一种并网式逆变器控制核心模块及光伏换电柜的制作方法

本发明涉及换电柜，特别涉及一种并网式逆变器控制核心模块及光伏换电柜。

背景技术：

1、换电柜又称共享换电柜、共享电池柜、换电站等等，是一种可以存放电动车电池且自动充电的柜子。顾名思义，是用来进行电池更换，满足大家的电池租借需求。

2、现有的换电柜，大部分是采用市电供电，然后为电池充电，较少具备太阳能板发电功能。现有的市电供电的换电柜，其自身工作会存在一定的待机功耗，日积月累会损耗不少的电能。具备太阳能板发电功能的换电柜较为少见的原因是配套产品的研发具有一定的技术难度，研发周期长。为了解决市电供电造成的能源损耗，需要对现有的换电柜进行改进，研发一种市电兼容太阳能板发电功能的换电柜。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种并网式逆变器控制核心模块及光伏换电柜，可以解决现有技术中单纯用市电供电的换电柜待机功耗大，造成能源浪费的问题。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一方面，本发明提供一种并网式逆变器控制核心模块，包括隔离推挽电路、单相锁相环电路、emi滤波电路、mcu信号调理电路和推挽逆变器波形产生电路；隔离推挽电路的第一输入端输入太阳能板提供的直流电压，将直流电压升压为脉动高压直流电压后，从输出端发送给单相锁相环电路；单相锁相环电路跟踪电网的电压相位，对脉动高压直流电压同步为与电网电压相位相同的交流电压输出给emi滤波电路；emi滤波电路对交流电压滤波后并入电网；mcu信号调理电路采集电网的电压和频率，采样太阳能板输出的电压和电流，输出第一驱动信号给推挽逆变器波形产生电路；推挽逆变器波形产生电路根据第一驱动信号，输出第二驱动信号给隔离推挽电路的第二输入端，控制隔离推挽电路输出的脉动高压直流电压值。

4、进一步的，隔离推挽电路包括电阻r19、电阻r34、电阻r27、电阻r18、电阻r35、电阻r26、采样电阻rsense、电容c17、电容c16、电容c9、mos管mos6、mos管mos7、保险丝f102、变压器t1、共阳极二极管d1、共阴极二极管d2、电感l1和电容c1；保险丝f102的一端连接太阳能板的正极，另一端连接变压器t1原边绕组的中间抽头；采样电阻rsense的一端连接太阳能板的负极，另一端接地；电容c9连接在变压器t1原边绕组的中间抽头和地之间；第二驱动信号包括驱动信号outa和驱动信号outb；驱动信号outb从电阻r34的一端和电阻r19的一端输入，电阻r34的另一端连接mos管mos6的栅极，电阻r19的另一端连接mos管mos6的源极和地；mos管mos6的漏极连接变压器t1原边绕组的一端；电阻r27和电容c17串联后连接在mos管mos6的漏极和源极之间；驱动信号outa从电阻r35的一端和电阻r18的一端输入，电阻r35的另一端连接mos管mos7的栅极，电阻r18的另一端连接mos管mos7的源极和地；mos管mos7的漏极连接变压器t1原边绕组的另一端；电阻r26和电容c16串联后连接在mos管mos7的漏极和源极之间；变压器t1副边绕组的一端连接共阳极二极管d1的一个阴极和共阴极二极管d2的一个阳极，变压器t1副边绕组的另一端连接共阳极二极管d1的另一个阴极和共阴极二极管d2的另一个阳极；共阴极二极管d2的阴极连接电感l1的一端，电感l1的另一端和共阳极二极管d1的阳极之间连接电容c1；电容c1两端作为隔离推挽电路的输出端。

5、进一步的，单相锁相环电路包括mos管mos1、mos管mos2、mos管mos3、mos管mos4、电阻r2、稳压二极管z3、电阻r4、电阻r8、电阻r14、压敏电阻mov1、二极管d11、电阻r3、稳压二极管z4、电阻r5、电阻r9、电阻r15、二极管d12、稳压二极管z1、三极管q1、电容c5、二极管d9、电容c7、电阻r6、电阻r10、电阻r11、二极管d15、二极管d13、电阻r16、电阻r17、稳压二极管z2、三极管q2、电容c6、二极管d10、电容c8、电阻r7、电阻r12、电阻r13、二极管d16和二极管d14；

6、mos管mos1的源极和mos管mos2的源极作为单相锁相环电路的输入负端，mos管mos3的漏极和mos管mos4的漏极作为单相锁相环电路的输入正端；

7、mos管mos1的漏极连接单相锁相环电路的一个输出端，栅极分别连接电阻r2的一端、稳压二极管z3的阴极和电阻r4的一端；电阻r2的另一端和稳压二极管z3的阳极连接mos管mos1的源极；电阻r4的另一端连接电阻r8的一端和二极管d11的阳极；电阻r8的另一端连接电阻r14的一端；电阻r14的另一端分别连接压敏电阻mov1的一端和单相锁相环电路的另一个输出端；

