和储能连接端；储能连接端的输入端连接储能设备，并识别储能设备的设备参数，储能连接端的输出端与逆变控制模块连接；逆变控制模块的输出端与负载控制端连接，负载控制端外接负载设备；主控模块分别与逆变控制模块、通信组件、负载控制端和储能连接端进行连接，获取逆变控制参数，并通过通信组件上传云端服务器。
8.作为本发明的一种实施例：所述储能连接端包括：
9.集成接口，包括通信接口和供电接口，用于连接储能设备；
10.探测电路，与通信接口直连，用于获取储能设备的电能信息；
11.继电控制电路，与供电接口连接，用于断开/导通储能设备的实时供电；
12.变压控制电路，与供电端口连接，用于对储能设备的实时输出电压进行变压；
13.微控制器，与探测电路和变压控制电路连接，获取电能信息，并进行端口控制；其中，
14.端口控制包括：调压控制、断路控制、导通控制和电压监测控制。
15.作为本发明的一种实施例：所述探测电路包括差分前置放大器、示波器、电流检测电阻和波形分析器；其中，
16.电流检测电阻和储能设备串联；
17.差分前置放放大器并联在电流检测电阻；
18.示波器的输入段和差分前置放大器的输出端电连接
19.波形分析器与微控制器连接，向微控制器输出电能信息。
20.作为本发明的一种实施例：所述逆变控制模块包括：电压接入单元、逆变调节单元、逆变控制单元和逆变输出单元；
21.电压接入单元包括接入开关，每个接入开关连接一个储能连接端；
22.逆变调节单元用于对储能连接端的电流进行逆变调节和变压调节；
23.逆变控制单元和逆变调节单元连接，逆变控制单元和主控模块连接，用于接收主控模块的逆变调节指令，进行生成逆变调压指令；
24.逆变输出单元，用于对电压进行稳压调节，并在稳压调节后，向负载设备供电。
25.作为本发明的一种实施例：所述逆变输出单元包括：
26.采集模块，用于采集逆变调节单元的逆变参数和调节参数；其中，
27.逆变调节单元至少为一个；
28.调用模块，用于调用预先采集的各逆变调节单元的调节参数；其中，
29.调节参数至少包括电压调节值和电流调节值；
30.建立模块，用于根据调节参数建立恒压约束条件；
31.调整模块，用于按照恒压约束条件调整所述当前电流值；
32.获取模块，用于获取变流补偿模块得到的各逆变输出单元的输出电流值；
33.输出模块，用于按照输出电流值输出各逆变输出单元的实时电流。
34.作为本发明的一种实施例：所述负载控制端包括：
35.多路负载控制器，用于控制连接的负载设备的驱动和断电；
36.驱动电路，与负载设备连接，驱动电路用于驱动负载设备进行电源测试，多路负载控制器在电源测试时获得负载电压；
37.比较模块，与控制模块、驱动电路和负载设备连接，比较模块用于采集负载电压的反馈信号并将参考电压和反馈信号进行比较以输出控制驱动电路的控制信号，驱动电路根据控制信号控制流过负载模块的电流。
38.作为本发明的一种实施例：所述驱动电路包括：
39.多个驱动电路单元，多个驱动电路单元配置为驱动多个光耦耦合相控单元；以及
40.多个调相信号驱动器，多个调相信号驱动器通过多组信号线分别电连接至多个驱动电路单元，每组信号线包括第一信号线和第二信号线，
41.每个光耦耦合相控单元包括：
42.光耦耦合器，配置为出射子光线；以及
43.调相器，与光耦耦合器连接，配置为调整子光线的相位；
44.每个驱动电路单元包括：
45.第一电容和第二电容，配置为向对应的光耦耦合相控单元的调相器提供调相信号；
46.光学相控单元的驱动控制包括相邻的第一控制周期和第二控制周期，在第一控制周期中，第一电容接入对应的第一信号线进行充电，调相器接入对应的第二电容执行调相操作；在第二控制周期中，第二电容接入对应的第二信号线进行负载供电，调相器接入对应的第一电容执行调相操作。
