一种DRED控制器的检测电路、检测方法及储能逆变器与流程

一种dred控制器的检测电路、检测方法及储能逆变器
技术领域
1.本发明属于逆变器领域，涉及一种dred控制器的检测电路、检测方法及储能逆变器。


背景技术：

2.2016年澳大利亚电网公司发布了最新的澳洲和新西兰光伏并网逆变器和光伏储能逆变器的安规标准《as nzs 4777.2
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2015》。并要求所有在2016年7月中旬之后销往澳洲和新西兰的光伏逆变器都必须符合最新的安规标准。在《as nzs 4777.2
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2015》安规标准中新增了drms(demand response modes，需求响应模式)：使用一个外接的控制盒
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dred(demand response enabling device，需求响应使能装置)的接口传输指令，以控制储能逆变器的输入和输出。
3.现有的dred检测电路通常主要由8
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3编码器、mcu、运算放大器、检测电阻等器件组成，使用六根或八根通信线，以检测十个受控开关的闭合状态，但dred的受控开关状态繁多，无法准确检测出每个受控开关的具体状态；同时电路复杂，体积占用大，成本较高。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明的一个目的是提供一种dred控制器的检测电路，采用较少的器件和较为简单的逻辑即可实现对dred控制器的受控开关的准确检测。
5.本发明的另一个目的是提供一种dred控制器的检测方法，采用较少的器件和较为简单的逻辑即可实现对dred控制器的受控开关的准确检测。
6.本发明的另一个目的是提供一种储能逆变器，其能够以较少的器件和较为简单的逻辑实现对dred控制器的受控开关的准确检测。
7.为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案为：
8.一种dred控制器的检测电路，包括控制器，所述检测电路还包括：
9.第一通信线，其一端连接所述控制器的第一输入端口，另一端用于连接所述dred控制器的受控开关s1和s5的中间节点；
10.第二通信线，其一端连接所述控制器的第二输入端口，另一端用于连接所述dred控制器的受控开关s2和s6的中间节点；
11.第三通信线，其一端连接所述控制器的第三输入端口，另一端用于连接所述dred控制器的受控开关s3和s7的中间节点；
12.第四通信线，其一端连接所述控制器的第四输入端口，另一端用于连接所述dred控制器的受控开关s4和s8的中间节点；
13.第五通信线，其一端连接所述控制器的第五输入端口，另一端用于通过所述dred电路的受控开关s9和s0接地；
14.第一检测电阻，其一端连接供电电源，另一端连接所述第一通信线；
15.第二检测电阻，其一端连接所述供电电源，另一端连接所述第二通信线；
16.第三检测电阻，其一端连接所述供电电源，另一端连接所述第三通信线；
17.第四检测电阻，其一端连接所述供电电源，另一端连接所述第四通信线；及
18.第五检测电阻，其一端连接所述供电电源，另一端连接所述第五通信线。
19.在一优选的实施例中，所述控制器为mcu芯片，所述第一输入端口、第二输入端口、第三输入端口、第四输入端口和第五输入端口分别为所述mcu芯片的ad端口。
20.在一优选的实施例中，所述控制器用于对由所述第一输入端口、第二输入端口、第三输入端口、第四输入端口和第五输入端口输入的电压采样信号的电平进行识别，根据各电压采样信号的电平，判断所述dred控制器的受控开关s0至s9的开关状态。
21.在一优选的实施例中，所述电压采样信号具有vcc、vm和0v三种电平，vcc＞vm＞0。
