一种高频离网储能逆变器的低功耗待机电路的制作方法

1.本实用新型涉及一种低功耗电路，尤其涉及一种高频离网储能逆变器的低功耗待机电路。


背景技术：

2.随着光伏的大力发展，离网储能逆变在电网不稳定地区以及缺电地区尤为常见。由于高频离网储能逆变器重量轻体积小，待机功率小，效率比较高的原因而比工频逆变器更受欢迎。离网储能逆变不同于并网，并网逆变电源取自光伏，而离网取自电池和光伏，在光伏很弱甚至没有的条件下，待机时会持续耗损电池电量以保证逆变在线，此时，待机的损耗将极大的影响使用时间。
3.目前高频离网储能逆变器的策略一般是将电池高频升压后逆变输出，由于是持续输出，待机时也保持了逆变在线状态，导致逆变主回路的高频升压损耗和逆变无功损耗一直存在。而这两大损耗在待机功耗中占比大于80％，其他损耗不到20％。
4.以市场售卖的5kw高频离网储能逆变器为例，搭配5kwh的电池，普遍效率80％～90％，普遍待机功耗65w/h左右，无大功率电器情况下基本满足生活用电。计算一天的耗损，一天24小时，损耗为1560wh，损耗占比为电池的30％以上。假设白天光伏将电池充满，夜晚按照10小时计算，用户不用电，到第二天电池剩余约87％电量，若第二天为阴天，发电量不足，损耗过大，电池电量得不到补充，用电将会更紧张，此时，谋求低待机功耗就显得更为重要。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中的问题，本实用新型提供一种高频离网储能逆变器的低功耗待机电路。
6.本实用新型包括预充电路、控制电路和功率电路，其中，所述预充电路为低功耗待机电路的控制电路和功率电路提供母线电压，所述控制电路包括低功耗mcu和驱动单元，所述mcu的输出端与驱动单元输入端相连，所述驱动单元的输出端与功率电路输入端相连，所述功率电路提供驱动，驱动后级的逆变器，所述mcu还设有用于与逆变器主控通信的通信引脚。
7.本实用新型作进一步改进，所述预充电路复合所述高频离网储能逆变器的原预充电路，并设有供电单元和稳压单元，所述供电单元与原电压输出端并联，所述稳压单元限制所述供电单元的输出电压。
8.本实用新型作进一步改进，所述供电单元包括二极管d1，所述二极管d1的正极接变压器输出端，负极输出母线电压vbus。
9.本实用新型作进一步改进，所述稳压单元包括tl431稳压电源电路。
10.本实用新型作进一步改进，所述稳压单元包括二极管d8、稳压二极管u2、及其外围阻容器件，所述稳压二极管u2的调整端通过若干个串联的电阻接母线电压vbus，并通过并
联的电阻电容接负极端，及通过电阻接正极端，所述稳压二极管u2的正极接地，稳压二极管u2负极分别接二极管d8的负极和通过电阻接12v电源，所述二极管d8的正极接原预充电路的输出电压检测端。
11.本实用新型作进一步改进，所述功率电路设有电压反馈端，所述低功耗mcu设有所述电压反馈端相连的电压反馈引脚1，还设有与驱动单元相连的驱动引脚，及电源引脚16、接地引脚8和与逆变器主控的通信引脚11、12，所述驱动单元为半桥或全桥驱动电路。
12.本实用新型作进一步改进，当所述驱动单元为半桥驱动电路时，所述低功耗mcu设有一组驱动引脚；当所述驱动单元为全桥驱动电路时，所述低功耗mcu设有两组驱动引脚，所述驱动单元包括两路结构相同的驱动支路，分别为上半桥驱动支路和下半桥驱动支路。
13.本实用新型作进一步改进，所述驱动单元为全桥驱动电路，所述上半桥驱动支路包括驱动芯片u5，所述驱动芯片u5的引脚1接电源，引脚2和引脚3分别与低功耗mcu的一组驱动引脚相连，引脚4接地，引脚5-7分别输出三路驱动信号，引脚8通过电容c17与引脚6相接，驱动芯片u5的引脚1和引脚8之间还设有一二极管，该二极管的正极接引脚 1。
14.本实用新型作进一步改进，所述功率电路包括高压反馈单元和修正波处理单元，所述高压反馈单元包括电阻r5、电阻r13、电阻r25和电容ec1，其中，所述电容ec1的一端接母线电压，另一端接地，电阻r5、电阻r13、电阻r25串联，一端接母线电压，另一端接地，其中两个电阻之间设有一电压反馈端，与低功耗mcu的反馈引脚1相连。
