CN117154820B - 非隔离型储能逆变器及电网负载功率检测方法 - Google Patents
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Abstract
本说明书涉及一种非隔离型储能逆变器及电网负载功率检测方法。该非隔离型储能逆变器包括：双向逆变电路、第一控制电路、电压采集装置、第二控制电路，以及电气隔离装置，双向逆变电路和电压采集装置分别与第一控制电路连接，电压采集装置用于采集负载电压的电压特征数据；电气隔离装置用于电气隔离第一控制电路和第二控制电路；第二控制电路与第一控制电路通信；还包括：电流采集装置，采集电网的负载电流；第二控制电路还从第一控制电路获取电压特征数据，根据电压特征数据和负载电流获取负载功率。以解决相关技术中通过电流互感器检测负载电流，送入逆变器计算电网负载功率时，需要额外增加电路，导致电路复杂，成本较高的问题。
Description
技术领域
本申请涉及电网储能技术领域，特别是涉及一种非隔离型储能逆变器及电网负载功率检测方法。
背景技术
储能逆变器通常都需要检测电网的负载功率来实现自身的功率控制。相关技术中是用电表检测电网负载功率，安装电表时需要改接原有的配电箱内的接线线路，费时又费力，且电表的成本也高；而用电流互感器检测负载电流，再将负载电流信号送入储能逆变器进行电网负载功率计算，给安装带来了很大的便利性，目前已经在储能系统中广泛应用。
用电流互感器检测电流信号，送入储能逆变器进行功率计算遇到的问题是，如果将电流信号直接送入与主功率电路没有电气隔离的控制电路中进行功率计算，则需要在储能逆变器内部对送进来的电流互感器检测的电流信号进行电气隔离处理，也就是说需要增加成本较高的第二控制电路。
如果是将电流信号送入储能逆变器内已经与主功率电路做了电气隔离的控制电路进行功率计算的情况。由于要进行功率计算，还要有负载电压，而电气隔离的控制电路一般没有采集负载电压，此时若要进行功率计算，还需要额外增加负载电压的采样电路，对于负载电压的采样电路同样需要增加隔离采样电路，这样就使得电路设计变得复杂，而且额外增加了设计成本。
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。不应以此处的描述包括在本部分中就承认是现有技术。
发明内容
本发明实施例提供的一种非隔离型储能逆变器及电网负载功率检测方法，至少解决相关技术中通过电流互感器检测负载电流，送入逆变器计算电网负载功率时，需要额外增加电路，导致电路复杂，成本较高的问题。
本发明实施例提供了一种非隔离型储能逆变器，包括双向逆变电路、第一控制电路、电压采集装置、第二控制电路，以及电气隔离装置，所述双向逆变电路和所述电压采集装置分别与所述第一控制电路电气连接，所述第一控制电路与所述第二控制电路通信连接；其中，所述第一控制电路用于以非隔离式驱动方式控制所述双向逆变电路的输出功率；所述电压采集装置用于采集负载电压的电压特征数据；所述电气隔离装置用于电气隔离所述第一控制电路和所述第二控制电路；所述第二控制电路用于用户指令交互以及与所述第一控制电路通信；其中，所述非隔离型储能逆变器还包括：电流采集装置，所述电流采集装置与所述第二控制电路电气连接，用于采集电网的负载电流；所述第二控制电路还用于从所述第一控制电路获取用于表征所述负载电压的电压特征数据，根据所述电压特征数据和所述负载电流获取所述电网的负载功率，以及将所述负载功率发送给所述第一控制电路，以使所述第一控制电路基于所述负载功率控制所述双向逆变电路的输出功率。
本发明实施例的有益效果：通过非隔离型储能逆变器的第一控制电路接收电压采集装置采集到的电网负载的电压特征数据，对负载电压进行模拟。根据第二控制电路接收电流采集装置采集的负载电流和模拟的负载电压，计算电网负载的负载功率，不需要额外设置电路，就可以实现电网负载的功率检测，避免增加电路复杂程度和成本。
作为一种可选的实施例，所述电气隔离装置包括数字隔离器。
通过数字隔离器将第一控制电路和第二控制电路隔离，使得第一控制电路与第二控制电路之间进行有效的电气隔离，而且电路结构简单。
作为一种可选的实施例，所述数字隔离器还用于提供所述第一控制电路与所述第二控制电路进行数据通信的通信通道；所述通信通道包括：第一通信通道和第二通信通道；所述第一通信通道用于实时传输过零点信息；所述第二通信通道用于传输幅值信息，其中，所述第二通信通道的延迟不超过预设延迟时间。
通过数字隔离器提供第一控制电路与第二控制电路之间的通信通道，包括实时通信的第一通信通道，以及第二通信通道。幅值信息的传输对延时要求较低，可以采用第二通信通道进行传输，过零点信息对延时的要求较高，可以采用实时通信的第一通信通道进行传输，以保证电压特征数据的各项数据有效进行传输。
作为一种可选的实施例，所述电流采集装置包括电流互感器，所述电流互感器与所述电网负载串联。
通过电流互感器采集负载电流，并将采集的负载电流直接传输给第二控制电路，使得第二控制电路可以有效获取负载电流。
作为一种可选的实施例，所述第二控制电路包括：负载电压模拟单元和负载功率计算单元，其中，所述负载电压模拟单元用于根据所述电压特征数据，模拟电网的负载电压；所述负载功率计算单元用于根据所述负载电压和所述负载电流计算所述负载功率。
负载电压模拟单元根据过零点信息可以确定周期和相位，结合幅值信息可以生成与负载电压的幅值和相位一致的模拟电压，通过模拟的方式实现负载电压的获取，避免了增加新的电路。负载功率计算单元结合负载电压和负载电流计算负载功率。
