一种直流绝缘监测电路及方法技术

本发明专利技术公开了一种直流绝缘监测电路，包括处理器、正电桥电路、负电桥电路、第一采样单元、第二采样单元、第一驱动单元、第二驱动单元、第一驱动电源以及第二驱动电源。第一驱动电源为第一驱动单元供电，第二驱动电源为第二驱动单元供电，第一驱动单元驱动负电桥电路内部的第一电力电子开关，第二驱动单元驱动正电桥电路内部的第二电力电子开关，第一采样单元采集负电桥电路分压得到的电压，第二采样单元采集正电桥电路分压得到的电压，处理器通过第一驱动单元和第二驱动单元分别控制第一电力电子开关和第二电力电子开关的通断，第一采样单元和第二采样单元对负电桥电路和正电桥电路电压采样，进而得出正极对地绝缘电阻值和负极对地绝缘电阻值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及直流充电设备
，具体涉及一种直流绝缘监测电路及方法。
技术介绍
传统直流绝缘监测电路采用不平衡电桥方案，电桥开关如果采用继电器，继电器的开关速度慢，开关次数有限，严重影响其性能；电桥开关如果采用电力电子器件，比如MOSFET、IGBT等，电力电子器件断开时的漏电流以及闭合时的导通电阻，都会影响直流绝缘监测电路测量的精度。因此急需一种绝缘值监测精度高，并且安全性高的绝缘监测装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在与提供一种直流绝缘监测电路及方法，用以解决传统直流绝缘监测电路监测精度差并的问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种直流绝缘监测电路，所述直流绝缘监测电路包括处理器、正电桥电路、负电桥电路、第一采样单元、第二采样单元、第一驱动单元、第二驱动单元、第一驱动电源以及第二驱动电源；其中所述正电桥电路和所述负电桥电路为电桥电路的两个部分，所述正电桥电路的第一端与直流正极连接，所述负电桥电路的第一端与直流负极连接，所述负电桥电路的第二端与所述正电桥电路的第二端共接电桥中点O，电桥中点O接地；所述第一驱动电源与所述第一驱动单元连接，所述第一驱动单元与所述负电桥电路连接，所述第一驱动单元用来驱动所述负电桥电路内部的第一电力电子开关；所述第二驱动电源与所述第二驱动单元连接，所述第一驱动单元与所述正电桥电路连接，所述第二驱动单元用来驱动所述正电桥电路内部的第二电力电子开关；所述第一采样单元与所述处理器连接，所述第一采样单元采集所述负电桥电路分压得到的电压；所述第二采样单元与所述处理器连接，所述第二采样单元采集所述正电桥电路分压得到的电压；所述处理器分别与所述第一驱动单元和第二驱动单元连接，所述处理器通过所述第一驱动单元和第二驱动单元分别控制所述第一电力电子开关和第二电力电子开关的通断，所述处理器通过所述第一采样单元和第二采样单元分别对所述负电桥电路和正电桥电路电压进行采样。优选的，所述负电桥电路包括第一电力电子开关、第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第四电阻；所述第一电阻的一端通过相互串联的所述第二电阻和第三电阻与所述第四电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端接电桥中点O，所述第四电阻的另一端与直流负极D－连接；所述第一电力电子开关的集电极接在所述第一电阻和第二电阻之间，所述第一电力电子开关的发射极接在所述第三电阻和第四电阻之间，所述第一电力电子开关的基极与所述第一驱动单元的输出端连接。优选的，所述第一电阻阻值为1KΩ，所述第二电阻阻值为4KΩ，所述第三电阻阻值为796KΩ，所述第四电阻阻值为199KΩ。优选的，所述正电桥电路包括第二电力电子开关、第五电阻、第六电阻、第七电阻以及第八电阻；所述第五电阻的一端通过相互串联的所述第六电阻和第七电阻与所述第八电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端接电桥中点O；所述第八电阻的另一端连接直流正极D+；所述第二电力电子开关的集电极连接在所述第七电阻和第八电阻之间，所述第一电力电子开关的发射极连接在所述第五电阻和第六电阻之间，所述第二电力电子开关的基极与所述第二驱动单元输出端连接。优选的，所述第五电阻阻值为1KΩ，所述第六电阻阻值为4KΩ，所述第七电阻阻值为796KΩ，所述第八电阻阻值为199KΩ。优选的，所述第一采样单元的输入端连接在所述第二电阻和第三电阻之间，所述第一采样单元的第一输出端与所述处理器的第一输入端连接，所述第一采样单元的第二输出端与所述处理器的第二输入端连接；所述第二采样单元的输入端连接在所述第六电阻和第七电阻之间，所述第二采样单元的输出端与所述处理器的第三输入端连接。