一种逆变器和市电零切换电路及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及不间断供电技术领域，尤其涉及一种逆变器和市电零切换电路及方法。
【背景技术】
[0002]目前，在不间断电源(UPS，Uninterruptible Power Source)和微网的应用中，经常遇到逆变器和市电电网切换为负载(包括用电设备)供电，其中切换时间是非常关键的指标。现有技术中常用的逆变器供电和市电电网供电的切换电路如图1所示，包括串联在负载的市电电网供电线路中且相互反向并联的晶闸管(SCR1和SCR2)，与负载并联的逆变器供电电路(包括电池和DC/AC逆变器)，DC/AC逆变器的一端口通过开关K与负载的一端相连，并通过晶闸管(SCR1和SCR2)与市电电网的火线L相连，DC/AC逆变器的另一端口与负载的另一端(即市电电网的零线N)相连；其中，在逆变器供电电路工作时，DC/AC逆变器通过将电池的直流电转换为交流电为负载供电。
[0003]如图1所示的负载供电切换电路，为保证其最小的切换时间，相关的控制方法是:设定晶闸管(SCR1和SCR2)同时得到触发脉冲而导通，使得市电电网给负载供电，此时开启DC/AC逆变器，让逆变器跟踪市电输入的频率、相位和电压幅值，在跟踪上之后，闭合开关K，以使逆变器供电电路和市电电网共同导通一短暂时间，然后关闭晶闸管(SCR1和SCR2)的触发脉冲，那么负载就由逆变器供电电路供电；当负载需要重新由市电电网供电时，则先让逆变器重新跟踪市电输入的频率、相位和电压幅值，在跟踪上之后，开通晶闸管(SCR1和SCR2)的触发脉冲，逆变器和市电共同导通一短暂时间，然后断开开关K，以关闭逆变器，负载就由市电电网供电了。
[0004]可见，在现有的逆变器供电和市电电网供电的切换电路中，晶闸管(SCR1和SCR2)的开和关是切换正常进行的关键，然而晶闸管关闭需要电流过零或施加反压，当市电突然中断时，晶闸管可能仍处于导通状态，使得逆变器电流倒送市电电网，从而导致负载供电的中断。
[0005]也就是说，现有技术中存在:在逆变器和市电电网切换为负载供电，且市电突然中断时，逆变器电流会倒送入市电电网中，使得负载供电中断的技术问题。
【发明内容】
[0006]本申请实施例通过提供一种逆变器和市电零切换电路及方法，解决了现有技术中在逆变器和市电电网切换为负载供电，且市电突然中断时，逆变器电流会倒送入市电电网中，使得负载供电中断的技术问题，实现了逆变器和市电电网协同为负载供电，在市电电网突然中断时，断开市电电网和逆变器供电电路，防止逆变器输出功率倒送入市电电网，且逆变器供电电路无缝接替市电电网持续为负载供电的技术效果。
[0007]第一方面，本申请实施例提供了一种逆变器和市电零切换电路，用于为负载不间断供电，所述零切换电路包括:
[0008]串联于市电电网和所述负载的连接线路中，且相互反向并联的第一晶闸管和第二晶闸管，用于在所述市电电网通电时导通，以连通所述市电电网和所述负载，使得所述市电电网为所述负载供电，以及用于在所述市电电网断电时断开所述市电电网和所述负载；
[0009]输入端与所述市电电网的零线和火线相连，输出端与所述第一晶闸管和所述第二晶闸管相连的脉冲变压器，用于在所述市电电网正半周供电时向所述第一晶闸管提供正触发脉冲，以使所述第一晶闸管导通，以及在所述市电电网负半周供电时向所述第二晶闸管提供正触发脉冲，以使所述第二晶闸管导通；