作为一种可选的实施例，所述电压采集装置包括：电压幅值采样电路和电压过零捕获电路；所述电压幅值采样电路用于采集负载电压的幅值信息，所述电压幅值采样电路与所述第一控制电路相连，将采集到的幅值信息传输给所述第一控制电路；所述电压过零捕获电路用于采集负载电压的过零点信息，所述电压过零捕获电路与所述第一控制电路相连，将采集到的过零点信息传输给所述第一控制电路；其中，所述电压特征数据包括所述幅值信息过零点信息用于确定所述电网负载的电压信号的周期和相位。
电压幅值采样电路采集负载电压的幅值信息，电压过零捕获电路采集负载电压的过零点信息，从而有效采集负载电压的电压特征数据。
本发明实施例提供了一种电网负载功率检测方法，应用于非隔离型储能逆变器，所述方法包括：通过电流采集装置获取电网的负载电流，通过电压采集装置采集所述电网的负载的电压特征数据，其中，所述电流采集装置与所述非隔离型储能逆变器的第二控制电路相连，所述电压采集装置与所述非隔离型储能逆变器的第一控制电路相连，所述第一控制电路与第二控制电路之间设置有电气隔离装置，所述第一控制电路与所述第二控制电路之间进行通信；基于所述第二控制电路根据所述电压特征数据模拟生成负载电压；在所述第二控制电路中，根据所述负载电流和所述负载电压，计算所述电网负载的负载功率。
本发明实施例的有益效果：通过非隔离型储能逆变器的第一控制电路接收电压采集装置采集到的电网负载的电压特征数据，对负载电压进行模拟。根据第二控制电路接收电流采集装置采集的负载电流和模拟的负载电压，计算电网负载的负载功率，不需要额外设置电路，就可以实现电网负载的功率检测，避免增加电路复杂程度和成本。
作为一种可选的实施例，通过电流采集装置获取电网的负载电流，通过电压采集装置采集所述电网的负载的电压特征数据，包括：通过所述第二控制电路获取电流互感器采集的所述电网的负载电流，其中，所述电流采集装置为电流互感器，所述电流互感器与所述电网负载串联；通过所述第一控制电路获取所述电压采集装置采集到的所述电网的负载的电压特征数据。
通过第二控制电路获取电流互感器采集的负载电流，避免在电气隔离的第一控制电路内部进行负载计算还需要对电流互感器增加额外的第二控制电路。利用第二控制电路获取电压采集装置采集的电压特征数据，避免单独增加电压采样电路，以及电压采样电路的第二控制电路。
作为一种可选的实施例，所述电压特征数据包括幅值信息和过零点信息，通过所述第一控制电路获取所述电压采集装置采集到的所述电网的负载的电压特征数据，包括：通过所述第一控制电路获取电压幅值采样电路采集到的幅值信息；通过所述第一控制电路获取电压过零捕获电路采集到的过零点信息；其中，所述电压采集装置包括所述电压幅值采样电路和所述电压过零捕获电路。
通过电压采集装置的电压幅值采样电路采集到的幅值信息；通过电压采集装置的电压过零捕获电路采集到的过零点信息。根据幅值信息和过零点信息可以在实际电压信号的误差容许范围内模拟出负载电压，作为后续负载功率计算的依据。
作为一种可选的实施例，通过所述第一控制电路获取所述电压采集装置采集到的所述电网的负载的电压特征数据之后，所述方法还包括：控制所述第一控制电路通过第一通信通道将所述过零点信息实时发送给所述第二控制电路；控制所述第一控制电路通过第二通信通道将所述幅值信息发送给所述第二控制电路，其中，所述第二通信通道的延迟不超过预设延迟时间。
幅值信息的传输对延时要求较低，可以采用第二通信通道进行传输，过零点信息对延时的要求较高，可以采用实时通信的第一通信通道进行传输，以保证电压特征数据的各项数据有效进行传输。
作为一种可选的实施例，根据所述电压特征数据模拟生成模拟电压信号，包括：根据所述过零点信息确定所述电压信号的周期和相位；根据所述周期和相位，以及所述幅值信息，生成预设信号类型的所述模拟电压信号。
根据过零点信息可以确定周期和相位，结合幅值信息可以生成与负载电压的幅值和相位一致的模拟电压，保证模拟电压的相位与幅值与负载电压一致，以保证模拟的电压值的与真实电压值相同，进而保证负载电压获取的准确性，以及负载功率计算的准确性。
作为一种可选的实施例，根据所述负载电流和所述负载电压，计算所述电网负载的负载功率之后，所述方法还包括：将所述负载功率发送给第一控制电路；控制所述第一控制电路接收到所述负载功率后，根据所述负载功率对所述非隔离型储能逆变器进行功率控制；其中，所述负载功率的数据采集、计算并传输的总延迟的最大值为两个市电周期，小于所述逆变器的功率控制响应速度要求的最小延迟。
确定负载功率之后，根据负载功率对非隔离型储能逆变器进行功率控制，可以实现根据电网负载对储能功率进行调节。通过限制负载功率计算的延迟，以满足非隔离型储能逆变器功率控制的延迟要求，实现及时有效对非隔离型储能逆变器进行功率控制。
本发明实施例提供了一种电子设备，包括：处理器，以及存储程序的存储器，其中，所述程序包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行上述中任一项所述的电网负载功率检测方法。
本发明实施例提供了一种存储有计算机指令的非瞬时机器可读介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述中任一项所述的电网负载功率检测方法。
本发明的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本发明的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1是本发明实施例的一种非隔离型储能逆变器的示意图。
图2是本发明实施例的一种电网负载功率检测方法的流程图。
图3是本发明实施例的逆变器功率控制架构的示意图。