8、mos管mos2的漏极连接单相锁相环电路的另一个输出端，栅极分别连接电阻r3的一端、稳压二极管z4的阴极和电阻r5的一端；电阻r3的另一端和稳压二极管z4的阳极连接mos管mos2的源极；电阻r5的另一端连接电阻r9的一端和二极管d12的阳极；电阻r9的另一端连接电阻r15的一端；电阻r15的另一端连接单相锁相环电路的一个输出端；

9、mos管mos3的栅极分别连接稳压二极管z1的阴极、三极管q1的集电极、电阻r6的一端和电阻r10的一端；稳压二极管z1的阳极、三极管q1的发射极、电容c5的一端、二极管d9的阳极和电容c7的一端连接mos管mos3的源极和单相锁相环电路的另一个输出端；三极管q1的基极分别连接电阻r6的另一端、电阻r11的一端、电容c5的另一端、二极管d9的阴极和二极管d13的阳极；电阻r10的另一端分别连接电阻r11的另一端、二极管d15的阴极和电容c7的另一端；二极管d15的阳极和二极管d13的阴极连接电阻r16的一端；电阻r16的另一端连接电阻r17的一端；

10、mos管mos4的栅极分别连接稳压二极管z2的阴极、三极管q2的集电极、电阻r7的一端和电阻r12的一端；稳压二极管z2的阳极、三极管q2的发射极、电容c6的一端、二极管d10的阳极和电容c8的一端连接mos管mos4的源极和单相锁相环电路的一个输出端；三极管q2的基极分别连接电阻r7的另一端、电阻r13的一端、电容c6的另一端、二极管d10的阴极和二极管d14的阳极；电阻r12的另一端分别连接电阻r13的另一端、二极管d16的阴极和电容c8的另一端；二极管d16的阳极和二极管d14的阴极连接电阻r17的另一端。

11、进一步的，emi滤波电路包括电感l4、共模线圈l3、压敏电阻mov2、保险丝f2和电容c14；电感l4的一端作为emi滤波电路的一个输入端，电感l4的另一端连接共模线圈l3一边的一端，共模线圈l3一边的另一端连接电容c14的一端和压敏电阻mov2的一端，并作为emi滤波电路的一个输出端；共模线圈l3另一边的一端作为emi滤波电路的另一个输入端，共模线圈l3另一边的另一端连接压敏电阻mov2的另一端和保险丝f2的一端；保险丝f2的另一端和电容c14的另一端相连并作为emi滤波电路的另一个输出端。

12、进一步的，mcu信号调理电路包括mcu主控电路、电网电压频率采样电路、太阳能板发电功率控制电路和温度控制电路；mcu主控电路包括控制芯片u4；电网电压频率采样电路对电网的电压和频率进行采样，并反馈给mcu主控电路；太阳能板发电功率控制电路对太阳能板的电压和电流进行采样，并反馈给mcu主控电路，mcu主控电路根据电网的电压和频率以及太阳能板的电压和电流，控制太阳能板发电功率控制电路输出第一驱动信号给推挽逆变波形产生电路；温度控制电路采样并网式逆变器控制核心模块的温度，当温度大于设定的阈值时，mcu主控电路控制温度控制电路启动风扇，对并网式逆变器控制核心模块进行散热。

13、进一步的，电网电压频率采样电路包括光耦u1、电容c24、电阻r53、电阻r54、三极管q3、电阻r56、电容c27、电阻r43、电阻r44、电阻r45、电阻r47、电阻r48、电阻r49、电阻r51、电阻r46、电阻r50、电阻r52、电阻r55、电容c26和运放u2a；光耦u1的阴极和电阻r46的一端连接电网的n线，电阻r44的一端和电阻r45的一端连接电网的l线；电阻r44与电阻r43串联后连接光耦u1的阳极；光耦u1的发射极连接电容c24的一端和地；光耦u1的集电极连接电阻r53的一端和电阻r54的一端；电阻r53的另一端和电容c24的另一端连接一直流供电电压；电阻r54的另一端连接三极管q3的基极，三极管q3的发射极接地，三极管q3的集电极连接电阻r56的一端和电容c27的一端并作为电网频率采样输出连接控制芯片u4的电网频率采样输入引脚；电阻r56的另一端连接一直流供电电压；电容c27的另一端接地；电阻r45与电阻r47、电阻r49、电阻r51串联后接地；电阻r48的一端连接一直流供电电压，另一端连接电阻r49与电阻r51的串联节点；电阻r48的另一端还连接运放u2a的同相输入端；电阻r46与电阻r50、电阻r52串联后连接运放u2a的反相输入端；电阻r55和电容c26并联后连接在运放u2a的同相输入端和输出端之间；运放u2a的输出端作为电网电压采样输出连接控制芯片u4的电网电压采样输入引脚。