22.在一优选的实施例中，所述检测电路还包括：
23.信号采样端drm1/5，其与所述第一输入端口连接且与所述第一通信线连接；
24.信号采样端drm2/6，其与所述第二输入端口连接且与所述第二通信线连接；
25.信号采样端drm3/7，其与所述第三输入端口连接且与所述第三通信线连接；
26.信号采样端drm4/8，其与所述第四输入端口连接且与所述第四通信线连接；
27.信号采样端com load，其与所述第五输入端口连接且与所述第五通信线连接；
28.所述信号采样端drm1/5、所述信号采样端drm2/6、所述信号采样端drm3/7、所述信号采样端drm4/8和所述信号采样端com load分别用于对电压信号进行采样，并分别将采样信号输出至所述第一输入端口、所述第二输入端口、所述第三输入端口、所述第四输入端口和所述第五输入端口。
29.本发明还采用如下技术方案：
30.一种dred控制器的检测方法，采用如上所述的检测电路，所述检测方法包括对由所述第一输入端口、第二输入端口、第三输入端口、第四输入端口和第五输入端口输入的电压采样信号的电平进行识别，根据各电压采样信号的电平，判断所述dred控制器的受控开关s0至s9的开关状态。
31.在一优选的实施例中，所述电压采样信号具有vcc、vm和0v三种电平，vcc＞vm＞0。更优选地，vm为在vcc和0之间的一个数值范围，且其上下端点值的差值不大于0.5v。在一具体且优选的实施例中，vcc为3.3v，vm为1.9～2.13v。
32.在一优选且具体的实施例中，所述第一输入端口的电平对应受控开关s1和s5，所述第二输入端口的电平对应受控开关s2和s6，所述第三输入端口的电平对应受控开关s3和s7，所述第四输入端口的电平对应受控开关s4和s8；
33.第一和第五输入端口的电平分别为vcc和vm时，若第二至第三输入端口中的一或多个端口的电平为vm，则受控开关s9和对应该一或多个端口的受控开关的s2/s3/s4导通，其它受控开关断开；若其它输入端口的电平为0，则受控开关s9和对应该一或多个端口的受控开关的s6/s7/s8导通，其它受控开关断开；若其它输入端口的电平均为vcc，则仅受控开关s9导通，其它受控开关断开；
34.第一和第五输入端口的电平均为vm时，若第二至第三输入端口中的一或多个端口的电平为vm，则受控开关s1、s9和对应该一或多个端口的受控开关的s2/s3/s4导通，其它受控开关断开；若其它输入端口的电平均为vcc，则仅受控开关s1和s9导通，其它受控开关断开；
35.第一和第五输入端口的电平分别为0和vm时，第二至第三输入端口中的一或多个端口的电平为0，则受控开关s5、s9和对应该一或多个端口的受控开关的s6/s7/s8导通，其它受控开关断开；若其它输入端口的电平均为vcc，则仅受控开关s5和s9导通，其它受控开关断开。
36.在一优选的实施例中，所述检测方法还包括根据各电压采样信号，判断所述dred控制器的受控开关s0至s9的异常状态。
37.本发明还采用如下技术方案：
38.一种储能逆变器，包括逆变电路，所述储能逆变器还包括如上所述的检测电路，所述控制器用于根据检测结果控制所述逆变电路的输入和输出。
39.本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：
40.本发明提供一种dred控制器的检测电路及检测方法，检测电路包括控制器，控制器自身具有五个输入端口，可分别用五根通信线将受控开关与五个输入端口连接，以使每个ad端口都能对输入的电压采样信号的电平进行识别，并根据识别的结果，判断各受控开关s0至s9的开关状态，检测电路使用的电子元器件数量较少，电路结构简单，因而占用体积较小，适用于户用储能逆变器中，其能够精准快速地判断各受控开关的闭合情况，逻辑简易清晰，操作简便，易于实现；采用该检测电路及检测方法的储能逆变器能够及时对受控开关的状态进行响应，能够根据受控开关的状态执行相对应的操作，同时，该储能逆变器使用的电子元气件数量较少，能够降低成本，减少系统占用的空间，优化产品体积。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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它的附图。