47.作为本发明的一种实施例：所述主控模块包括：
48.第一接收单元，用于接收多个从控制器发送的第一版本号，所述第一版本号用于标识运行在所述从控制器上的系统的当前版本，一个所述控制器对应一个所述第一版本号；
49.生成单元，用于在目标从控制器的所述第一版本号与第二版本号不相同的情况下，生成提示信息；
50.第一发送单元，用于将所述提示信息发送至所述目标从控制器，以使得所述目标从控制器的系统的版本升级至最高版本，所述第二版本号用于标识运行在所述从控制器上的系统的最高版本，所述目标从控制器是多个所述从控制器中的一个或者多个，所述第二版本号存储在主控制器中。
51.作为本发明的一种实施例：所述通信组件包括天线、分频器、时钟芯片、第一处理通路和第二处理通路；
52.天线、时钟芯片、第一处理通路和第二处理通路分别连接所述分频器；
53.时钟芯片被配置为生成时钟信号；
54.第一处理通路被配置为处理第一频段信号；
55.第二处理通路被配置为处理第二频段信号。
56.作为本发明的一种实施例：所述分频器包括如下分频步骤：
57.基于时钟电路获取m个时钟信号；
58.将m个时钟信号中的任意一个作为第一时钟信号输出，并将所述m个时钟信号中滞后于第一时钟信号任意相位的时钟信号作为第二时钟信号输出；
59.将第一时钟信号进行分频以提供分频时钟信号；
60.根据第二时钟信号触发分频时钟信号，得到调制时钟信号，以使调制时钟信号的跳变沿与所述第二时钟信号的跳变沿同步；
61.根据调制时钟信号和预设目标输出频率提供开关信号；其中，
62.开关信号的跳变沿与调制时钟信号的跳变沿同步，且开关信号包括目标相位选择信息；
63.根据目标相位选择信息，在开关信号的跳变沿选择将第三时钟信号作为所述第一时钟信号继续输出，从而调整分频时钟信号的频率；其中，
64.第三时钟信号选自所述m个时钟信号中的另一个，
65.其中，分频时钟信号、调制时钟信号和开关信号的频率相同。
66.本发明的有益效果在于：本发明的智能逆变器能够对储能设备进行远程控制，防止储能设备出现异常，对储能设备进行检测，判断储能设备是否达到为负载设备进行供电的要求，还可以在供电过程中进行电压转换，防止储能设备供电的电压不足。通信组件可以实现远程控制智能逆变器，接收逆变器的信息，防止出现智能逆变器在运行的时候出现异常无法发现，也可以远程控制逆变器。
67.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
68.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
69.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
70.图1为本发明实施例中智能逆变器的组成连接图；
71.图2为本发明实施例中储能连接端的组成图；
72.图3为本发明实施例中探测电路的组成图。
具体实施方式
73.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
74.一种智能逆变器，包括逆变控制模块、通信组件、主控模块、负载控制端和储能连接端；储能连接端的输入端连接储能设备，并识别储能设备的设备参数，储能连接端的输出端与逆变控制模块连接；逆变控制模块的输出端与负载控制端连接，负载控制端外接负载设备；主控模块分别与逆变控制模块、通信组件、负载控制端和储能连接端进行连接，获取逆变控制参数，并通过通信组件上传云端服务器。