优选的，所述第一采样单元包括：第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第一二极管、第一稳压管、第二稳压管、第一电容、第二电容、第三电容、第一运算放大器以及第二运算放大器；所述第九电阻的一端为所述第一采样单元的输入端，所述第九电阻的一端连接在所述负电桥电路的第二电阻和第三电阻之间，所述第九电阻的另一端与所述第十电阻的一端和所述第一电容的一端连接；所述第十电阻的另一端与所述第一运算放大器的正输入端连接；所述第一运算放大器的负输入端和输出端共接所述第十一电阻的一端和所述第一二极管的正极；所述第十一电阻的另一端与所述第十三电阻的一端和所述第二运算放大器的负输入端连接；所述第十三电阻的另一端与所述第二运算放大器的输出端和第十四电阻的一端连接；所述第二运算放大器的正输入端与所述第十二电阻的一端连接；所述第十四电阻的另一端、所述第二稳压管的负极和所述第二电容的一端共接所述处理器第一输入端；所述第二稳压管的正极分别与所述第二电容的另一端、所述第十四电阻的另一端、所述第一稳压管的正极、所述第三电容的一端和所述第一电容的另一端共接电桥中点O；所述第一稳压管的负极、所述第三电容的另一端和所述第一二极管的负极共接所述处理器第二输入端。优选的，所述第二采样单元包括：第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第四电容、第五电容、第三稳压管以及第三运算放大器；所述第十五电阻的一端为所述第二采样单元第一输入端，所述第十五电阻的一端连接在所述第六电阻和所述第七电阻之间，所述第十五电阻的另一端与所述第十六电阻一端和所述第四电容的一端连接；所述第十六电阻的另一端与所述第三运算放大器的正输入端连接，所述第三运算放大器的负输入端与所述第三运算放大器的输出端共接所述第十七电阻的一端；所述第十七电阻的另一端、所述第五电容的一端以及所述第三稳压管的负极共接所述处理器第三输入端；所述第五电容的另一端、所述第三稳压管的正极以及所述第四电容的另一端共接电桥中点O。优选的，所述处理器是为PIC16F887的单片机。相应的，本专利技术的另一目的在于提供一种直流绝缘监测方法，所述直流绝缘监测方法包括以下步骤：步奏S1：闭合所述负电桥电路中的第一电力电子开关，断开所述正电桥电路中的第二电力电子开关，所述第一采样单元测得的电压值为V11，所述第二采样单元测得的电压值为V12；步奏S2：闭合所述正电桥电路中的第二电力电子开关，断开所述负电桥电路中的第一电力电子开关，所述第一采样单元测得的电压值为V21，所述第二采样单元测得的电压值为V22；步奏S3：将V11和V12带入(1)式计算求得V1m，V1m＝(V11+V12)*Ra(1)其中，Ra＝R1+R4＝R5+R8，将V11和V12带入(2)式计算求得V1n，V1n＝V12*K-V11(2)其中，K＝Ra/Rb，将V21和V22带入(3)式计算求得V2m，V2m＝(V21+V22)*Ra(3)将V21和V22带入(4)式计算求得V2n，V2n＝V22-V21*K(4)将V1m、V1n、V2m和V2n分别带入(5)，(6)和(7)式分别求得M，ZP和ZN，M＝V1m*V2m*(Ra-Rb)-(V1m*V2n-V1n*V2m)*Ra*Rb(5)其中，Rb＝R1+R2+R3+R4＝R5+R6+R7+R8ZP＝V1m*V2n*Ra-V1n*V2m*Rb(6)ZN＝V1m*V2n*Rb-V1n*V2m*Ra(7)将M，ZP和ZN分别带入(8)和(9)式求得直流正极对地绝缘电阻rP和直流负极对地绝缘电子rN，rP＝M/ZP(8)rN＝M/ZN(9)本专利技术具有如下优点：本专利技术中第一驱动电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流绝缘监测电路，所述直流绝缘监测电路包括处理器、正电桥电路、负电桥电路、第一采样单元、第二采样单元、第一驱动单元、第二驱动单元、第一驱动电源以及第二驱动电源；其特征在于，所述正电桥电路和所述负电桥电路为电桥电路的两个部分，所述正电桥电路的第一端与直流正极D+连接，所述负电桥电路的第一端与直流负极D－连接，所述负电桥电路的第二端与所述正电桥电路的第二端共接电桥中点(O)，电桥中点(O)接地；所述第一驱动电源与所述第一驱动单元连接，所述第一驱动单元与所述负电桥电路连接，所述第一驱动单元用来驱动所述负电桥电路内部的第一电力电子开关(SW1)；所述第二驱动电源与所述第二驱动单元连接，所述第一驱动单元与所述正电桥电路连接，所述第二驱动单元用来驱动所述正电桥电路内部的第二电力电子开关(SW2)；所述第一采样单元与所述处理器连接，所述第一采样单元采集所述负电桥电路分压得到的电压；所述第二采样单元与所述处理器连接，所述第二采样单元采集所述正电桥电路分压得到的电压；所述处理器分别与所述第一驱动单元和第二驱动单元连接，所述处理器通过所述第一驱动单元和第二驱动单元分别控制所述第一电力电子开关(SW1)和第二电力电子开关(SW2)的通断，所述处理器通过控制所述第一采样单元和第二采样单元分别对所述负电桥电路和正电桥电路电压进行采样。...