42.图1为实施例的一种dred控制器的检测电路图；
43.图2为实施例的一种储能逆变器的电路图；
44.图3为检测值和受控开关的状态的对应关系示意图；
45.图4为检测值和受控开关的故障情况的对应关系示意图。
46.1、第一输入端口；2、第二输入端口；3、第三输入端口；4、第四输入端口；5、第五输入端口；6、第一通信线；7、第二通信线；8、第三通信线；9、第四通信线；10、第五通信线；11、mcu芯片；12、逆变电路。
具体实施方式
47.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
48.dred控制器的电路结构可参见图1所示，该dred控制器的dred电路包括十个受控开关s0至s9，其中受控开关s1和s5串接形成第一支路，s2和s6串接形成第二支路，s3和s7串接形成第三支路，s4和s8串接形成第四支路，电阻r0形成第五支路，五个支路相互并联。具体为：s1、s2、s3和s4的一端并联，s5、s6、s7和s8的一端并联且该并联端接地。受控开关s9的
一端连接s1、s2、s3和s4的并联端。受控开关s0的一端接地，另一端连接于受控开关s9和受控开关s1、s2、s3和s4的并联端的中间节点。
49.本实施例提供一种针对该dred控制器的检测电路。如图1所示，该检测电路包括控制器。具体到本实施例中，控制器具体包括mcu芯片11，mcu芯片11具有至少五个ad端口，依次为：第一输入端口1、第二输入端口2、第三输入端口3、第四输入端口4和第五输入端口5。该检测电路还包括第一通信线6、第二通信线7、第三通信线8、第四通信线9和第五通信线10。其中，第一通信线6的一端连接mcu芯片11的第一输入端口1，另一端连接dred电路的受控开关s1和s5的中间节点；第二通信线7的一端连接mcu芯片11的第二输入端口2，另一端连接dred电路的受控开关s2和s6的中间节点；第三通信线8的一端连接mcu芯片11的第三输入端口3，另一端连接dred电路的受控开关s3和s7的中间节点；第四通信线9的一端连接mcu芯片11的第四输入端口4，另一端连接dred电路的受控开关s4和s8的中间节点；第五通信线10的一端连接mcu芯片11的第五输入端口5，另一端连接dred电路的受控开关s9，受控开关s9的另一端连接受控开关s1至s4的并联端，可通过受控开关s0后接地。
50.该控制电路还包括第一检测电阻r1、第二检测电阻r2、第三检测电阻r3、第四检测电阻r4和第五检测电阻r5。第一检测电阻r1的一端连接于第一通信线6，第二检测电阻r2的一端连接于第二通信线7，第三检测电阻r3的一端连接于第三通信线8，第四检测电阻r4的一端连接于第四通信线9，第五检测电阻r5的一端连接于第五通信线10。第一检测电阻r1、第二检测电阻r2、第三检测电阻r3、第四检测电阻r4和第五检测电阻r5的另一端均分别与供电电源vcc相连接。
51.该检测电路还包括：信号采样端drm1/5，其与第一输入端口1连接且与第一通信线6连接；信号采样端drm2/6，其与第二输入端口2连接且与第二通信线7连接；信号采样端drm3/7，其与第三输入端口3连接且与第三通信线8连接；信号采样端drm4/8，其与第四输入端口4连接且与第四通信线9连接；信号采样端com load，其与第五输入端口5连接且与第五通信线10连接；上述各采样信号端分别用于对电压信号进行采样，并分别将采样信号输出至第一输入端口1、第二输入端口2、第三输入端口3、第四输入端口4和第五输入端口5。
