一種基于單相逆變的電壓跟蹤保持器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種基于單相逆變的電壓跟蹤保持器，屬電網(wǎng)電壓保護(hù)技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 保證接觸器不脫扣，防止晃電在整個工廠運(yùn)行中占相當(dāng)重要的地位，良好的防晃 電裝置不僅可W保證負(fù)載運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，而且能夠提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
[0003] 防晃電技術(shù)的提高應(yīng)從兩方面著手，一是晃電判斷，二是電源切換電路結(jié)構(gòu)。目前 采用的晃電判斷算法多為基于正弦函數(shù)模型的算法，如果被測波形存在少量的崎變或偏移 都將導(dǎo)致測量誤差，同時算法求解過程復(fù)雜，控制忍片運(yùn)算過程中需要耗費(fèi)較長時間，闊值 的設(shè)定沒有可靠的理論基礎(chǔ)，對調(diào)試者的經(jīng)驗(yàn)依靠度大，可能出現(xiàn)同一系統(tǒng)在本地使用情 況良好，在其他地方誤動作較多。對于電源切換電路結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在市場上流行的多為繼電器結(jié) 構(gòu)的防晃電裝置，但是運(yùn)種類型的防晃電裝置在切換過程中會出現(xiàn)斷流狀況，導(dǎo)致接觸器 脫扣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型的目的是，針對現(xiàn)有防晃電技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型提供一種基 于單相逆變的電壓跟蹤保持器。 陽〇化]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，本實(shí)用新型一種基于單相逆變的電壓跟蹤保持器包括 采樣與控制模塊、儲能模塊和逆變模塊。
[0006] 所述采樣與控制模塊，用于將220V電網(wǎng)交流電壓轉(zhuǎn)換為單片機(jī)主控單元的正向 電壓，將220V電網(wǎng)交流電壓的相位W高低電平的形式輸入單片機(jī)主控單元。
[0007] 所述儲能模塊，用于實(shí)現(xiàn)對超級電容的充電，超級電容放電時將電流輸出至高頻 PWM波輸出電路。
[0008] 逆變模塊，用于雙向可控娃無隙換流切換主電路再切換回220V電網(wǎng)供電，實(shí)現(xiàn)交 流供電與直流供電之間的平滑切換，即無隙換流。
[0009] 所述采樣與控制模塊包括市電電壓幅值檢測采樣電路、220V電網(wǎng)電壓電流相位采 樣電路、負(fù)載電壓電流檢測電路和單片機(jī)主控單元；
[0010] 所述儲能模塊包括整流模塊、直流降壓模塊、電源雙向選擇電路、電池智能充放電 電路、高頻PWM波發(fā)生電路和高頻變壓器輸出電路；
[0011] 所述逆變電路包括驅(qū)動電路和逆變器切換主電路。
[0012] 所述市電電壓幅值檢測采樣電路的輸入端、220V電網(wǎng)電壓電流相位采樣電路的輸 入端、整流模塊的輸入端分別連接至220V電網(wǎng)；市電電壓幅值檢測采樣電路的輸出端連接 單片機(jī)主控單元的AD采樣端口；220V電網(wǎng)電壓電流相位采樣電路的輸出端連接單片機(jī)主 控單元的電壓電流相位采樣端口；整流模塊的一路輸出端通過直流降壓模塊電路連接單片 機(jī)主控單元的忍片供電端口；整流模塊的另一路輸出端連接電源雙向選擇電路的輸入端； 電源雙向選擇電路的輸出端連接高頻變壓器輸出電路的輸入端，另一個輸入端連接電池智 能充放電電路；電池智能充放電電路一端連接電池，另一端連接單片機(jī)控制端口和電池電 量監(jiān)測端口；電源雙向選擇電路的輸出端連接高頻PWM波發(fā)生電路，高頻PWM波發(fā)生電路的 輸出端再連接高頻變壓器輸出電路的輸入端；高頻變壓器輸出電路的輸出端連接逆變器切 換主電路的輸入端；逆變器切換主電路的輸出端連接驅(qū)動電路。
[0013] 所述市電電壓幅值檢測采樣電路用于將220V電網(wǎng)的220V正弦交流電壓轉(zhuǎn)換為單 片機(jī)主控單元能接收的恒為正相的電壓，使得220V正弦交流電壓的相位為正或負(fù)時單片 機(jī)主控單元均能實(shí)時監(jiān)測到220V電網(wǎng)電壓變化。
[0014] 所述220V電網(wǎng)電壓電流相位采樣電路通過霍爾電流傳感器將逆變器切換主電路 的電流相位W高低電平的形式輸入到單片機(jī)主控單元中，同時220V電網(wǎng)電壓電流相位采 樣電路將220V電網(wǎng)電壓的相位W高低電平的形式輸入到單片機(jī)主控單元中。
[0015] 所述單片機(jī)主控單元用于根據(jù)市電電壓幅值檢測采樣電路的采樣信號監(jiān)測220V 電網(wǎng)是否發(fā)生晃電：在220V電網(wǎng)發(fā)生晃電時，根據(jù)220V電網(wǎng)電壓電流相位采樣電路傳來的 信號判斷此時電流相位，并關(guān)斷逆變器切換主電路中交流可控娃晶閩管，開啟與當(dāng)前電流 相位對應(yīng)的直流可控娃晶閩管；在220V電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常時，關(guān)斷逆變器切換主電路中的 直流可控娃晶閩管，開啟與當(dāng)前電流相位對應(yīng)的交流可控娃晶閩管。