75.上述技术方案的原理在于：如附图1所示，本发明是一种智能逆变器，本发明的逆变器能过实现远程控制，以及云端的数据上传。本发明的储能连接端是一种集成接口，能探测储能设备的实时电量信息，也能对储能设备进行断开和导通控制，实现储能设备的导通和断开控制，也存在微控制器，微控制器实现对储能设备的电路监测、导通和短路控制。逆变控制模块控制储能设备中的能量进行逆变，同时，进行切换不同的储能设备为负载设备进行供电。本发明的主控模块可以通过通信组件上传逆变控制模块在通过本发明的逆变器为负载设备进行供电的时候的具体供电状态，也可以通过通信组件远程控制智能逆变器进行逆变控制，远程控制储能设备进行断开和导通。防止在为负载设备进行供电的时候出现电压异常。
76.上述技术方案的有益效果在于：本发明的智能逆变器能够对储能设备进行远程控制，防止储能设备出现异常，对储能设备进行检测，判断储能设备是否达到为负载设备进行供电的要求，还可以在供电过程中进行电压转换，防止储能设备供电的电压不足。通信组件可以实现远程控制智能逆变器，接收逆变器的信息，防止出现智能逆变器在运行的时候出现异常无法发现，也可以远程控制逆变器。
77.作为本发明的一种实施例：所述储能连接端包括：
78.集成接口，包括通信接口和供电接口，用于连接储能设备；
79.探测电路，与通信接口直连，用于获取储能设备的电能信息；
80.继电控制电路，与供电接口连接，用于断开/导通储能设备的实时供电；
81.变压控制电路，与供电端口连接，用于对储能设备的实时输出电压进行变压；
82.微控制器，与探测电路和变压控制电路连接，获取电能信息，并进行端口控制；其中，
83.端口控制包括：调压控制、断路控制、导通控制和电压监测控制。
84.上述技术方案的原理在于：
85.如附图2所示，本发明的储能连接端存在集成接口，集成接口具有供电管控和通信
两种功能，实现对储能设备的断开和导通控制，还能通过通信接口对储能设备的电能信息进行探测，从而在逆变控制的过程中，实现电能管控。集成接口提供通信和供电两种功能，进而实现储能设备的管控，本发明具有探测电路，探测电路和常规的电路监测电路不同，是通过探测信号的习惯是，确定储能设备内部的电能信息，进而在明确电能信息后，进行通信。继电控制电路用于进行供电管控，防止出现电路异常。本发明对于探测电路和变压控制电路以及微控制器的型号不做具体限定，根据实际需求进行选择。
86.上述技术方案的有益效果在于：本发明在与储能设备连接的时候，本发明为了实现智能化的远程控制，集成了通信和供电接口，从而在进行供电的时候，可以实现对电力数据的调度情况进行实时统计传输，结合探测电路，能够时刻判定电能信息。变压控制电路能够在进行供电的时候进行实时电压调节而微控制器实现电力的多种控制，即：调压控制、断路控制、导通控制和电压监测控制，保证电力供应的稳定。
87.作为本发明的一种实施例：所述探测电路包括差分前置放大器、示波器、电流检测电阻和波形分析器；其中，
88.电流检测电阻和储能设备串联；
89.差分前置放放大器并联在电流检测电阻；
90.示波器的输入段和差分前置放大器的输出端电连接
91.波形分析器与微控制器连接，向微控制器输出电能信息。
92.上述技术方案的原理在于：如附图3所示，本发明的探测电路具有差分前置放大器、示波器、电流检测电阻和波形分析器，差分前置放大器用于获取储能设备的具体信息，实现与储能设备进行串联，获取储能设备的输入输出信息，示波器通过和差分前置放大器连接，实现对储能设备的探测，波形分析器对示波器探测得到的储能设备的波形进行分析，具体的分析数据上传至微控制器，通过微控制器上传到主控模块，然后主控模块对逆变过程进行控制。
93.上述技术方案的有益效果在于：本发明通过上述过程可以实现对电能信息的快速探测，本发明存在示波器和差分放大器的组合，可以实现差分检测，从而实现更加精确的确定电能数据，波形分析，可以确定实时电能波动，而不是只是给出一个实时的监测数值。相对于现有技术中的逆变器，本发明具有很明显的智能化和数字化能力。