52.mcu芯片11能够对第一输入端口1、第二输入端口2、第三输入端口3、第四输入端口4和第五输入端口5输入的电压采样信号的电平进行识别，根据各电压采样信号的电平，判断dred控制器的受控开关s0至s9的开关状态。在上述五个ad端口处分别能够获得三种电压采样信号的电平：vcc、0v及vm，vm是一个与vcc和0v的区分度均很大且其区间很小的范围电压值。可以理解地，vcc、0v及vm的大小关系为：vcc＞vm＞0。具体到本实施例中，供电电源vcc提供的电压为3.3v，vm为1.9～2.13v。
53.本实施例还提供一种dred控制器的检测方法，采用如上所述的检测电路，使用mcu芯片11的第一输入端口1、第二输入端口2、第三输入端口3、第四输入端口4和第五输入端口5对输入至各端口的电压采样信号的电平高低进行识别，根据各电压采样信号的电平，判断dred控制器的受控开关s0至s9的开关状态。上述的各输入端口为mcu芯片11自身具有的ad端口。在上述五个ad端口处分别能够获得三种电压采样信号的电平：vcc、0v及vm。
54.第一输入端口1的电平对应受控开关s1和s5，第二输入端口2的电平对应受控开关s2和s6，第三输入端口3的电平对应受控开关s3和s7，第四输入端口4的电平对应受控开关s4和s8；
55.如图3及图4所示，通过对五个ad端口的电压采样信号的电平的识别，能够检测出受控开关的正常工作状态及非正常工作状态；并能够检测出当受控开关处于正常工作状态时，各受控开关的具体情况；及当受控开关处于异常工作状态时，各受控开关的具体情况。图3具体为各受控开关处于正常工作状态时各ad端口的输入值和受控开关的状态的对应关系，其中，受控开关列的“1”表示该开关导通，“0”表示该开关断开；ad端口列的“2”表示该端口接收到的电平信号为vcc，“1”表示该端口接收到的电平信号为vm，“0”表示该端口接收到的电平信号为0v。图4具体为受控开关处于异常工作状态时各ad端口的输入值和受控开关故障情形的对饮关系，其中，受控开关列的“1”表示该开关导通，“0”表示该开关断开，“/”表示该开关连接异常；ad端口列的“2”表示该端口接收到的电平信号为vcc，“1”表示该端口接收到的电平信号为vm，“0”表示该端口接收到的电平信号为0v，“/”表示该端口接收到的信号为任意电平信号。
56.参照图3所示，该检测方法对受控开关的正常工作状态的检测的实施步骤如下：
57.当第一至第五输入端口的电平依次为vcc、vcc、vcc、vcc和vm，则判断受控开关s9导通，其它受控开关断开；
58.当第一至第五输入端口的电平依次为vcc、vcc、vcc、vm和vm，则判断受控开关s4和s9导通，其它受控开关断开；
59.当第一至第五输入端口的电平依次为vcc、vcc、vm、vcc和vm，则判断受控开关s3和s9导通，其它受控开关断开；
60.当第一至第五输入端口的电平依次为vcc、vcc、vm、vm和vm，则判断受控开关s3、s4和s9导通，其它受控开关断开；
61.当第一至第五输入端口的电平依次为vcc、vm、vcc、vcc和vm，则判断受控开关s2和s9导通，其它受控开关断开；
62.当第一至第五输入端口的电平依次为vcc、vm、vcc、vm和vm，则判断受控开关s2、s4和s9导通，其它受控开关断开；
63.当第一至第五输入端口的电平依次为vcc、vm、vm、vcc和vm，则判断受控开关s2、s3和s9导通，其它受控开关断开；
64.当第一至第五输入端口的电平依次为vcc、vm、vm、vm和vm，则判断受控开关s2、s3、s4和s9导通，其它受控开关断开；
65.当第一至第五输入端口的电平依次为vm、vcc、vcc、vcc和vm，则判断受控开关s1和s9导通，其它受控开关断开；
66.当第一至第五输入端口的电平依次为vm、vcc、vcc、vm和vm，则判断受控开关s1、s4和s9导通，其它受控开关断开；
67.当第一至第五输入端口的电平依次为vm、vcc、vm、vcc和vm，则判断受控开关s1、s3和s9导通，其它受控开关断开；
68.当第一至第五输入端口的电平依次为vm、vcc、vm、vm和vm，则判断受控开关s1、s3、s4和s9导通，其它受控开关断开；
69.当第一至第五输入端口的电平依次为vm、vm、vcc、vcc和vm，则判断受控开关s1、s2和s9导通，其它受控开关断开；