15.本实用新型作进一步改进，所述修正波处理单元包括两路结构相同的处理支路，输出端分别与上半桥驱动支路和下半桥驱动支路输出端相连，两路输出支路接输出接口j1的两个输出引脚，其中一个处理支路包括开关管q1、三极管q2，二极管d2、二极管d6，其中，所述开关管q1与开关管q2串联，所述开关管q1的源极接母线电压，所述开关管q2的漏极接地，所述开关管q1的栅极通过并联的二极管d2和电阻r2接驱动芯片u5的引脚7，其中，二极管d2的正极端接开关管q2的栅极，所述开关管q2的栅极通过并联的二极管 d6和电阻r11接驱动芯片u5的引脚5，其中，二极管d6的正极端接开关管q1的栅极，驱动芯片u5的引脚6和输出接口j1的引脚1分别接所述开关管q1与开关管q2之间。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：在不影响逆变器正常使用的条件下实现低功耗，电路简单可靠，成本低，能够有效降低逆变器的能耗。
附图说明
17.图1为本实用新型结构框图；
18.图2-图4为本实用新型一实施例电路原理图，其中，图2为预充电路原理图，图3为控制电路原理图，图4为功率电路原理图。
具体实施方式
19.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。
20.如图1所示，本实用新型包括预充电路、控制电路和功率电路，其中，所述预充电路为低功耗待机电路的控制电路和功率电路提供母线电压，所述控制电路包括低功耗mcu和驱动单元，所述mcu的输出端与驱动单元输入端相连，所述驱动单元的输出端与功率电路输入端相连，所述功率电路提供驱动，驱动后级的逆变器，所述mcu还设有用于与逆变器主控
380v左右关闭)，修正波电路vbus同样保持在380v，低功耗电路mcu输出pwm，驱动芯片驱动全桥电路，生成修正波输出。
32.如果此时有外部电器接入，由于预充电路功率小，母线电压会被拉低，一旦母线被拉低，母线电压检测电路便会与逆变器主控完成通讯，进行逆变器功率回路的重启，关闭修正波输出，关闭预充电路，闭合主回路驱动，开启逆变输出继电器，开启逆变驱动，便可以完美切换至纯正弦满功率逆变输出。
33.本例在预充电路另起一路vbus而不共用原电压输出bus+的原因是：逆变器中bus+后接入了两颗用来储能的大电容与主回路相连，共用的话外部电器接入负载过小，大电容放电致使母线电压拉不下来，而另起一路接小电容，就很容易将母线电压拉下来，在不同功率负载下，甚至5w小功率手机充电器不接手机插入时也能够得到20ms以上的电压下陷，下陷程度约40％，可被小单片机捕捉，50瓦的电视机甚至能直接将母线拉到20％以下，所以这使得是否有负载接入这一检测非常可靠。
34.本例新增的电路损耗不到3w，综合计算，原损耗一天1560wh，现损耗一天(65*20％+3) *24＝384wh，降低了75％以上的损耗，一天节约23％电量，成本却不到10元，性价比极高。另本实用新型还可以做如下改进：
35.一、修正波功率约12w，根据vbus电压区分负载大小，低于10w可不用启动逆变器，修正波可依旧带载，从而进一步降低功耗；
36.二、修正波电路可用半桥电路搭建，可节约40％低功耗电路成本。
37.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
38.一、采用母线检测，复用了逆变器预充电路，节省资源，实时监测，低功耗电路检测到母线降低就可以完成从低功耗切换为正常功耗模式，速度快，不影响正常使用；
39.二、采用修正波输出，进一步降低低功耗电路自身损耗，不影响正常使用的同时适应各种负载，若用直流进行输出的方案，则有烧毁感性负载的风险；
40.三、不影响逆变器正常使用的条件下实现低功耗，电路简单可靠，成本低，能够有效降低逆变器的能耗。
41.以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。