94.作为本发明的一种实施例：所述逆变控制模块包括：电压接入单元、逆变调节单元、逆变控制单元和逆变输出单元；
95.电压接入单元包括接入开关，每个接入开关连接一个储能连接端；
96.逆变调节单元用于对储能连接端的电流进行逆变调节和变压调节；
97.逆变控制单元和逆变调节单元连接，逆变控制单元和主控模块连接，用于接收主控模块的逆变调节指令，进行生成逆变调压指令；
98.逆变输出单元，用于对电压进行稳压调节，并在稳压调节后，向负载设备供电。
99.上述技术方案的原理在于：逆变控制模块具有电压接入单元、逆变调节单元、逆变控制单元和逆变输出单元，电压接入单元具有多个接入开关，每个接入开关都可以连接储能连接端，储能连接端的数量也根据具体设计确定，实现多个储能设备的连接，逆变调节单元用于对储能设备的电流进行逆变，从而实现对负载设备供电，同时本发明还可能生成调压指令，调节会负载设备进行供电的电压。
100.上述技术方案的有益效果在于：
101.本发明通过接入开关，连接储能连接端，实现逆变控制，对于逆变调节就是直流变交流的过程，而变压调节，就是在转换为交流电后，进行变压变换，使得符合负载的供电需求。本发明相对于现有技术中的逆变器，可以实现逆变后的不同电压的任意调节，从而可以匹配不同规格的负载设备。
102.在一个可选实施例中，逆变输出单元进行稳压调节，还包括如下步骤：
103.步骤1：获取逆变后的交流电数据，确定交流侧实际输出电压：
[0104][0105]
其中，uc表示交流测的实际输出电压；k
p
表示逆变输出的比例控制系数；ki表示逆变输出的积分控制系数；t表示电流变换周期；id表示交流测电流；i
p
表示比例控制的解耦电流；ωl表示感抗；vd表示电压降落的最大电压值；
[0106]
步骤2：对交流测的电压进行稳压控制，并使得电压符合下式：
[0107][0108]
其中，k
p2
表示稳压控制的比例控制系数；ki2表示稳压控制的积分控制系数；u
c，j
表示交流测的第j次采样得到的实际输出电压；u
c，(j-1)
表示交流测的第j-1次采样得到的实际输出电压；t表示采样时间；m表示总采样次数；j表示第j次采样，j为正整数。
[0109]
上述技术方案中，步骤1是在进行逆变变换的时候，得到的交流电的实际输出电压。在进行逆变变换的时候，比例控制和积分控制系数是融合后的pid控制方式，然后通过确定交流侧的额定电流和感康加上电压降落的电压值，确定实际输出电压。电压降落的最大电压值是克服电阻的电压。步骤2中通过是一种离散的pid控制方法，将离散化的后的数据吸入dsp中实现电压的稳定控制。
[0110]
作为本发明的一种实施例：所述逆变输出单元包括：
[0111]
采集模块，用于采集逆变调节单元的逆变参数和调节参数；其中，
[0112]
逆变调节单元至少为一个；
[0113]
调用模块，用于调用预先采集的各逆变调节单元的调节参数；其中，
[0114]
调节参数至少包括电压调节值和电流调节值；
[0115]
建立模块，用于根据调节参数建立恒压约束条件；
[0116]
调整模块，用于按照恒压约束条件调整所述当前电流值；
[0117]
获取模块，用于获取变流补偿模块得到的各逆变输出单元的输出电流值；
[0118]
输出模块，用于按照输出电流值输出各逆变输出单元的实时电流。
[0119]
上述技术方案的原理在于：
[0120]
本发明的采集模块用于获取逆变调节单元的逆变参数和调节参数，也就是在位负载设备进行供电的过程中，逆变参数和电压调节参数，在这个过程中还设置有恒压调节的约束参数，从而实现电压的稳压控制，在稳压控制后，输出恒定的电流和电压。
[0121]
