本发明公开了一种基于虚拟阻抗的逆变器负载检测装置，包括一逆变器、一输出电压采样电路、一电感电流采样电路、一虚拟阻抗电路、一运算放大器、一CPU处理器。一种基于虚拟阻抗的逆变器负载检测方法，采用虚拟阻抗，用输出电压对电感电流进行补偿，间接得到逆变器输出负载电流，从而消除了谐波对补偿精度的影响，尤其在非线性负载时，逆变器输出负载功率电流的检测精度高。该技术克服了在输出谐波含量高时，现有的电容无功功率补偿方法检测精度不高的缺点。
1.一种基于虚拟阻抗的逆变器负载检测装置，其特征在于，包括：一逆变器模块、一电感电流采样电路、一输出电压采样电路、一虚拟阻抗电路、一运算放大器、一CPU处理器；
所述的逆变器模块包括DC/AC模块和滤波电路，所述滤波电路包括一滤波电感L和一滤波电容C，滤波电路接所述DC/AC模块输出两端；所述输出电压采样电路输入端接逆变器模块，所述输出电压采样电路的输出接所述虚拟阻抗电路输入端；所述虚拟阻抗电路的输出接所述运算放大器的负输入端；所述电感电流采样电路输入端接逆变器模块，所述电感电流采样电路的输出接所述运算放大器的正输入端；所述运算放大器的输出端接至所述CPU处理器，所述CPU处理器输出逆变输出电流值iO；
所述的电感电流采样电路包括一电流传感器和一第一采样电阻RS1；所述电流传感器的副边串联所述第一采样电阻RS1，所述的电感电流采样电路的输出端接至运算放大器的正输入端；
所述虚拟阻抗电路包括取样电容CS，第二采样电阻RS2；所述取样电容CS的一端接至所述输出电压采样电路的输出端，所述取样电容CS的另一端接至所述第二采样电阻RS2的一端、所述运算放大器的负输入端；所述第二采样电阻RS2的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟阻抗的逆变器负载检测装置，其特征在于：所述的输出电压采样电路将滤波电容C和滤波电感L相交处的瞬时电压值uinv衰减Kus倍，所述输出电压采样电路输出端电压值u'inv，即 其中Kus＞0，所述输出电压采样电路的输出接虚拟阻抗电路。
3.根据权利要求2所述的基于虚拟阻抗的逆变器负载检测装置，其特征在于：所述的电流传感器将流经滤波电感L的电流值iL衰减Kis倍，所述电感电流采样电路输出电压值uRs1，即
4.根据权利要求3所述的基于虚拟阻抗的逆变器负载检测装置，其特征在于：所述取样电容CS的容值为滤波电容C的 倍，即 所述虚拟阻抗电路输出电压值为uRs2，即其中iC为滤波电容电流值，iCS为取样电容的电流值。
5.根据权利要求1所述的基于虚拟阻抗的逆变器负载检测装置，其特征在于：所述取样电容CS的值大于100倍的第二采样电阻RS2阻值。
6.根据权利要求4所述的基于虚拟阻抗的逆变器负载检测装置，其特征在于：所述运算放大器的正输入端的输入电压值u+，即 其中uRs1为电感电流采样电路输出电压值，所述运算放大器的负输入端的输入电压值为u-，即其中uRs2为虚拟阻抗电路输出电压值；
所述运算放大器将电感电流采样电路的输出端电压值与所述虚拟阻抗电路的输出电压值求差值得输出电压值u1，即其中iC为流经滤波电容的电流值， KO＞0，KO为运算放大器放大倍数；则
7.根据权利要求6所述的基于虚拟阻抗的逆变器负载检测装置，其特征在于：所述放大器输出接所述CPU处理器输入，所述CPU处理器计算并输出逆变器的输出电流值
8.一种基于虚拟阻抗的逆变器负载检测方法，其特征在于：实现步骤包括：步骤1：输出电压采样电路实时获得瞬时电压值u'inv，利用公式 计算出滤波电容和滤波电感相交处的瞬时电压值uinv，即逆变器的输出瞬时电压值uinv＝Kus·u'inv，其中Kus为电压采样电路对uinv衰减倍数；