[0010]连接于所述负载的两端之间的逆变器供电子电路，用于在与所述负载的两端连通后，且所述市电电网通电时，与所述市电电网连通并充电储能或给所述负载供电，还用于在与所述负载的两端连通后，且在所述市电电网断电的同时，与所述市电电网断开，并给所述负载供电。
[0011]可选的，所述脉冲变压器的输入端包括:与所述火线连接的第一输入端子和与所述零线连接的第二输入端子；
[0012]所述零切换电路还包括:串联在所述第一输入端子和所述火线的连接线上的第一开关，用于在所述市电电网通电时闭合，以使所述脉冲变压器通电工作，在所述市电电网正半周供电时向所述第一晶闸管提供正触发脉冲，在所述市电电网负半周供电时向所述第二晶闸管提供正触发脉冲。
[0013]可选的，所述脉冲变压器包括:铁芯，缠绕在所述铁芯上的初级线圈、第一次级线圈和第二次级线圈；
[0014]所述初级线圈包括所述第一输入端子和所述第二输入端子；所述第一次级线圈包括与所述第一晶闸管和所述第二晶闸管连接的第一输出端子和第二输出端子；所述第二次级线圈包括与所述第一晶闸管和所述第二晶闸管连接的第三输出端子和第四输出端子；
[0015]其中，在所述市电电网正半周供电时，所述第二输出端子和所述第三输出端子获得正输出，以使所述第一晶闸管承受正电压，并获得正触发脉冲；在所述市电电网负半周供电时，所述第一输出端子和所述第四输出端子获得正输出，以使所述第二晶闸管承受正电压，并获得正触发脉冲。
[0016]可选的，所述逆变器供电子电路包括:电池，以及与所述电池正负极相连且连接于所述负载的两端之间的逆变器；
[0017]所述逆变器用于在与所述负载的两端连通后，且所述市电电网通电时，将所述市电电网的交流电转化为直流电，以使所述电池充电储能或将所述电池的直流电转换为交流电，以给所述负载供电；所述逆变器还用于在与所述负载的两端连通后，且在所述市电电网断电的同时，与所述市电电网断开，并将所述电池的直流电转换为交流电给所述负载供电。
[0018]可选的，所述零切换电路还包括:串联在所述逆变器与所述负载的连接线上的第二开关，用于在所述逆变器跟踪上所述市电电网输入的频率、相位和电压幅值后闭合，以使所述逆变器与所述负载连通，并在给所述负载供电时发出所述负载所需的谐波电流和无功电流，使得所述市电电网向所述负载提供有功电流。
[0019]第二方面，本申请实施例还提供了一种逆变器和市电零切换方法，应用于如上述第一方面所述的逆变器和市电零切换电路中，所述零切换方法包括步骤:
[0020]S1、当市电电网通电，且需要通过所述市电电网为负载供电时，连通所述市电电网和脉冲变压器，以在所述市电电网正半周供电时向第一晶闸管提供正触发脉冲，使所述第一晶闸管导通，以及在所述市电电网负半周供电时向第二晶闸管提供正触发脉冲，使所述第二晶闸管导通，进而导通所述市电电网与所述负载，使得所述负载在所述市电电网供电的过程中获得完整的供电正弦波；
[0021]S2、控制开启逆变器供电子电路的逆变器，以使所述逆变器跟踪所述市电电网向所述负载输入的供电信号的频率、相位和电压幅值；
[0022]S3、在所述逆变器跟踪上所述市电电网，并获得所述频率、相位和电压幅值时，连通所述逆变器和所述负载；
[0023]S4、当所述市电电网断电时，关断所述第一晶闸管和所述第二晶闸管，使得所述逆变器供电子电路与所述市电电网断开，同时通过所述逆变器供电子电路继续为所述负载供电。
[0024]可选的，在所述步骤S3之后，且所述步骤S4之前，所述零切换方法还包括步骤:
[0025]S5、在所述逆变器和所述负载连通后，通过所述逆变器将所述市电电网的交流电转换为直流电，以使所述逆变器供电子电路的电池充电储能。
[0026]可选的，在所述步骤S3之