图4是本实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本实施例的实施例。虽然附图中显示了本实施例的某些实施例，然而应当理解的是，本实施例可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本实施例。应当理解的是，本实施例的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本实施例的保护范围。
储能装置是电力系统中重要的组成部分，可以有效地进行需求侧管理，削峰平谷，平滑负荷，可以更有效的利用电力设备，降低供电成本，还可以促进可再生能源的应用，同时也是提高电力系统运行稳定性、调整频率的一种手段。
储能逆变器是电网与储能装置之间的接口，能够根据电网负载功率控制逆变器的功率，进而实现对储能功率的控制。相关技术中，在储能逆变器中计算负载功率时，采用电流互感器检测负载电流，再将负载电流信号送入储能逆变器进行电网负载功率计算。
但是用电流互感器检测电流信号送入储能逆变器进行功率计算遇到的问题是，如果将电流信号直接送入与主功率电路没有电气隔离的控制电路中进行功率计算，则需要在储能逆变器内部对送进来的电流互感器检测的电流信号进行电气隔离处理，也就是说需要增加成本较高的电气隔离电路。
如果将电流信号送入储能逆变器内已经与主功率电路做了电气隔离的控制电路进行功率计算。由于功率计算，还要有负载电压，而电气隔离电路一般没有采集负载电压的功能，如果要进行功率计算，还需要额外增加负载电压的采样电路，这同样需要增加隔离采样电路，并使得电路设计变得复杂且额外增加了设计成本。
为了解决相关技术中通过电流互感器检测负载电流，送入储能逆变器计算电网负载功率时，需要额外增加电路，导致电路复杂，成本较高的问题，本发明实施例提供了一种非隔离型储能逆变器，及其电网负载功率检测方法。
非隔离型储能逆变器中进行电气隔离的第二控制电路，通过接收未电气隔离的第一控制电路采集到的电网负载的电压特征数据，对负载电压进行模拟。从而根据接收的负载电流，和模拟的负载电压，计算电网负载的负载功率。不需要额外设置电路，就可以实现电网负载的功率检测，避免增加电路复杂程度和成本。
图1是本发明实施例的一种非隔离型储能逆变器的示意图，如图1所示，本发明实施例提供了一种非隔离型储能逆变器，包括双向逆变电路11、第一控制电路12、电压采集装置13、第二控制电路14，以及电气隔离装置15，
双向逆变电路11和电压采集装置13分别与第一控制电路12电气连接，第一控制电路12与第二控制电路14通信连接；其中，第一控制电路12用于以非隔离式驱动方式控制双向逆变电路11的输出功率；电压采集装置13用于采集负载电压的电压特征数据；电气隔离装置15用于电气隔离第一控制电路12和第二控制电路14；第二控制电路14用于用户指令交互以及与第一控制电路12通信；
其中，非隔离型储能逆变器还包括：电流采集装置16，电流采集装置16与第二控制电路14电气连接，用于采集电网的负载电流；第二控制电路14还用于从第一控制电路12获取用于表征负载电压的电压特征数据，根据电压特征数据和负载电流获取电网的负载功率，以及将负载功率发送给第一控制电路12，以使第一控制电路12基于负载功率控制双向逆变电路11的输出功率。
本发明实施例所提供的上述非隔离型储能逆变器，通过非隔离型储能逆变器的第一控制电路12接收电压采集装置13采集到的电网负载的电压特征数据，对负载电压进行模拟。根据第二控制电路14接收电流采集装置16采集的负载电流和模拟的负载电压，计算电网负载的负载功率，不需要额外设置电路，就可以实现电网负载的功率检测，避免增加电路复杂程度和成本。
上述非隔离型储能逆变器设置在电网与储能装置之间，通过双向逆变电路11的功率控制，实现储能装置的储能功率控制。在根据电网负载功率进行双向逆变电路11的功率控制过程中，需要非隔离型储能逆变器在内部计算负载功率。
非隔离型储能逆变器包括两个控制电路，分别为上述第一控制电路12和第二控制电路14，理论上都可以作为负载功率计算的执行客体。但是，第一控制电路12与双向逆变电路11和电压采集装置13相连，实际上也是与电网和负载间接相连，也即是第一控制电路12是未进行电气隔离的。
如果由第一控制电路12进行负载功率计算，则需要未电流采集装置16和电压采集装置13设置单独的电气第二控制电路14。因此，本实施例选择经过电气隔离装置15的第二控制电路14进行负载功率计算。
第二控制电路14与电流采集装置16直接相连，因此不需要对电流采集装置16再进行电气隔离。而负载电压的采集由第一控制电路12进行采集，然后再传输给第二控制电路14，进行功率计算，不需要新增电压采样电路和电压隔离电路，避免增加新的电路，降低负载功率检测的成本。
由于第二控制电路14与第一控制电路12的电气隔离装置15，一般无法直接传输负载电压的电压信号，需要第一控制电路12采集电压特征数据，将电压特征数据传输给第二控制电路14，再由第二控制电路14根据电压特征数据模拟出负载电压的电压信号，结合负载电流进行负载功率的计算。
需要说明的是，上述双向逆变电路11可以为相关技术中采用的电路，本实施例对其具体的结构不做限定，其双向逆变电路11的目的就是为非隔离型储能逆变器提供电路逆变功能。
第二控制电路14计算得到负载功率之后，还可以将负载功率发送给第一控制电路12，由第一控制电路12根据功率控制策略，结合负载功率对双向逆变电路11的输出功率进行控制，实现对非隔离型储能逆变器的功率控制。
作为一种可选的实施例，电气隔离装置15包括数字隔离器。
通过数字隔离器将第一控制电路12和第二控制电路14隔离，使得第一控制电路12与第二控制电路14之间进行有效的电气隔离，而且电路结构简单。