14、进一步的，太阳能板发电功率控制电路包括电阻r63、电阻r64、电阻r66、电阻r67、电阻r68、电容c32、电容c36、二极管d18、运放u6a、电容c29、电阻r65、电容c33、电容c42、电阻r74、电容c48、运放u6b、电阻r83、电阻r84、电阻r85、电阻r87和可变电阻vr1；电阻r63的一端连接控制芯片u4的模拟电压输出引脚，另一端串联电阻r64后连接运放u6a的同相输入端；电容c32连接在电阻r63的另一端和地之间；运放u6a的反相输入端与输出端连接，输出端串联电阻r65后输出控制信号a；电容c33连接在运放u6a的输出端和地之间；电阻r67的一端连接太阳能板的正极，另一端串联电阻r66后连接控制芯片u4的太阳能输出电压检测引脚；电容c36和电阻r68并联后连接在接控制芯片u4的太阳能输出电压检测引脚和地之间；二极管d18的正极连接接控制芯片u4的太阳能输出电压检测引脚，负极接一直流供电电压；太阳能板负极通过电阻r74后连接运放u6b的同相输入端；电容c48连接在运放u6b的同相输入端和地之间；运放u6b的反相输入端和输出端之间连接电容c42；运放u6b的反相输入端连接可变电阻vr1的固定端、电阻r83的一端、电阻r84的一端；电阻r83的另一端接地，电阻r84串联电阻r85后连接可变电阻vr1的可变端和运放u6b的输出端；运放u6b的输出端输出控制信号b；运放u6b的输出端串联电阻r87后连接控制芯片u4的太阳能输出电流检测引脚；控制信号a和控制信号b为第一驱动信号。

15、进一步的，温度控制电路包括温度传感器连接端子、风扇接线端子、电阻r86、电阻r88、电容ce2、电容c51、二极管d17、三极管q4和电阻r57；温度传感器连接端子的第2引脚连接外部温度传感器；电阻r86的一端连接温度传感器连接端子的第2引脚，另一端连接控制芯片u4的温度读取引脚；温度传感器连接端子的第1引脚输入一直流供电电压，电容ce2连接在温度传感器连接端子的第1引脚和地之间；电阻r86的一端连接电阻r88的一端和电容c51的一端，电阻r88的另一端连接电容c51的另一端；风扇接线端子的第1引脚输入另一直流供电电压；二极管d17的正极连接风扇接线端子的第2引脚，负极连接风扇接线端子的第1引脚；三极管q4的集电极连接风扇接线端子的第2引脚，发射极接地，基极串联电阻r57后连接控制芯片u4的控制风扇引脚。

16、进一步的，推挽逆变波形产生电路包括控制芯片u5、电容c40、电阻r77、三引脚二极管极管q5、电阻r76、电阻r81、电阻r82、三极管q6、电阻r72、电阻r75、电阻r69、电阻r78和控制芯片u7；电容c40的一端和三引脚二极管极管q5的阴极连接控制芯片u5的振荡定时电容接入引脚ct；电容c40的另一端接地，三引脚二极管极管q5的阳极连接电阻r76的一端和三极管q6的基极；三极管q6的集电极和电阻r76的另一端接入参考电压；三极管q6的发射极串联电阻r81、电阻r82后连接地；电阻r81和电阻r82的串联节点连接控制芯片u5的电流检测比较器正相输入引脚c/s+；控制芯片u5的振荡定时电阻接入引脚rt串联电阻r77后接地；控制芯片u5的输出一引脚a out串联电阻r75后连接控制芯片u7的输入一引脚inb，电阻r78连接在控制芯片u7的输入一引脚inb和地之间；控制芯片u5的输出二引脚bout串联电阻r72后连接控制芯片u7的输入二引脚ina，电阻r69连接在控制芯片u7的输入二引脚ina和地之间；控制芯片u7的输出一引脚outa和输出二引脚outb分别输出驱动信号outa和驱动信号outb；驱动信号outa和驱动信号outb为第二驱动信号。

17、第二方面，本发明提供一种光伏换电柜，包括电闸控制装置和并联的n个单仓充电器，其特征在于，还包括储能电池充电器和储能电池包、和上述并网式逆变器控制核心模块；电闸控制装置分别连接储能电池充电器和n个单仓充电器；每个单仓充电器为电池充电；储能电池充电器的输出端连接储能电池包的一端，储能电池包的另一端连接并网式逆变器控制核心模块的输入端，并网式逆变器控制核心模块的输出端连接电闸控制装置。

18、本发明的一种并网式逆变器控制核心模块及光伏换电柜，相对于现有的换电柜具备以下

19、有益效果：

20、从宏观的角度分析，在普通换电柜上面安装太阳能并网发电装置，具有一定的社会经济价值。因为换电柜大都安装在室外，容易获得太阳能，当数量众多的换电柜并网发电后，产生的功率就会很大，在一定程度上可以弥补用电高峰时段的电网压力。

21、从微观的角度分析，安装了太阳能并网发电装置，白天发出来的电一方面用于抵消换电柜自身待机功耗，另一方面多余的电能则转发到电网或者根据需要储存到电池，从而减少换电柜自身待机功耗带来的额外电费，减少商家的电能损耗费用，并且能产生额外的发电收益。

22、综上，具备并网式逆变器的光伏换电柜，能节能减排，能灵活调整换电柜在峰平谷时段的用电方式，从而提升了换电柜的社会价值以及商家收益。