步骤2：电感电流采样电路实时获得第一采样电阻RS1的电压值uRs1，其中其中iL为滤波电感的电流值，i′L为电流互感器输出电流值，Kis为电流互感器对电感电流值iL衰减倍数；
步骤3：虚拟阻抗电路实时获得第二采样电阻RS2上的电压值uRs2，其中，其中iC
为滤波电容的电流值，iCS为取样电容的电流值， 为取样电容CS的容值为滤波电容C的倍数；
步骤4：运算放大器实时获取其输出电压值u1，正输入端的输入电压值u+，负输入端的输入电压值为u-，即u1＝u+-u-＝uRs1-uRs2；
步骤6：根据逆变输出电流值iO、逆变器的输出瞬时电压值uinv，利用公式计算出逆变器的负载功率值S。
基于虚拟阻抗的逆变器负载检测装置及其方法
技术领域
[0001] 本发明涉及逆变器负载检测装置及其方法，尤其是基于虚拟阻抗的逆变器负载检测装置及其方法。
背景技术
[0002] 在逆变器中，为了保证闭环稳定，负载适应能力宽，功率管保护可靠，一般都会加入电感电流反馈；同时为了实时显示输出负载功率，避免逆变器过载或过热损坏，还会加入负载功率检测和过载保护。
[0003] 现有技术中一些逆变器为了保证负载功率检测足够准确，参见图1所示，会采用两个电流检测元件分别对电感电流和输出负载电流进行检测，但是这样必然造成成本上升，也会使电路结构变复杂。
[0004] 另一些逆变器为了降低成本，则将输出负载电流检测元件省去。为了减小输出滤波电容的影响，需要对电感输出功率进行无功补偿。通常采用以下技术方法：假定输出电压为正弦波，先计算出输出电容上的无功分量，然后将此这部分无功分量迭加到用电感电流计算出的负载量中，间接得到输出负载量。然而，逆变器输出电压存在谐波，会在输出滤波电容上产生一定的高次谐波和无功，上述的技术办法很难消除这类影响。特别地，当逆变器的负载为非线性负载(如：RCD负载)时，输出谐波含量高，滤波电容无功功率大，难以对高次谐波进行补偿，且补偿精度不高，输出负载检测精度较差。
[0005] 因此既能提高逆变器输出负载检测精度高又能节约成本是本领域亟待解决的一个技术问题。
发明内容
[0006] 本发明的一目的是提供一种基于虚拟阻抗的逆变器负载检测装置，既能提高逆变器输出负载检测精度高，又能节约成本。
[0007] 一种基于虚拟阻抗的逆变器负载检测装置，其特征在于，包括：一逆变器模块、一电感电流采样电路、一输出电压采样电路、一虚拟阻抗电路、一运算放大器、一CPU处理器；所述的逆变器模块包括DC/AC模块和滤波电路，所述滤波电路包括一滤波电感L和一滤波电容C，滤波电路接所述DC/AC模块输出两端；所述输出电压采样电路输入端接逆变器模块，所述输出电压采样电路的输出接所述虚拟阻抗电路输入端；所述虚拟阻抗电路的输出接所述运算放大器的负输入端；所述电感电流采样电路输入端接逆变器模块，所述电感电流采样电路的输出接所述运算放大器的正输入端；所述运算放大器的输出端接至所述CPU处理器，所述CPU处理器输出逆变输出电流值iO。
[0008] 在本发明一实施例中，所述的输出电压采样电路将滤波电容C和滤波电感L相交处的瞬时电压值uinv衰减Kus倍，所述输出电压采样电路输出端电压值u'inv，即 其中Kus＞0，所述输出电压采样电路的输出接虚拟阻抗电路。
[0009] 在本发明一实施例中，所述的电感电流采样电路包括一电流传感器和一第一采样电阻RS1；所述电流传感器的副边并联所述第一采样电阻RS1，所述的电感电流采样电路的输出端接至运算放大器的正输入端。所述的电流传感器将流经滤波电感L的电流值iL衰减Kis倍，所述电感电流采样电路输出电压值uRs1，即
