專利名稱：直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電流轉(zhuǎn)換技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，本發(fā)明涉及一種直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前并網(wǎng)逆變器交流檢測通常采用微處理器(MCU)檢測交流電壓，使用軟件鎖相技術(shù)快速跟蹤電網(wǎng)電壓，實行頻率和相位的鎖定。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一個交流電壓檢測電路102的內(nèi)部模塊圖。其中，采樣電路106測量電網(wǎng)(LI L3為火線，N為零線)交流電各極之間的電壓，將數(shù)據(jù)傳輸給微處理器108，微處理器108將數(shù)據(jù)處理后產(chǎn)生數(shù)據(jù)流，通過光藕110傳送給器件112，以進行使用。另外，電源電路104將電網(wǎng)交流電轉(zhuǎn)換為給微處理器108的供電?，F(xiàn)有技術(shù)中一般通過MCU或者主控制器計算獲得電壓的有限值、平均值用于電力轉(zhuǎn)換的控制。但這些計算會存在運算復雜，資源要求高的缺點。另外，現(xiàn)有技術(shù)通常只檢測電壓，而沒有交流電流的檢測，這樣就沒有直接檢測到的交流有功功率、無功功率、視在功率等。從而既不能監(jiān)測逆變器的這些性能，也不能進行相關(guān)的控制，比如功率調(diào)節(jié)、無功補償、功率因數(shù)調(diào)節(jié)等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)單相或多相的交流電壓、交流電流、過零點、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、電能等的完整檢測。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括:交流電壓采樣模塊，與電網(wǎng)相連接，用于采集所述電網(wǎng)的交流電壓值；交流電流采樣模塊，與電網(wǎng)相連接，用于采集所述電網(wǎng)的交流電流值；交流電能檢測單元，其輸入引腳分別與所述交流電壓采樣模塊和所述交流電流采樣模塊相連接，用于檢測單相或多相的交流電壓、交流電流、過零點、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)和/或電能；電力轉(zhuǎn)換控制器，與所述交流電能檢測單元的輸出引腳相連接，用于根據(jù)交流電能檢測結(jié)果產(chǎn)生電力轉(zhuǎn)換的控制信號；直流轉(zhuǎn)換電路，與所述電力轉(zhuǎn)換控制器相連接，用于根據(jù)所述控制信號調(diào)節(jié)直流轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)；逆變電路，分別與所述電力轉(zhuǎn)換控制器和電網(wǎng)相連接，并通過一直流母線與所述直流轉(zhuǎn)換電路相連接，用于根據(jù)所述控制信號調(diào)節(jié)直流到交流的逆變工作狀態(tài)?？蛇x地，所述直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)還包括:直流母線電壓采樣電路，分別與所述交流電能檢測單元和所述直流母線相連接，用于檢測所述直流母線的電壓值并發(fā)送給所述交流電能檢測單元。
可選地，所述電力轉(zhuǎn)換控制器包括:直流轉(zhuǎn)換控制器，分別與所述交流電能檢測單元和所述直流轉(zhuǎn)換電路相連接，用于根據(jù)所述交流電能檢測結(jié)果控制所述直流轉(zhuǎn)換電路的直流轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)；逆變控制器，分別與所述交流電能檢測單元和所述逆變電路相連接，用于根據(jù)所述交流電能檢測結(jié)果控制所述逆變電路的直流到交流的逆變工作狀態(tài)，實現(xiàn)交流側(cè)的轉(zhuǎn)換控制和保護控制?？蛇x地，所述直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)還包括:通信模塊，分別與所述交流電能檢測單元和一外部的監(jiān)測系統(tǒng)相連接，用于獲取所述交流電能檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)，通過有線或無線通信方式將其傳輸給所述監(jiān)測系統(tǒng)，進行監(jiān)測。可選地，所述交流電能檢測單元為電能檢測芯片，包括ADI ADE系列、凌云邏輯CS系列、美信、上海貝嶺、鉅泉光電或者銳能微的電能檢測類芯片。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點: 本發(fā)明能夠提高并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)的檢測精度，提高逆變器的電力轉(zhuǎn)換性能和保護性能。本發(fā)明能夠提高并網(wǎng)逆變器檢測的功能，實現(xiàn)單相和多相的交流電壓、交流電流、過零點、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、電能等的完整檢測，實現(xiàn)各種電能質(zhì)量的檢測以用于各項保護功能。本發(fā)明也可以提高并網(wǎng)逆變器的相關(guān)控制功能，實現(xiàn)有功功率調(diào)節(jié)、無功功率調(diào)節(jié)、功率因數(shù)調(diào)節(jié)等功能。本發(fā)明簡化了并網(wǎng)逆變器的電路設(shè)計和程序設(shè)計，降低成本，并提高可靠性和效率。