采用数字隔离器作为电气隔离装置15，简单有效的将第一控制电路12与第二控制电路14进行电气隔离。而且数字隔离器还可以提供第一控制电路12与第二控制电路14之间的通信通道，使得第一控制电路12和第二控制电路14可以有效通信，传输上述电压特征数据。不需要单独设置通信通道，简化电路结构。
作为一种可选的实施例，数字隔离器还用于提供第一控制电路12与第二控制电路14进行数据通信的通信通道；通信通道包括：第一通信通道和第二通信通道；第一通信通道用于实时传输过零点信息；第二通信通道用于传输幅值信息，其中，第二通信通道的延迟不超过预设延迟时间。
通过数字隔离器提供第一控制电路12与第二控制电路14之间的通信通道，包括实时通信的第一通信通道，以及第二通信通道。幅值信息的传输对延时要求较低，可以采用第二通信通道进行传输，过零点信息对延时的要求较高，可以采用实时通信的第一通信通道进行传输，以保证电压特征数据的各项数据有效进行传输。
考虑到电压特征数据包括多项数据，例如，包括幅值信息和过零点信息，幅值信息和过零点信息对延时的要求不同，可以采用不同的通信方式。针对不同传输延时的要求，采用不同的通信方式可以更合理的利用通信资源，避免通信资源的浪费。
具体的，对于幅值信息延时的要求较低，可以采用不超过预设延迟时间的第二通信通道进行传输，例如，CAN（控制器局域网，Controller Area Network）、SPI（串行外围设备接口，Serial Peripheral Interface）或SCI（串行通信接口，Serial CommunicationInterface）等常规通信方式。对于过零点信息延时的要求较高，可以采用实时通信的第一通信通道的方式进行传输，例如，输入输出IO的电平信号的通信方式。
需要说明的是，上述第一通信通道和第二通信通道均为上述数字隔离器可以提供的通信通道，避免了对通信通道的专门创建。避免对系统造成负担，降低系统的复杂程度。
作为一种可选的实施例，电流采集装置16包括电流互感器，电流互感器与电网负载串联。
通过电流互感器采集负载电流，并将采集的负载电流直接传输给第二控制电路14，使得第二控制电路14可以有效获取负载电流。
电流互感器在采集电网负载的负载电流时，可以与电网负载串联，采集负载电流，并将负载电流以电流信号的方式传输给第一控制电路12。以备后续计算负载功率。
作为一种可选的实施例，第二控制电路14包括：负载电压模拟单元和负载功率计算单元，其中，负载电压模拟单元用于根据电压特征数据，模拟电网的负载电压；负载功率计算单元用于根据负载电压和负载电流计算负载功率。
负载电压模拟单元根据过零点信息可以确定周期和相位，结合幅值信息可以生成与负载电压的幅值和相位一致的模拟电压信号，通过模拟的方式实现负载电压的获取，避免了增加新的电路。负载功率计算单元结合负载电压和负载电流计算负载功率。
根据电压特征数据的根据过零点信息确定电压信号的周期和相位，根据周期、相位和电压特征数据的幅值信息，生成预设信号类型的模拟电压信号，保证模拟电压信号的相位与幅值与电压信号一致，以保证确定的电压值的与真实电压值相同，进而保证负载功率的准确性。
上述负载电压和负载电流计算负载功率，可以将负载电压与负载电流相乘计算负载功率。
作为一种可选的实施例，电压采集装置13包括：电压幅值采样电路和电压过零捕获电路。电压幅值采样电路用于采集负载电压的幅值信息，电压幅值采样电路与第一控制电路12相连，将采集到的幅值信息传输给第一控制电路12；电压过零捕获电路用于采集负载电压的过零点信息，电压过零捕获电路与第一控制电路12相连，将采集到的过零点信息传输给第一控制电路12；其中，电压特征数据包括幅值信息过零点信息用于确定电网负载的电压信号的周期和相位。
电压幅值采样电路采集负载电压的幅值信息，电压过零捕获电路采集负载电压的过零点信息，从而有效采集负载电压的电压特征数据。
需要说明的是，上述电压幅值采样电路和电压过零捕获电路均可以为相关技术中采用的电路，本实施例对其具体的结构不做限定，其目的就是为了获取负载电压的幅值信息和过零点信息。
作为一种可选的实施例，第一控制电路12包括第一控制器，第二控制电路14包括第二控制器。
第一控制电路12通过第一控制器实现采集电压特征数据，并传输给第二控制电路14的第二控制器，第二控制器实现接收负载电流，模拟负载电压，并计算负载功率，然后传输给第一控制器，第一控制器还用于根据负载功率对逆变器进行功率控制。
上述第一控制电路12可以包括第一控制器，第一控制器例如选用微处理单元MCU（Micro Controller Unit）；第二控制电路14包括第二控制器，第二控制器例如选用数字信号处理芯片DSP（Digital Signal Processor）。
上述电流采集装置16可以与第一控制器相连，获取负载电流。第一控制器与第二控制器通过数字隔离器相连，一方面可以接收第二控制器采集的电压特征数据，一方面可以将计算得到的负载功率传输给第二控制器，上述第二控制器与上述电压采集装置13相连。
图2是本发明实施例的一种电网负载功率检测方法的流程图，如图2所示，本发明实施例所提供的电网负载功率检测方法，应用于非隔离型储能逆变器，该方法包括：
步骤S201，通过电流采集装置获取电网的负载电流，通过电压采集装置采集电网的负载的电压特征数据，其中，电流采集装置与非隔离型储能逆变器的第二控制电路相连，电压采集装置与非隔离型储能逆变器的第一控制电路相连，第一控制电路与第二控制电路之间设置有电气隔离装置，第一控制电路与第二控制电路之间进行通信；
步骤S202，基于第二控制电路根据电压特征数据模拟生成负载电压；
步骤S203，在第二控制电路中，根据负载电流和负载电压，计算电网负载的负载功率。