[0010] 在本发明一实施例中，所述虚拟阻抗电路包括取样电容CS，第二取样电阻RS2；所述取样电容CS的一端接至所述输出电压采样电路的输出端，所述取样电容CS的另一端接至所述第二采样电阻RS2的一端、所述运算放大器的负输入端；所述第二采样电阻RS2的另一端接地。所述取样电容CS的容值为滤波电容C的 倍，即 所述虚拟阻抗电路输出电压值为uRs2，即其中为iC滤波电容的电流值，iCS为取样电容的电流值。其中所述取样电容CS的值大于100倍的第二取样电阻RS2值。
[0011] 在本发明一实施例中，所述运算放大器的正输入端的输入电压值u+，即其中uRs1为电感电流采样电路输出电压值，所述运算放大器的负输入端的输入电压值为u-，即 其中uRs2为虚拟阻抗电路输出电压
值；所述运算放大器将电感电流采样电路的输出端电压值与所述虚拟阻抗电路的输出电压值求差值得输出电压值u1，即 其中iC为流经滤波电容的
电流值， KO＞0，则 所述
放大器输出接所述CPU处理器输入端，所述CPU处理器计算并输出逆变器的输出电流值[0012] 本发明的另一目的是提供一种基于虚拟阻抗的逆变器负载检测方法，实现对逆变器输出负载电流的检测。其特征在于：实现步骤包括：
[0013] 步骤1：输出电压采样电路实时获得瞬时电压值u'inv，利用公式 计算出滤波电容和滤波电感相交处的瞬时电压值uinv，即逆变器的输出瞬时电压值uinv＝Kus·u'inv，其中Kus为电压采样电路对uinv衰减倍数；
[0014] 步骤2：电感电流采样电路实时获得第一采样电阻RS1的电压值uRs1，其中其中iL为滤波电感的电流值，i'L为电流互感器输出电流值，Kis为电流互感器对电感电流值iL衰减倍数；
[0015] 步骤3：虚拟阻抗电路实时获得第二采样电阻RS2上的电压值uRs2，其中其中iC为滤波电容的电流值，iCS为取样电容的电流值， 为取样电容CS容值与滤波电容C容值的比值。
[0016] 步骤4：运算放大器实时获取其输出电压值u1，正输入端的输入电压值u+，负输入- + -端的输入电压值为u，即u1＝u-u＝uRs1-uRs2；
[0017] 步骤5：根据公式 计算输出电流其中
[0018] 根据逆变输出电流值iO、逆变器的输出瞬时电压值uinv，利用公式计算出逆变器的负载功率值S。
[0019] 与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
[0020] 1、本发明的逆变器负载检测装置，只需要利用逆变器自身的检测电感电流的电流传感器，无需再增加额外的电流传感器，具备结构简单，大大降低成本的特点。
[0021] 2、本发明的逆变器负载检测方法，采用虚拟阻抗，用输出电压对电感电流进行补偿间接得到输出负载电流，消除了谐波对补偿精度的影响，尤其在非线性负载时，逆变器输出负载功率的检测精度高。该技术克服了在输出谐波含量高时，现有的电容无功功率补偿方法检测精度不高的缺点。
附图说明
[0022] 图1是现有技术中一种逆变器负载检测原理框图；
[0023] 图2是本发明的基于虚拟阻抗的逆变器负载检测原理图。
具体实施方式
[0024] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0025] 本实施例提供一种基于虚拟阻抗的逆变器负载检测装置，其特征在于，包括：一逆变器模块、一电感电流采样电路、一输出电压采样电路、一虚拟阻抗电路、一运算放大器、一CPU处理器；所述的逆变器模块包括DC/AC模块和滤波电路，所述滤波电路包括一滤波电感L和一滤波电容C，滤波电路接所述DC/AC模块输出两端；所述输出电压采样电路输入端接逆变器模块，所述输出电压采样电路的输出接所述虚拟阻抗电路输入端；所述虚拟阻抗电路的输出接所述运算放大器的负输入端；所述电感电流采样电路输入端接逆变器模块，所述电感电流采样电路的输出接所述运算放大器的正输入端；所述运算放大器的输出端接至所述CPU处理器，所述CPU处理器输出逆变输出电流值iO。具体原理图参见图2。