上述技术方案的有益效果在于：
[0122]
本发明的采集模块可以实时确定逆变参数，就是逆变后的电压、电流；逆变前的电压和电流等等，调节参数，就是逆变后进行的电压电流调节参数，根据逆变调节的参数，建立的恒压约束条件，就是控制电压处于均衡状态的控制参数，不同的调节参数，确定了不同逆变调节单元控制的稳定电压应该在什么幅度，然后通过设定恒压约束条件，进行电压电流的调节，从而控制输出电流电压的稳定。防止负载设备因为电压不稳定出现驱动异常。
[0123]
作为本发明的一种实施例：所述负载控制端包括：
[0124]
多路负载控制器，用于控制连接的负载设备的驱动和断电；
[0125]
驱动电路，与负载设备连接，驱动电路用于驱动负载设备进行电源测试，多路负载控制器在电源测试时获得负载电压；
[0126]
比较模块，与控制模块、驱动电路和负载设备连接，比较模块用于采集负载电压的反馈信号并将参考电压和反馈信号进行比较以输出控制驱动电路的控制信号，驱动电路根据控制信号控制流过负载模块的电流。
[0127]
上述技术方案的原理在于：本发明的负载控制端，设置有多路负载控制器，可以在负载端对快速控制对负载设备的驱动和断电，驱动电路用于对负载设备进行电源测试，也就时测试负载设备的实时电压是否符合负载设备的供电需求，最后基于参考电压和反馈信号，实现对负载设备的过流和稳定控制。
[0128]
上述技术方案的有益效果在于：
[0129]
本发明的多路负载控制器可以控制为负载设备的供电，为负载设备提供驱动的信号，也就是负载设备启动的信号，而驱动电路是为负载设备提供驱动的电压，然后通过比较模块将于负载设备连接的时候的参考电压和反馈信号进行比较，确定对驱动电路进行控制，从而通过控制信号控制驱动电压对负载设备进行控制。
[0130]
作为本发明的一种实施例：所述驱动电路包括：
[0131]
多个驱动电路单元，多个驱动电路单元配置为驱动多个光耦耦合相控单元；以及
[0132]
多个调相信号驱动器，多个调相信号驱动器通过多组信号线分别电连接至多个驱动电路单元，每组信号线包括第一信号线和第二信号线，
[0133]
每个光耦耦合相控单元包括：
[0134]
光耦耦合器，用于进行相位耦合；以及
[0135]
调相器，与光耦耦合器连接，配置为驱动信号的载波信号相位；
[0136]
每个驱动电路单元包括：
[0137]
第一电容和第二电容，配置为向对应的光耦耦合相控单元的调相器提供调相信号；
[0138]
光学相控单元的驱动控制包括相邻的第一控制周期和第二控制周期，在第一控制周期中，第一电容接入对应的第一信号线进行充电，调相器接入对应的第二电容执行调相操作；在第二控制周期中，第二电容接入对应的第二信号线进行负载供电，调相器接入对应的第一电容执行调相操作。
[0139]
上述技术方案的原理在于：本发明的驱动电源时一种光学耦合的相控驱动电路，具有多个调相信号驱动器，通过信号线控制对不同负载设备的同步驱动控制，光耦耦合器的作用时为了在不同的控制周期内，进行调相操作，实现负载设备的稳定控制。
[0140]
上述技术方案的有益效果在于：
[0141]
本发明通过多个光耦耦合相控单元，调节驱动电路的调相信号，从而实现稳定的输出，本发明的调相不是发动机的相位，而是驱动信号的载波控制信号的相位，实现多种不同控制模式。
[0142]
本发明的驱动电路是存在多个光耦耦合相控单元，光耦耦合器控制发出驱动信号的载波信号相位，然后通过第一电容和第二电容的配置，控制逆变器进行负载供电，调相实现不同的控制模式，也就是切换不同的供电电量，控制供电电压的稳定性。
[0143]
作为本发明的一种实施例：所述主控模块包括：
[0144]