本实施例提供的电网负载功率检测方法，通过非隔离型储能逆变器的第一控制电路接收电压采集装置采集到的电网负载的电压特征数据，对负载电压进行模拟。根据第二控制电路接收电流采集装置采集的负载电流和模拟的负载电压，计算电网负载的负载功率。不需要额外设置电路，就可以实现电网负载的功率检测，避免增加电路复杂程度和成本。
上述非隔离型储能逆变器，设置在电网与储能装置之间，通过非隔离型储能逆变器的功率控制，实现储能装置的储能功率控制。在根据电网负载功率进行非隔离型储能逆变器的功率控制过程中，非隔离型储能逆变器需要在内部计算负载功率。
具体的，采用电流采集装置采集电网负载的负载电流，传输给非隔离型储能逆变器的被电气隔离的第二控制电路，第二控制电路可以根据负载电流确定电网的负载电流。
对于负载电压，通过未电气隔离的第一控制电路通过电压采集装置，采集负载电压的电压特征数据，然后将电压特征数据传输给第二控制电路。由第二控制电路根据电压特征数据模拟生成负载电压，并结合上述负载电流，进行负载功率的计算。
本实施例，利用非隔离型储能逆变器的第一控制电路采集负载电压的电压特征数据，来模拟负载电压，利用模拟生成的负载电压，结合上述负载电流，可以计算负载功率。不需要额外设置电路，就可以实现电网负载的功率检测，避免增加电路复杂程度和成本。
上述第一控制电路与第二控制电路之间电气隔离的同时，设置有通信通道，第一控制电路利用该通信通道将电压特征数据发送给第二控制电路，第二控制电路根据电压特征数据模拟生成负载电压，就可以确定出负载电压。
在第二控制电路计算得到负载功率后，可以通过该通信通道将负载功率传输给第第一控制电路，由第一控制电路根据负载功率按照设定的控制策略，对双向逆变电路进行功率控制。
作为一种可选的实施例，通过电流采集装置获取电网的负载电流，通过电压采集装置采集电网的负载的电压特征数据，包括：通过第二控制电路获取电流互感器采集的电网的负载电流，其中，电流采集装置为电流互感器，电流互感器与电网负载串联；通过第一控制电路获取电压采集装置采集到的电网的负载的电压特征数据。
通过第二控制电路获取电流互感器采集的负载电流，避免在电气隔离的第一控制电路内部进行负载计算还需要对电流互感器增加额外的第二控制电路。利用第二控制电路获取电压采集装置采集的电压特征数据，避免单独增加电压采样电路，以及电压采样电路的第二控制电路。
上述电流互感器设置在逆变器之外，与非隔离型储能逆变器的第二控制电路相连，具体在采集电网负载电流时，可以将电流互感器与电网负载串联，采集电网负载的电流信号，将该电流信号传输给第二控制电路，第二控制电路可以根据电流信号确定负载电流。
具体的，电流互感器采集负载电流信号，将电流信号缩小了的模拟信号传输至第二控制电路。
上述第一控制电路设置在非隔离型储能逆变器内部，与第二控制电路电气隔离，互相独立，通过通信通道与第二控制电路进行通信。第一控制电路通过电压采集装置采集到负载的电压特征数据后，通过与第二控制电路之间已有的通信通道，将电压特征数据传输给第二控制电路，由第二控制电路根据电压特征数据生成模拟电压信号，以确定电网负载的电压值。
作为一种可选的实施例，电压特征数据包括幅值信息和过零点信息，通过第一控制电路获取电压采集装置采集到的电网的负载的电压特征数据，包括：通过第一控制电路获取电压幅值采样电路采集到的幅值信息；通过第一控制电路获取电压过零捕获电路采集到的过零点信息；其中，电压采集装置包括电压幅值采样电路和电压过零捕获电路。
通过电压采集装置的电压幅值采样电路采集到的幅值信息；通过电压采集装置的电压过零捕获电路采集到的过零点信息。根据幅值信息和过零点信息可以在实际负载电压的误差容许范围内模拟出负载电压，作为后续负载功率计算的依据。
上述第一控制电路设置有电压采集装置，电压采集装置包括：电压幅值采样电路和电压过零捕获电路。电压幅值采样电路获取负载电压的幅值信息，电压过零捕获电路获取负载电压的过零点信息。上述过零点信息可以确定出电压信号的周期和相位，进而结合幅值信息可以生成模拟电压信号，而且保证模拟电压信号和实际的负载电压信号的误差在允许范围内。
第二控制电路通过预设通信方式接收幅值信息，其中，预设通信方式为第二控制电路和第一控制电路之间已有的通信方式。可以为上述数字隔离器可以提供的通信通道。避免了为了通信专门设置通信通道，增加系统负担和资源占用的问题。
作为一种可选的实施例，通过第一控制电路获取电压采集装置采集到的电网的负载的电压特征数据之后，方法还包括：控制第一控制电路通过第一通信通道将过零点信息实时发送给第二控制电路；控制第一控制电路通过第二通信通道将幅值信息发送给第二控制电路，其中，第二通信通道的延迟不超过预设延迟时间。
幅值信息的传输对延时要求较低，可以采用第二通信通道进行传输，过零点信息对延时的要求较高，可以采用实时通信的第一通信通道进行传输，以保证电压特征数据的各项数据有效进行传输。
电压特征数据中包括了幅值信息，以及过零点信息，过零点信息用于确定相位和周期。幅值信息采用延迟不超过预设延迟时间的第二通信通道发送给第二控制电路。
需要说明的是，由于幅值信息的延迟要求较低，上述预设通信方式可以为非实时通信方式，更加合理使用通信资源。 上述第二通信通道的通信方式可以为常用的通信方式，例如，CAN、SPI或SCI等通信方式。
过零点信息包含了相位信息，对延时的要求较高，可以采用实时通信的第一通信通道，发送给第二控制电路，以保证第二控制电路能够及时获取到准确的相位，生成模拟电压信号。提高了模拟电压信号的准确率，降低模拟电压信号与实际的电压信号之间的偏差。
上述第一通信通道的实时通信方式为通过输入输出IO的电平信号进行通信。采用第一控制电路与第二控制电路之间已有的输入输出IO的电平信号进行实时通信，不需要专门创建实时通信通道。
上述实时通信方式可以为输入输出IO的电平信号，作为已有的实时通信通道，不需要专门创建新的实施通道来传输过零点信息。避免对系统造成负担，降低系统的复杂程度。
