大功率光伏逆变器的光伏方阵对地绝缘阻抗在线检测系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种大功率光伏逆变器的光伏方阵对地绝缘阻抗在线检测系统，光伏方阵正母线PV+与电阻R1一端相连，所述电阻R1另一端连接第一MOSFET管Q1的漏极，所述第一MOSFET管Q1的源极与大地PGND相连，所述第一MOSFET管Q1的漏极和源极之间还并接有电阻R3；光伏方阵正母线PV-与电阻R2一端相连，所述电阻R2另一端连接第二MOSFET管Q2的源极，所述第二MOSFET管Q2的漏极与大地PGND相连，所述第二MOSFET管Q2的漏极和源极之间还并接有电阻R4；所述第一MOSFET管Q1的驱动控制端连接第一光耦驱动电路，所述第二MOSFET管Q2的驱动控制端连接第二光耦驱动电路；所述R1两端、PV+和PGND端、R2两端以及PV-和PGND端分别接入第一电压采样电路、第二电压采样电路、第三电压采样电路和第四电压采样电路。响应快速，损耗小，应用范围更广。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光伏发电
，尤其涉及一种大功率光伏逆变器的光伏方阵 对地绝缘阻抗在线检测系统。
技术介绍
在大功率光伏并网逆变器中，输入电压即光伏方阵电压比较高，如500kW光伏并 网逆变器可高达1000V。同时，在光伏发电系统中，现场光伏组件受到日晒、灰尘、雨淋、雷 击、施工改造等影响，电池组件及其连接电缆在长期运行过程中有可能存在老化、绝缘电阻 下降等问题。从电力设施的电气安全考虑，绝缘电阻过小有可能导致直流系统对地放电、交 流电网通过逆变器系统对直流端对地绝缘电阻过小处进行对地放电、直流系统正负母线对 地电位失衡等问题，而问题严重的情况下有可能导致发电系统器件损坏、并网逆变器并网 异常故障、网侧变压器故障等情况；因此，《NBT 320004-2013中国能源行业标准一光伏发 电并网逆变器技术规范》对并网逆变器中光伏方阵对地绝缘阻抗提出了具体检验要求。鉴 于以上情况，针对大功率光伏逆变器这种高压设备，设计出一种响应速度快、精度高、可实 时在线检测、经济实用的光伏方阵对地绝缘阻抗检测系统十分重要。 目前，现有光伏方阵绝缘阻抗的实现方案主要有：（1)部分逆变器采用固定电阻 接入分压法，采样分压值，与固定预知状态比较，实现绝缘电阻分析，这种测量系统不灵活， 在标准变化情况下，要更改硬件才能使用；（2)部分逆变器采用由继电器或者单开关管加 可调电阻组成的平衡电桥检测法，通过联立方程解出绝缘电阻，但是这种检测方案在正负 绝缘都出现降低时，检测会与实际情况不同；且继电器响应慢、可调电阻存在无法自动适应 等实际问题，而且还有寿命和成本方面的缺陷，实用性有限。
技术实现思路
本技术实施例的目的在于提供一种大功率光伏逆变器的光伏方阵对地绝缘 阻抗在线检测系统，以解决现有技术测量不灵活或者不准确的问题。 本技术实施例是这样实现的，一种大功率光伏逆变器的光伏方阵对地绝缘阻 抗在线检测系统，所述系统中： 光伏方阵正母线PV+与电阻R1+端相连，所述电阻R -端连接第一 MOSFET管 Q1的漏极，所述第一 MOSFET管Q i的源极与大地PGND相连，所述第一 MOSFET管Q 漏极和 源极之间还并接有电阻R3; 光伏方阵正母线PV-与电阻R2-端相连，所述电阻R 2另一端连接第二MOSFET管 Q2的源极，所述第二MOSFET管Q 2的漏极与大地PGND相连，所述第二MOSFET管Q 2的漏极和 源极之间还并接有电阻R4; 所述第一 MOSFET管Q1的驱动控制端连接第一光耦驱动电路，所述第二MOSFET管 Q2的驱动控制端连接第二光耦驱动电路； 所述R1两端、PV+和PGND端、R 2两端以及PV-和PGND端分别接入第一电压采样 电路、第二电压采样电路、第三电压采样电路和第四电压采样电路。 本技术提供的一种大功率光伏逆变器的光伏方阵对地绝缘阻抗在线检测系 统的第一优选实施例中：所述电阻&和R 2阻值大于IOk欧姆，所述电阻R 3的阻值大于1兆 欧姆，所述电阻R4的阻值大于1兆欧姆。 本技术提供的一种大功率光伏逆变器的光伏方阵对地绝缘阻抗在线检测系 统的第二优选实施例中： 所述PV+和PV-端接入第五电压采样电路。 