本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)合附圖和實施例的描述而變得更加明顯，其中:圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一個交流電壓檢測電路的內(nèi)部模塊圖；圖2為本發(fā)明中一個實施例的直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明中另一個實施例的直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明中再一個實施例的直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護范圍。圖2為本發(fā)明中一個實施例的直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。需要注意的是，這個以及后續(xù)其他的附圖均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應(yīng)該以此作為對本發(fā)明實際要求的保護范圍構(gòu)成限制。如圖2所示，該直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)主要包括交流電能檢測單元201、交流電壓采樣模塊202、交流電流采樣模塊203、電力轉(zhuǎn)換控制器205、直流轉(zhuǎn)換電路210和逆變電路211等。其中，交流電壓采樣模塊202與電網(wǎng)204相連接，用于采集電網(wǎng)204的交流電壓值；交流電流采樣模塊203與電網(wǎng)204相連接，用于采集電網(wǎng)204的交流電流值。交流電能檢測單元201的輸入引腳分別與交流電壓采樣模塊202和交流電流采樣模塊203相連接，用于實現(xiàn)單相或多相的交流電壓、交流電流、過零點、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)和/或電能等的完整檢測。電力轉(zhuǎn)換控制器205與交流電能檢測單元201的輸出引腳相連接，用于根據(jù)交流電能檢測結(jié)果產(chǎn)生電力轉(zhuǎn)換的控制信號給直流轉(zhuǎn)換電路210和逆變電路211。直流轉(zhuǎn)換電路210與電力轉(zhuǎn)換控制器205相連接，用于根據(jù)控制信號調(diào)節(jié)直流轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)。逆變電路211分別與電力轉(zhuǎn)換控制器205和電網(wǎng)204相連接，并通過一直流母線209與直流轉(zhuǎn)換電路210相連接，用于根據(jù)控制信號調(diào)節(jié)直流到交流的逆變工作狀態(tài)。圖3為本發(fā)明中另一個實施例的直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，該直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在圖2所示的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的基礎(chǔ)上還包括一直流母線電壓采樣電路308，其分別與交流電能檢測單元201和直流母線209相連接，用于檢測直流母線209的電壓值并發(fā)送給交流電能檢測單元201。圖4為本發(fā)明中再一個實施例的直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，該直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)在圖3所示的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的基礎(chǔ)上將該電力轉(zhuǎn)換控制器205細分為直流轉(zhuǎn)換控制器416和逆變控制器418。其中，直流轉(zhuǎn)換控制器416分別與交流電能檢測單元201和直流轉(zhuǎn)換電路210相連接，用于根據(jù)交流電能檢測結(jié)果控制直流轉(zhuǎn)換電路210的直流轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)。逆變控制器418分別與交流電能檢測單元201和逆變電路211相連接，用于根據(jù)交流電能檢測結(jié)果控制逆變電路211的直流到交流的逆變工作狀態(tài)，實現(xiàn)交流側(cè)的轉(zhuǎn)換控制和保護控制。在本發(fā)明的上述各實施例中，該交流電能檢測單元201為電能檢測芯片，可以是多種型號，比如可用ADI (亞德諾半導體)ADE系列、Cirrus Logic (凌云邏輯)CS系列；Maxim(美信)、上海貝嶺、鉅泉光電或者銳能微等的電能檢測類芯片。另外，在上述圖2、圖3和圖4所示的實施例中，該直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)還可以包括一通信模塊213，其分別與交流電能檢測單元201和一外部的監(jiān)測系統(tǒng)相連接，用于獲取交流電能檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)，通過有線或無線通信方式將其傳輸給監(jiān)測系統(tǒng)，進行監(jiān)測。在本發(fā)明的上述各實施例中，交流電能檢測單元201可以輸出提供有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、及電流和電壓有效值，傳輸給通信模塊213，用于交流性能監(jiān)測。交流電能檢測單元201可以輸出瞬時過流、瞬時過壓、峰值和電壓跌落檢測信號，傳輸給電力轉(zhuǎn)換控制器205，用于交流保護控制。交流電能檢測單元201可以檢測和輸出交流電壓過零點，傳輸給電力轉(zhuǎn)換控制器205，可用于逆變器電力轉(zhuǎn)換控制，實現(xiàn)對電網(wǎng)204的同步跟蹤。交流電能檢測單元201可以檢測交流電壓的瞬時值、有效值、平均值、和峰值，傳輸給電力轉(zhuǎn)換控制器205，用于逆變器電力轉(zhuǎn)換控制。交流電能檢測單元201可以檢測無功功率和功率因數(shù)，傳輸給電力轉(zhuǎn)換控制器205，用于逆變轉(zhuǎn)換控制，進行無功功率的產(chǎn)生和吸收，實現(xiàn)無功補償。交流電能檢測單元201通過瞬時過流檢測，可以檢測到全橋逆變電路的異常短路，馬上關(guān)斷全橋開關(guān)管，實現(xiàn)保護。當交流瞬時電流超出限值時，交流電能檢測單元201發(fā)出信號給電力轉(zhuǎn)換控制器205，發(fā)送信號關(guān)斷逆變電路211，實現(xiàn)保護。交流電能檢測單元201通過瞬時過壓檢測，可以檢測全橋逆變電路輸入電壓的異常偏高，馬上關(guān)斷直流轉(zhuǎn)換開關(guān)管，實現(xiàn)保護。