第一接收单元，用于接收多个从控制器发送的第一版本号，所述第一版本号用于标识运行在所述从控制器上的系统的当前版本，一个所述控制器对应一个所述第一版本号；
[0145]
生成单元，用于在目标从控制器的所述第一版本号与第二版本号不相同的情况下，生成提示信息；
[0146]
第一发送单元，用于将所述提示信息发送至所述目标从控制器，以使得所述目标从控制器的系统的版本升级至最高版本，所述第二版本号用于标识运行在所述从控制器上的系统的最高版本，所述目标从控制器是多个所述从控制器中的一个或者多个，所述第二版本号存储在主控制器中。
[0147]
上述技术方案的原理在于：
[0148]
本发明的第一接收单元用于接收版本号，版本号是逆变器的控制调节程序的版本号，便于对逆变器进行远程的智能控制，实现数字化的云控制，将本发明的逆变器从纯电路自动控制转换为数字化智能控制。
[0149]
上述技术方案的有益效果在于：
[0150]
本发明作为智能逆变器，能够根据版本号，实现不同的智能控制处理规则，版本号也确定了控制器内部的控制程序，通过控制程序实现逆变控制的智能升级，实现更高效的智能化你便控制和管理。
[0151]
作为本发明的一种实施例：所述通信组件包括天线、分频器、时钟芯片、第一处理通路和第二处理通路；
[0152]
天线、时钟芯片、第一处理通路和第二处理通路分别连接所述分频器；
[0153]
时钟芯片被配置为生成时钟信号；
[0154]
第一处理通路被配置为处理第一频段信号；
[0155]
第二处理通路被配置为处理第二频段信号。
[0156]
上述技术方案的原理在于：
[0157]
本发明的通信组件时一种分频通信组件，通过两个不同的通路进行不同频段信号的接收，同时可以通过不同频段的信号进行控制，防止出现信号干扰的时候，出现调节信号缺失。两个不同频段的相同信号可以相互验证补足。
[0158]
上述技术方案的有益效果在于：
[0159]
本发明的时钟信号用于进行供电计时，而第一处理通路和第二处理通路通过不同的频段信号，进行智能逆变器的控制输入和输出，供电调度数据的输入和输出。
[0160]
作为本发明的一种实施例：所述分频器包括如下分频步骤：
[0161]
基于时钟电路获取m个时钟信号；
[0162]
将m个时钟信号中的任意一个作为第一时钟信号输出，并将所述m个时钟信号中滞后于第一时钟信号任意相位的时钟信号作为第二时钟信号输出；
[0163]
将第一时钟信号进行分频以提供分频时钟信号；
[0164]
根据第二时钟信号触发分频时钟信号，得到调制时钟信号，以使调制时钟信号的跳变沿与所述第二时钟信号的跳变沿同步；
[0165]
根据调制时钟信号和预设目标输出频率提供开关信号；其中，
[0166]
开关信号的跳变沿与调制时钟信号的跳变沿同步，且开关信号包括目标相位选择信息；
[0167]
根据目标相位选择信息，在开关信号的跳变沿选择将第三时钟信号作为所述第一时钟信号继续输出，从而调整分频时钟信号的频率；其中，
[0168]
第三时钟信号选自所述m个时钟信号中的另一个，
[0169]
其中，分频时钟信号、调制时钟信号和开关信号的频率相同。
[0170]
上述技术方案的原理在于：本发明的分频器在进行分配的时候，首先通过时钟电路获取多个时钟信号，每个时钟信号都代表一份供电数据，然后通过分频的时候需要根据时钟信号进行分配，然后提供不同的信号，进行控制，首先跳变沿同步时为了实现进行相位的调节。从而是按分频控制。
[0171]
上述技术方案的有益效果在于：
[0172]
本发明可以实现分频时钟信号，调制时钟信号和开关信号的同时生成，通过时钟信号，对负载设备进行分频控制，保证在进行供电的时候，供电电压的稳定。
[0173]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。