本技术提供的一种大功率光伏逆变器的光伏方阵对地绝缘阻抗在线检测系 统的第三优选实施例中： 所述电压采样电路通过差分运放实现，包括输入电阻、匹配电阻、参考电压电阻、 反馈电阻、滤波电容以及运放。 本技术实施例提供的一种大功率光伏逆变器的光伏方阵对地绝缘阻抗在线 检测系统的有益效果包括： 1、应用范围更广。针对各个功率等级，如100kW-630kW大功率光伏逆变器的光伏 方阵绝缘电阻检测均可采用；还可通过MOSFET多次开关和采样电压，将正负绝缘电阻值降 低时检测准确度影响消除； 2、实现方式快捷精准。不用解方程组，而通过CPLD控制MOSFET的开关和采样桥 臂上串联的IOk欧级的匹配电阻电压，即可通过电阻并联支路特性解简单的一次方程得到 正负母线对地绝缘阻抗； 3、响应快速，损耗小。相比继电器、可调电阻等方式，MOSFET的开关速度以及CPLD 的采样速度均可很快，选用带宽大的运放即可满足快速和多次求平均等需求，由于MOSFET 通态电阻非常低且开关不必很频繁，因此损耗低，相对而言功耗小，电源电路设计容易，对 大功率逆变器的长期可靠运行有基本保证； 4、通用性好，灵活。采用CPLD作为主控，其程序可以灵活更新，不用再更改硬件。 5、精度高，实时在线检测，成本上也具有优势。主要是基于本技术方法不是 解方程组，且是简单的一次方程，计算用参数不到4个，没有多个参数和复杂的乘除运算带 来的计算误差影响，且可以通过快速控制MOSFET达到多次测量求平均值，因此测量精度更 高；另外本技术通过CPLD这种高级逻辑器件实现外部通信、显示与报警I/O控制、ADC 采样和MOSFET开关控制等，方便实时在线检测。考虑到所选用方案特别是小功率MOSFET 以及小容量CPLD器件，相比继电器、IW以上的可调电阻、多种接口单片机或者DSP等实现方 案，产品成本会更低、性能会更可靠。【附图说明】 为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新 型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。 图1是本技术提供的一种大功率光伏逆变器的光伏方阵对地绝缘阻抗在线 检测系统的电路原理图； 图2是本技术实施例提供的第一电压采样电路的电路结构图； 图3是本技术实施例提供的第二电压采样电路的电路结构图； 图4是本技术实施例提供的第三电压采样电路的电路结构图； 图5是本技术实施例提供的第四电压采样电路的电路结构图； 图6是本技术实施例提供的第五电压采样电路的电路结构图； 图7是本技术实施例提供的光耦驱动电路与MOSFET管连接的结构示意图； 图8是本技术实施例提供的ADC接口电路原理图； 图9是本技术实施例提供的的CPLD电路部分的信号图； 图10是本技术实施例提供的辅助供电单元由BUCK和稳压电路原理图。【具体实施方式】 为了使本技术的目的、技术方案及优点更加当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率光伏逆变器的光伏方阵对地绝缘阻抗在线检测系统，其特征在于，所述系统中：光伏方阵正母线PV+与电阻R1一端相连，所述电阻R1另一端连接第一MOSFET管Q1的漏极，所述第一MOSFET管Q1的源极与大地PGND相连，所述第一MOSFET管Q1的漏极和源极之间还并接有电阻R3；光伏方阵正母线PV‑与电阻R2一端相连，所述电阻R2另一端连接第二MOSFET管Q2的源极，所述第二MOSFET管Q2的漏极与大地PGND相连，所述第二MOSFET管Q2的漏极和源极之间还并接有电阻R4；所述第一MOSFET管Q1的驱动控制端连接第一光耦驱动电路，所述第二MOSFET管Q2的驱动控制端连接第二光耦驱动电路；所述R1两端、PV+和PGND端、R2两端以及PV‑和PGND端分别接入第一电压采样电路、第二电压采样电路、第三电压采样电路和第四电压采样电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙林波，杜小刚，熊滔，刘良成，
申请(专利权)人：武汉武新电气科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42