例如圖3所示，直流轉(zhuǎn)換電路210和逆變電路211由直流母線209連接。直流母線電壓采樣電路308檢測直流母線209的電壓，并發(fā)送給交流電能檢測單元201。當該電壓超出限值時，交流電能檢測單元201發(fā)出信號給電力轉(zhuǎn)換控制器205，發(fā)送信號關(guān)斷直流轉(zhuǎn)換電路210，實現(xiàn)保護。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可具有以下優(yōu)點:本發(fā)明能夠提高并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)的檢測精度，提高逆變器的電力轉(zhuǎn)換性能和保護性能。本發(fā)明能夠提高并網(wǎng)逆變器檢測的功能，實現(xiàn)單相和多相的交流電壓、交流電流、過零點、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、電能等的完整檢測，實現(xiàn)各種電能質(zhì)量的檢測以用于各項保護功能。本發(fā)明也可以提高并網(wǎng)逆變器的相關(guān)控制功能，實現(xiàn)有功功率調(diào)節(jié)、無功功率調(diào)節(jié)、功率因數(shù)調(diào)節(jié)等功能。本發(fā)明簡化了并網(wǎng)逆變器的電路設(shè)計和程序設(shè)計，降低成本，并提高可靠性和效率。本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發(fā)明權(quán)利要求所界定的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括: 交流電壓采樣模塊(202)，與電網(wǎng)(204)相連接，用于采集所述電網(wǎng)(204)的交流電壓值； 交流電流采樣模塊(203)，與電網(wǎng)(204)相連接，用于采集所述電網(wǎng)(204)的交流電流值； 交流電能檢測單元(201)，其輸入引腳分別與所述交流電壓采樣模塊(202)和所述交流電流采樣模塊(203)相連接，用于檢測單相或多相的交流電壓、交流電流、過零點、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)和/或電能； 電力轉(zhuǎn)換控制器(205)，與所述交流電能檢測單元(201)的輸出引腳相連接，用于根據(jù)交流電能檢測結(jié)果產(chǎn)生電力轉(zhuǎn)換的控制信號； 直流轉(zhuǎn)換電路(210)，與所述電力轉(zhuǎn)換控制器(205)相連接，用于根據(jù)所述控制信號調(diào)節(jié)直流轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)； 逆變電路(211)，分別與所述電力轉(zhuǎn)換控制器(205)和電網(wǎng)(204)相連接，并通過一直流母線(209)與所述直流轉(zhuǎn)換電路(210)相連接，用于根據(jù)所述控制信號調(diào)節(jié)直流到交流的逆變工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 直流母線電壓采樣電路(308)，分別與所述交流電能檢測單元(201)和所述直流母線(209)相連接，用于檢測所述直流母線(209)的電壓值并發(fā)送給所述交流電能檢測單元(201)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述電力轉(zhuǎn)換控制器(205)包括: 直流轉(zhuǎn)換控制器(416)，分別與所述交流電能檢測單元(201)和所述直流轉(zhuǎn)換電路(210)相連接，用于根據(jù)所述交流電能檢測結(jié)果控制所述直流轉(zhuǎn)換電路(210)的直流轉(zhuǎn)換工作狀態(tài)； 逆變控制器(418)，分別與所述交流電能檢測單元(201)和所述逆變電路(211)相連接，用于根據(jù)所述交流電能檢測結(jié)果控制所述逆變電路(211)的直流到交流的逆變工作狀態(tài)，實現(xiàn)交流側(cè)的轉(zhuǎn)換控制和保護控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 通信模塊(213)，分別與所述交流電能檢測單元(201)和一外部的監(jiān)測系統(tǒng)相連接，用于獲取所述交流電能檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)，通過有線或無線通信方式將其傳輸給所述監(jiān)測系統(tǒng)，進行監(jiān)測。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述交流電能檢測單元(201)為電能檢測芯片，包括ADI ADE系列、凌云邏輯CS系列、美信、上海貝嶺、鉅泉光電或者銳能微的電能檢測類芯片。
全文摘要
本發(fā)明提供一種直流到交流的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括交流電壓采樣模塊，采集電網(wǎng)的交流電壓值；交流電流采樣模塊，采集電網(wǎng)的交流電流值；交流電能檢測單元，與交流電壓采樣模塊和交流電流采樣模塊連接，檢測單相或多相的交流電壓、交流電流、過零點、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)和/或電能；電力轉(zhuǎn)換控制器，根據(jù)交流電能檢測結(jié)果產(chǎn)生電力轉(zhuǎn)換的控制信號；直流轉(zhuǎn)換電路，與電力轉(zhuǎn)換控制器連接；逆變電路，分別與電力轉(zhuǎn)換控制器和電網(wǎng)連接，并通過一直流母線與直流轉(zhuǎn)換電路連接。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)單相或多相的交流電壓、交流電流、過零點、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、電能等的完整檢測，涉及各種電能質(zhì)量參數(shù)的檢測。
文檔編號H02M7/42GK103095162SQ20131004866
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月7日
發(fā)明者羅宇浩, 周懂明, 吳國良 申請人:浙江昱能光伏科技集成有限公司