作为一种可选的实施例，根据电压特征数据模拟生成负载电压，包括：根据过零点信息确定电压信号的周期和相位；根据周期和相位，以及幅值信息，模拟生成预设信号类型的负载电压信号。
根据过零点信息可以确定周期和相位，结合幅值信息可以生成与负载电压的幅值和相位一致的模拟电压，保证与负载电压的相位与幅值与负载电压一致，以保证模拟的负载电压的与真实负载电压相同，进而保证负载功率的准确性。
根据幅值信息和过零点信息，生成模拟电压信号，其中，模拟电压信号与电网负载的电压信号的幅值和相位一致。根据过零点信息可以确定周期和相位，结合幅值信息可以生成与电压信号的幅值和相位一致的模拟电压信号，通过模拟的方式实现电压信号的获取，避免了增加新的电路。
根据电压信号的周期、相位和幅值信息，生成预设信号类型的模拟电压信号，保证模拟电压信号的相位与幅值与电压信号一致，以保证确定的电压值的与真实电压值相同，进而保证负载电压模拟的准确性，以及负载功率计算的准确性。
上述预设信号类型可以与实际的电压信号一致，例如，正弦信号，余弦信号等。
作为一种可选的实施例，根据负载电流和负载电压，计算电网负载的负载功率之后，方法还包括：将负载功率发送给第一控制电路；控制第一控制电路接收到负载功率后，根据负载功率对非隔离型储能逆变器进行功率控制；其中，负载功率的数据采集、计算并传输的总延迟的最大值为两个市电周期，小于逆变器的功率控制响应速度要求的最小延迟。
确定负载功率之后，根据负载功率对非隔离型储能逆变器进行功率控制，可以实现根据电网负载对储能功率进行调节。通过限制负载功率计算的延迟，以满足非隔离型储能逆变器功率控制的延迟要求，实现及时有效对非隔离型储能逆变器进行功率控制。
将负载功率通过预设通信方式发送给第一控制电路，其中，第一控制电路接收到负载功率后，根据负载功率对非隔离型储能逆变器进行功率控制。
本发明实施例所提供的上述电网负载功率检测方法，在确定负载功率之后，根据负载功率对非隔离型储能逆变器进行功率控制，可以实现根据电网负载对储能功率进行调节。
上述根据负载功率进行非隔离型储能逆变器的功率控制，取决于电网和储能装置的功率控制策略。例如，在负载功率优先的情况下，负载功率未被满足时，可以控制非隔离型储能逆变器的功率为输出负载所需功率，为负载供电。
在非隔离型逆变器之外的电路中还可以包括发电装置，例如，风力发电，光伏发电等，在发电装置的发电功率满足不了负载功率时，就可以控制非隔离型储能逆变器的输出储能装置的功率来满足负载功率。在发电功率在满足负载功率还有剩余的情况下，可以控制非隔离型储能逆变器的功率为输入储能装置的功率等。
也即是根据负载功率进行非隔离型储能逆变器的功率控制，是根据不同的控制策略发生变化的，其具体可以根据不同控制策略的需求进行设定。
第二控制电路接收第一控制电路发送的电压特征数据的延迟的最大值为电网的一个市电周期；第二控制电路将负载功率发送给第一控制电路的延迟的最大值为电网的一个市电周期；非隔离型逆变器的功率控制的总延迟的最大值为两个市电周期，小于非隔离型储能逆变器的功率控制响应速度要求的最小延迟。
通过限制负载功率计算的延迟，以满足逆变器功率控制的延迟要求，实现及时有效对逆变器进行功率控制。
在上述电网系统中，上述市电周期通常为毫秒级，例如20ms，上述非隔离型储能逆变器的功率控制的最小延迟通常为秒级，例如2s。由于过零点信息为实时通信，其延时可以忽略不计，因此，功率控制的最大延时为两个市电周期，远小于功率控制响应速度要求的最小延迟。进而保证逆变器的功率控制满足延时需求。
需要说明的是，本实施例还提供了一种可选的实施方式，下面对该实施方式进行详细说明。
图3是本发明实施例的逆变器功率控制架构的示意图，如图3所示，本实施方式基于图3中的电网负载功率检测架构，提供了一种非隔离型储能逆变器的功率控制方法，包括了电网负载功率的检测，具体步骤如下：
第一步、电流互感器将检测到的电网负载的负载电流传送到非隔离型储能逆变器的第二控制电路中；
第二步、第一控制电路将检测到的负载电压的幅值信息用常规通信方式（可以是CAN、SPI或SCI等通信方式）发送给第二控制电路，将负载电压从负变正的过零点信息用IO的方式传送给第二控制电路；
第三步、第二控制电路中的第二控制器MCU接收到负载电压的幅值信息和过零点信息后，就可以生成与负载电压的幅值一致且相位一致的正弦信号或余弦信号，该正弦信号或余弦信号就与真实的负载电压非常吻合，虽然真实的负载电压可能有一定的谐波分量，但用该拟合的正弦信号与电流互感器检测到的电网负载电流一起进行功率计算，完全能够达到负载功率计算的精度要求；
第四步、第二控制电路计算的电网负载功率再用通信方式，传送给第一控制电路，就可以实现储能逆变器的功率控制。
本实施方式的第一控制电路将电网负载电压的幅值信息发送给第二控制电路的延迟最多一个市电周期，过零点信息用IO发送给第二控制电路的延迟可以忽略，第二控制电路计算功率后发送给第一控制电路的延迟也最多一个市电周期，因此本实施方式的功率计算方法最多延迟两个市电周期，完全能够满载储能系统中秒级的功率控制响应速度要求。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器。上述存储器存储有能够被上述至少一个处理器执行的计算机程序，上述计算机程序在被上述至少一个处理器执行时用于使电子设备执行本发明实施例的方法。
本发明实施例还提供一种存储有计算机程序的非瞬时机器可读介质，其中，上述计算机程序在被计算机的处理器执行时用于使上述计算机执行本发明实施例的方法。
本发明实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，其中，计算机程序在被计算机的处理器执行时用于使计算机执行本发明实施例的方法。