70.当第一至第五输入端口的电平依次为vm、vm、vcc、vm和vm，则判断受控开关s1、s2、
s4和s9导通，其它受控开关断开；
71.当第一至第五输入端口的电平依次为vm、vm、vm、vcc和vm，则判断受控开关s1、s2、s3和s9导通，其它受控开关断开；
72.当第一至第五输入端口的电平依次为vm、vm、vm、vm和vm，则判断受控开关s1、s2、s3、s4和s9导通，其它受控开关断开；
73.当第一至第五输入端口的电平依次为vcc、vcc、vcc、0v和vm，则判断受控开关s8和s9导通，其它受控开关断开；
74.当第一至第五输入端口的电平依次为vcc、vcc、vcc、0v和vm，则判断受控开关s8和s9导通，其它受控开关断开；
75.当第一至第五输入端口的电平依次为vcc、vcc、0v、vcc和vm，则判断受控开关s7和s9导通，其它受控开关断开；
76.当第一至第五输入端口的电平依次为vcc、vcc、0v、0v和vm，则判断受控开关s7、s8和s9导通，其它受控开关断开；
77.当第一至第五输入端口的电平依次为vcc、0v、vcc、vcc和vm，则判断受控开关s6和s9导通，其它受控开关断开；
78.当第一至第五输入端口的电平依次为vcc、0v、vcc、0v和vm，则判断受控开关s6、s8和s9导通，其它受控开关断开；
79.当第一至第五输入端口的电平依次为vcc、0v、0v、vcc和vm，则判断受控开关s6、s7和s9导通，其它受控开关断开；
80.当第一至第五输入端口的电平依次为vcc、0v、0v、0v和vm，则判断受控开关s6、s7、s8和s9导通，其它受控开关断开；
81.当第一至第五输入端口的电平依次为0v、vcc、vcc、vcc和vm，则判断受控开关s5和s9导通，其它受控开关断开；
82.当第一至第五输入端口的电平依次为0v、vcc、vcc、0v和vm，则判断受控开关s5、s8和s9导通，其它受控开关断开；
83.当第一至第五输入端口的电平依次为0v、vcc、0v、vcc和vm，则判断受控开关s5、s7和s9导通，其它受控开关断开；
84.当第一至第五输入端口的电平依次为0v、vcc、0v、0v和vm，则判断受控开关s5、s7、s8和s9导通，其它受控开关断开；
85.当第一至第五输入端口的电平依次为0v、0v、vcc、vcc和vm，则判断受控开关s5、s6和s9导通，其它受控开关断开；
86.当第一至第五输入端口的电平依次为0v、0v、vcc、0v和vm，则判断受控开关s5、s6、s8和s9导通，其它受控开关断开；
87.当第一至第五输入端口的电平依次为0v、0v、0v、vcc和vm，则判断受控开关s5、s6、s7和s9导通，其它受控开关断开；
88.当第一至第五输入端口的电平依次为0v、0v、0v、0v和vm，则判断受控开关s5、s6、s7、s8和s9导通，其它受控开关断开；
89.参照图4所示，该检测方法对受控开关的异常工作状态的检测的实施步骤如下：
90.当第一至第五输入端口的电平依次为任意电平信号、任意电平信号、任意电平信
号、任意电平信号和vcc，则判断受控开关s9断开，其它受控开关连接异常；
91.当第一至第五输入端口的电平依次为任意电平信号、任意电平信号、任意电平信号、任意电平信号和0v，则判断受控开关s9和s0断开，其它受控开关连接异常；或判断受控开关s1、s5和s9导通，受控开关s0断开，其它受控开关连接异常；或判断受控开关s2、s6和s9导通，受控开关s0断开，其它受控开关连接异常；或判断受控开关s3、s7和s9导通，受控开关s0断开，其它受控开关连接异常；或判断受控开关s4、s8和s9导通，受控开关s0断开，其它受控开关连接异常；
92.当第一至第五输入端口的电平依次为vm、0v、任意电平信号、任意电平信号和vm，则判断受控开关s1、s6和s9导通，受控开关s0断开，其它受控开关连接异常；
93.当第一至第五输入端口的电平依次为vm、任意电平信号、0v、任意电平信号和vm，则判断受控开关s1、s7和s9导通，受控开关s0断开，其它受控开关连接异常；