[0016] 所述負(fù)載電壓電流檢測電路用來采集負(fù)載上的電壓電流值，從而在控制程序中設(shè) 定主電路回切的時長。 陽017] 所述整流模塊的作用是將220V的電網(wǎng)電壓整成電壓值為5V的直流電壓；所述直 流降壓模塊電路的作用是將5V直流電壓降至單片機(jī)可承受的3. 3V ;所述電源雙向選擇電 路用于選擇是由市電220V供電，還是由電池供電，選擇控制信號由單片機(jī)發(fā)出；所述電池 智能充放電電路用于給電池充電，保證電池始終處于滿電狀態(tài)；同時監(jiān)測電池電量，當(dāng)電池 電量過低時發(fā)出報(bào)警信號。 陽01引所述高頻PWM發(fā)生電路通過調(diào)節(jié)產(chǎn)生的PWM波的占空比來控制高頻PWM發(fā)生 電路中MOS管的導(dǎo)通與關(guān)斷時間，形成閉環(huán)調(diào)節(jié)，使高頻變壓器輸出電路輸出穩(wěn)定的 生1甚V電源和具有載波性質(zhì)的電源；所述高頻變壓器輸出電路用于輸出具有載波性質(zhì)的直 流電源VDD巧封落;V電源VEE。
[0019] 所述驅(qū)動電路包括繼電器開關(guān)量控制信號驅(qū)動隔離模塊、雙向可控娃控制信號驅(qū) 動隔離模塊；繼電器開關(guān)量控制信號驅(qū)動隔離模塊用于實(shí)現(xiàn)繼電器開關(guān)量控制信號與單片 機(jī)主控單元的驅(qū)動信號間的電氣隔離，從而完成對逆變器切換主電路中繼電器的驅(qū)動；雙 向可控娃控制信號驅(qū)動隔離模塊用于驅(qū)動逆變器切換主電路中的交流可控娃晶閩管和直 流可控娃晶閩管。
[0020] 所述逆變器切換主電路完成220V電網(wǎng)與備用電源，即電源模塊的切換：當(dāng)單片機(jī) 主控單元監(jiān)測到220V電網(wǎng)發(fā)生晃電時，逆變器切換主電路在單片機(jī)主控單元的指令下快 速完成電源切換動作，切換至備用電源為負(fù)載提供穩(wěn)定電壓；當(dāng)220V電網(wǎng)恢復(fù)正常工作 時，逆變器切換主電路再切換回220V電網(wǎng)供電，從而實(shí)現(xiàn)交流供電與直流供電之間的平滑 切換，即無隙換流。
[0021] 基于單相逆變的電壓跟蹤保持裝置的控制方法，包括W下步驟：
[0022] ( 1)負(fù)載電壓電流檢測電路采集負(fù)載上的電壓電流相位，并輸入到單片機(jī)主控單 元中，從而設(shè)定逆變器切換主電路回切的時長；
[0023] (2)市電電壓幅值檢測采樣電路將220V電網(wǎng)的220V正弦交流電壓轉(zhuǎn)換為單片機(jī) 主控單元能接收的恒為正相的電壓，輸出至單片機(jī)主控單元；
[0024] (3)220V電網(wǎng)電壓電流相位采樣電路通過霍爾電流傳感器將電網(wǎng)電流相位W高低 電平的形式輸入到單片機(jī)主控單元中，同時220V電網(wǎng)電壓電流相位采樣電路將220V電網(wǎng) 電壓的相位W高低電平的形式輸入到單片機(jī)主控單元中；
[00巧](4)市電220V電壓通過整流模塊后轉(zhuǎn)換成5V直流電并送入電源雙向選擇電路，同 時整流模塊通過直流降壓模塊將5V直流電壓降成3. 3V給單片機(jī)主控單元供電，單片機(jī)主 控單元控制儲能電路給超級電容快速充電，當(dāng)超級電容電壓值達(dá)到單片機(jī)主控單元設(shè)定值 時，停止充電；
[0026] (5)四個Mos管搭建全橋逆變電路，通過控制忍片輸出的SPWM信號控制四個Mos 管的開通與關(guān)斷將高壓直流逆變?yōu)檎医涣鳎?br>[0027] (6)根據(jù)市電電壓幅值檢測采樣電路的采樣信號監(jiān)測220V電網(wǎng)是否發(fā)生晃電：若 220V電網(wǎng)的電壓低于標(biāo)準(zhǔn)電壓的80%，則判定220V電網(wǎng)發(fā)生晃電，執(zhí)行下一步；否則，返回 步驟（1);
[002引（7)單片機(jī)主控單元根據(jù)220V電網(wǎng)電壓電流相位采樣電路傳來的信號判斷此時 電壓電流相位，給出使能信號，逆變器切換主電路能在控制器的指令下快速完成切換動作， 為交流接觸器提供穩(wěn)定電源。為保證交流接觸器不脫扣，需要該動作時間盡可能短。
[0029] 本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型采用交流采樣技術(shù)實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)正弦電壓幅 值的采樣W及對電壓電流相位的采樣，同時將負(fù)相電壓轉(zhuǎn)換為正相，將幅值相應(yīng)的減小至 單片機(jī)主控單元可承受的范圍。本實(shí)用新型采用的改進(jìn)型雙閉環(huán)控制算法能很好的解決電 壓跟蹤精確度問題。通過分析電壓狀態(tài)，觸發(fā)電網(wǎng)電壓跟蹤保持器逆變輸出正弦電壓，保持 交流接