图4是本实施例的电子设备的结构示意图，参考图4，现将描述可以作为本发明实施例的服务器或客户端的电子设备的结构框图，其是可以应用于本发明的各方面的硬件设备的示例。电子设备旨在表示各种形式的数字电子的计算机设备，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图4所示，电子设备包括计算单元401，其可以根据存储在只读存储器（ROM）402中的计算机程序或者从存储单元408加载到随机访问存储器（RAM）403中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 403中，还可存储电子设备操作所需的各种程序和数据。计算单元401、ROM 402以及RAM 403通过总线404彼此相连。输入/输出（I/O）接口405也连接至总线404。
电子设备中的多个部件连接至I/O接口405，包括：输入单元406、输出单元407、存储单元408以及通信单元409。输入单元406可以是能向电子设备输入信息的任何类型的设备，输入单元406可以接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置和/或功能控制有关的键信号输入。输出单元407可以是能呈现信息的任何类型的设备，并且可以包括但不限于显示器、扬声器、视频/音频输出终端、振动器和/或打印机。存储单元408可以包括但不限于磁盘、光盘。通信单元409允许电子设备通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据，并且可以包括但不限于调制解调器、网卡、红外通信设备、无线通信收发机和/或芯片组，例如，蓝牙设备、WiFi设备、WiMax设备、蜂窝通信设备和/或类似物。
计算单元401可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元401的一些示例包括但不限于CPU、图形处理单元（GPU）、各种专用的人工智能（AI）计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器（DSP）、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元401执行上文所描述的各个方法和处理。例如，在一些实施例中，本发明的方法实施例可被实现为计算机程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元408。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 402和/或通信单元409而被载入和/或安装到电子设备上。在一些实施例中，计算单元401可以通过其他任何适当的方式（例如，借助于固件）而被配置为执行上述的方法。
用于实施本发明实施例的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得计算机程序当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明实施例的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读信号介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
需要说明的是，本发明实施例使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。本发明实施例中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
本发明实施例所涉及的用户信息（包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等）和数据（包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等），均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据，并且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准，并提供有相应的操作入口，供用户选择授权或者拒绝。
本发明实施例所提供的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的保护范围在此方面不受限制。
“实施例”一词在本说明书中指的是结合实施例描述的具体特征、结构或特性可以包括在本发明的至少一个实施例中。该短语出现在说明书中的各个位置并不一定意味着相同的实施例，也不意味着与其它实施例相互排斥而具有独立性或可供选择。本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见。尤其，对于装置、设备、系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明。
Claims (14)
1.一种非隔离型储能逆变器，包括双向逆变电路、第一控制电路、电压采集装置、第二控制电路，以及电气隔离装置，所述双向逆变电路和所述电压采集装置分别与所述第一控制电路电气连接，所述第一控制电路与所述第二控制电路通信连接；
其中，所述第一控制电路用于以非隔离式驱动方式控制所述双向逆变电路的输出功率；
所述电压采集装置用于采集电网的负载电压的电压特征数据；
所述电气隔离装置用于电气隔离所述第一控制电路和所述第二控制电路；