94.当第一至第五输入端口的电平依次为vm、0v、任意电平信号、任意电平信号和vm，则判断受控开关s1、s8和s9导通，受控开关s0断开，其它受控开关连接异常；
95.当第一至第五输入端口的电平依次为0v、vm、任意电平信号、任意电平信号和vm，则判断受控开关s2、s5和s9导通，受控开关s0断开，其它受控开关连接异常；
96.当第一至第五输入端口的电平依次为任意电平信号、vm、0v、任意电平信号和vm，则判断受控开关s2、s7和s9导通，受控开关s0断开，其它受控开关连接异常；
97.当第一至第五输入端口的电平依次为任意电平信号、vm、0v、任意电平信号和vm，则判断受控开关s2、s8和s9导通，受控开关s0断开，其它受控开关连接异常；
98.当第一至第五输入端口的电平依次为0v、任意电平信号、vm、任意电平信号和vm，则判断受控开关s3、s5和s9导通，受控开关s0断开，其它受控开关连接异常；
99.当第一至第五输入端口的电平依次为任意电平信号、0v、vm、任意电平信号和vm，则判断受控开关s3、s6和s9导通，受控开关s0断开，其它受控开关连接异常；
100.当第一至第五输入端口的电平依次为任意电平信号、任意电平信号、vm、0v和vm，则判断受控开关s3、s8和s9导通，受控开关s0断开，其它受控开关连接异常；
101.当第一至第五输入端口的电平依次为0v、任意电平信号、任意电平信号、vm和vm，则判断受控开关s4、s5和s9导通，受控开关s0断开，其它受控开关连接异常；
102.当第一至第五输入端口的电平依次为任意电平信号、0v、任意电平信号、vm和vm，则判断受控开关s4、s6和s9导通，受控开关s0断开，其它受控开关连接异常；
103.当第一至第五输入端口的电平依次为任意电平信号、任意电平信号、0v、vm和vm，则判断受控开关s4、s7和s9导通，受控开关s0断开，其它受控开关连接异常；
104.可以理解地，上述检测方法是基于mcu芯片11自身具有的ad端口完成的，mcu端口资源选择的灵活度高，同时，mcu芯片11具有模数转换器(adc)，能够将输入的电压模拟电信号转换为电平数字信号，adc能够检测范围较广的电压值，故本实施例中所使用的参考值vcc、vm和0v只是一个优选例，不代表对具体参考值的限定。在该检测方法中，使用其它参考值也能较优地完成检测，检测的准确与否不应局限于本实施例中给出的参考值。
105.本实施例还提供一种储能逆变器，包括逆变电路12，采用如上所述的检测电路检测受控开关的状态，并根据检测结果控制逆变电路12的输入和输出。
106.本实施例提供的一种dred控制器的检测电路，包括mcu芯片11，mcu芯片11自身具
有五个ad端口，分别用五根通信线将受控开关与五个ad端口连接，使ad端口与相应的受控开关相对应，以使每个ad端口都能对输入的电压采样信号的电平进行识别，并根据识别的结果，判断各受控开关s0至s9的开关状态。该检测电路能够基于mcu芯片11自带的端口完成检测，结构简单，所使用的电子元器件数量较少，能够降低成本；本实施例提供的一种检测方法，能够根据输入至mcu芯片11的各ad端口的电压采样信号的电平判断受控开关s0至s9的开关状态。该检测方法不仅能够检测受控开关在正常工作状态下，各受控开关的具体闭合情况，还能够检测出受控开关在异常工作状态下，各受控开关的导通、断开或是连接异常情况，有利于精准快速地判断各受控开关的闭合情况，若工作状态异常，还能够进行故障的检测及排查，操作简单，易于实现；本实施例提供的一种储能逆变器，能够对受控开关的状态进行检测，并根据受控开关的状态改变逆变电路12的输入和输出；该储能逆变器能够及时对受控开关的状态进行响应，能够根据受控开关的状态执行相对应的操作，较好地满足安全规范的要求；同时，该储能逆变器仅使用mcu芯片11自带的ad端口、通信线及电阻即可组成检测电路，电子元器件数量较少，能够降低成本，减少系统占用的空间，优化产品体积。
107.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。