[0026] 逆变器模块包括DC/AC模块、由滤波电感L和滤波电容C组成的滤波电路。DC/AC模块输出端的一端接至滤波电感L的一端，所述滤波电感L的另一端接至滤波电容C的一端、滤波电容C的另一端接至所述DC/AC模块输出端的另一端。
[0027] 所述的输出电压采样电路将滤波电容C和滤波电感L相交处的瞬时电压值uinv衰减Kus倍，所述输出电压采样电路输出端电压值u'inv，即 其中Kus＞0；
[0028] 所述的电感电流采样电路包括一电流传感器和一第一采样电阻RS1构成，所述的电流传感器将流经滤波电感的电流值iL衰减Kis倍，所述电流传感器的副边并联所述第一采样电阻RS1，所述电感电流采样电路输出电压值uRs1，即
[0029] 所述虚拟阻抗电路包括取样电容CS，第二取样电阻RS2，所述取样电容CS的阻值大于100倍的第二取样电阻RS2阻值。
[0030] 所述输出电压采样电路的输出端接至取样电容CS的一端、CPU处理器的输入端，取样电容CS的另一端接至第二采样电阻RS2的一端、运算放大器的负输入端，第二采样电阻RS2的另一端接地。
[0031] 所述取样电容CS的容值为滤波电容C的 倍，即 所述虚拟阻抗电路输出电压值为uRs2，即
[0032] 所述运算放大器的正输入端的输入电压值u+，即 所述运算放大器的负输入端的输入电压值为u-，即
[0033] 所述运算放大器将电感电流采样电路的输出端电压值与所述虚拟阻抗电路的输出电 压值求差 值得输出电压值 u1 ，即 其中KO＞0，则 所述CPU处理
器用于计算逆变器的输出瞬时电压值uinv＝u'inv×Kus；所述CPU处理器用于计算逆变器的输出电流值 其中iC为流经滤波电容的电流值。
[0034] 本实施例中提供了一种基于虚拟阻抗的逆变器负载检测方法，具体实现步骤如下：
[0035] 步骤1：输出电压采样电路实时获得瞬时电压值u'inv，利用公式 计算出滤波电容和滤波电感相交处的瞬时电压值uinv，即逆变器的输出瞬时电压值uinv＝Kus·u'inv，其中Kus为电压采样电路对uinv衰减倍数；
[0036] 步骤2：电感电流采样电路实时获得第一采样电阻RS1的电压值uRs1，其中其中iL为滤波电感的电流值，i'L为电流互感器输出电流值，Kis为电流互感器对电感电流值iL衰减倍数；
[0037] 步骤3：虚拟阻抗电路实时获得第二采样电阻RS2上的电压值uRs2，其中其中iC为滤波电容的电流值，iCS为取样电容的电流值， 为取样电容CS容值与滤波电容C的比值。
[0038] 步骤4：运算放大器实时获取其输出电压值u1，正输入端的输入电压值u+，负输入端的输入电压值为u-，即u1＝u+-u-＝uRs1-uRs2；
[0039] 步骤5：根据公式 计算输出电流其中
[0040] 根据逆变输出电流值iO、逆变器的输出瞬时电压值uinv，利用公式计算出逆变器的负载功率值S。
[0041] 本发明中不仅应用与单相逆变器，也可以应用与三相逆变器，在三相逆变器应用中只要分别获得每一相的输出功率值，并累加获得系统的输出功率值。
[0042] 上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