所述第二控制电路用于用户指令交互以及与所述第一控制电路通信；其中，所述非隔离型储能逆变器还包括：
电流采集装置，所述电流采集装置与所述第二控制电路电气连接，用于采集电网的负载电流；
所述第二控制电路还用于从所述第一控制电路获取用于表征所述负载电压的电压特征数据，根据所述电压特征数据和所述负载电流获取所述电网的负载功率，以及将所述负载功率发送给所述第一控制电路，以使所述第一控制电路基于所述负载功率控制所述双向逆变电路的输出功率。
2.根据权利要求1所述的非隔离型储能逆变器，其中，所述电气隔离装置包括数字隔离器。
3.根据权利要求2所述的非隔离型储能逆变器，其中，所述数字隔离器还用于提供所述第一控制电路与所述第二控制电路进行数据通信的通信通道；
所述通信通道包括：第一通信通道和第二通信通道；
所述第一通信通道用于实时传输过零点信息；所述第二通信通道用于传输幅值信息，其中，所述第二通信通道的延迟不超过预设延迟时间。
4.根据权利要求1所述的非隔离型储能逆变器，其中，所述电流采集装置包括电流互感器，所述电流互感器用于与电网负载串联。
5.根据权利要求1所述的非隔离型储能逆变器，其中，所述第二控制电路包括：负载电压模拟单元和负载功率计算单元，其中，
所述负载电压模拟单元用于根据所述电压特征数据，模拟电网的负载电压；
所述负载功率计算单元用于根据所述负载电压和所述负载电流计算所述负载功率。
6.根据权利要求1所述的非隔离型储能逆变器，其中，所述电压采集装置包括：电压幅值采样电路和电压过零捕获电路；
所述电压幅值采样电路用于采集负载电压的幅值信息，所述电压幅值采样电路与所述第一控制电路相连，将采集到的幅值信息传输给所述第一控制电路；
所述电压过零捕获电路用于采集负载电压的过零点信息，所述电压过零捕获电路与所述第一控制电路相连，将采集到的过零点信息传输给所述第一控制电路；
其中，所述电压特征数据包括所述幅值信息过零点信息用于确定电网负载的电压信号的周期和相位。
7.一种电网负载功率检测方法，应用于非隔离型储能逆变器，所述方法包括：
通过电流采集装置获取电网的负载电流，通过电压采集装置采集所述电网的负载的电压特征数据，其中，所述电流采集装置与所述非隔离型储能逆变器的第二控制电路相连，所述电压采集装置与所述非隔离型储能逆变器的第一控制电路相连，所述第一控制电路与第二控制电路之间设置有电气隔离装置，所述第一控制电路与所述第二控制电路之间进行通信；
基于所述第二控制电路根据所述电压特征数据模拟生成负载电压；
在所述第二控制电路中，根据所述负载电流和所述负载电压，计算所述电网负载的负载功率。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，通过电流采集装置获取电网的负载电流，通过电压采集装置采集所述电网的负载的电压特征数据，包括：
通过所述第二控制电路获取电流互感器采集的所述电网的负载电流，其中，所述电流采集装置为电流互感器，所述电流互感器与所述电网负载串联；
通过所述第一控制电路获取所述电压采集装置采集到的所述电网的负载的电压特征数据。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述电压特征数据包括幅值信息和过零点信息，通过所述第一控制电路获取所述电压采集装置采集到的所述电网的负载的电压特征数据，包括：
通过所述第一控制电路获取电压幅值采样电路采集到的幅值信息；
通过所述第一控制电路获取电压过零捕获电路采集到的过零点信息；
其中，所述电压采集装置包括所述电压幅值采样电路和所述电压过零捕获电路。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，通过所述第一控制电路获取所述电压采集装置采集到的所述电网的负载的电压特征数据之后，所述方法还包括：
控制所述第一控制电路通过第一通信通道将所述过零点信息实时发送给所述第二控制电路；
控制所述第一控制电路通过第二通信通道将所述幅值信息发送给所述第二控制电路，其中，所述第二通信通道的延迟不超过预设延迟时间。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，根据所述电压特征数据模拟生成模拟电压信号，包括：
根据所述过零点信息确定所述电压信号的周期和相位；
根据所述周期和相位，以及所述幅值信息，生成预设信号类型的所述模拟电压信号。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其中，根据所述负载电流和所述负载电压，计算所述电网负载的负载功率之后，所述方法还包括：
将所述负载功率发送给第一控制电路；
控制所述第一控制电路接收到所述负载功率后，根据所述负载功率对所述非隔离型储能逆变器进行功率控制；
其中，所述负载功率的数据采集、计算并传输的总延迟的最大值为两个市电周期，小于所述逆变器的功率控制响应速度要求的最小延迟。
13.一种电子设备，包括：处理器，以及存储程序的存储器，其中，所述程序包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行根据权利要求7至12中任一项所述的电网负载功率检测方法。
14.一种存储有计算机指令的非瞬时机器可读介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求7至12中任一项所述的电网负载功率检测方法。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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