【技术特征摘要】
1.一种直流绝缘监测电路，所述直流绝缘监测电路包括处理器、正电桥电路、负电桥电路、第一采样单元、第二采样单元、第一驱动单元、第二驱动单元、第一驱动电源以及第二驱动电源；其特征在于，所述正电桥电路和所述负电桥电路为电桥电路的两个部分，所述正电桥电路的第一端与直流正极D+连接，所述负电桥电路的第一端与直流负极D－连接，所述负电桥电路的第二端与所述正电桥电路的第二端共接电桥中点(O)，电桥中点(O)接地；所述第一驱动电源与所述第一驱动单元连接，所述第一驱动单元与所述负电桥电路连接，所述第一驱动单元用来驱动所述负电桥电路内部的第一电力电子开关(SW1)；所述第二驱动电源与所述第二驱动单元连接，所述第一驱动单元与所述正电桥电路连接，所述第二驱动单元用来驱动所述正电桥电路内部的第二电力电子开关(SW2)；所述第一采样单元与所述处理器连接，所述第一采样单元采集所述负电桥电路分压得到的电压；所述第二采样单元与所述处理器连接，所述第二采样单元采集所述正电桥电路分压得到的电压；所述处理器分别与所述第一驱动单元和第二驱动单元连接，所述处理器通过所述第一驱动单元和第二驱动单元分别控制所述第一电力电子开关(SW1)和第二电力电子开关(SW2)的通断，所述处理器通过控制所述第一采样单元和第二采样单元分别对所述负电桥电路和正电桥电路电压进行采样。2.根据权利要求1所述的直流绝缘监测电路，其特征在于，所述负电桥电路包括第一电力电子开关(SW1)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)以及第四电阻(R4)；所述第一电阻(R1)的一端通过相互串联的所述第二电阻(R2)和第三电阻(R3)与所述第四电阻(R4)的一端连接，所述第一电阻(R1)的另一端接电桥中点(O)，所述第四电阻(R4)的另一端与直流负极D－连接；所述第一电力电子开关(SW1)的集电极连接在所述第一电阻(R1)和第二电阻(R2)之间，所述第一电力电子开关(SW1)的发射极连接在所述第三电阻(R3)和第四电阻(R4)之间，所述第一电力电子开关(SW1)的基极与所述第一驱动单元的输出端连接。3.根据权利要求2所述的直流绝缘监测电路，其特征在于，所述第一电阻(R1)阻值为1KΩ，所述第二电阻(R2)阻值为4KΩ，所述第三电阻(R3)阻值为796KΩ，所述第四电阻(R4)阻值为199KΩ。4.根据权利要求1所述的直流绝缘监测电路，其特征在于，所述正电桥电路包括第二电力电子开关(SW2)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)以及第八电阻(R8)；所述第五电阻(R5)的一端通过相互串联的所述第六电阻(R6)和第七电阻(R7)与所述第八电阻(R8)的一端连接，所述第五电阻(R5)的另一端接电桥中点(O)；所述第八电阻(R8)的另一端连接直流正极D+；所述第二电力电子开关(SW2)的集电极连接在所述第七电阻(R7)和第八电阻(R8)之间，所述第二电力电子开关(SW2)的发射极连接在所述第五电阻(R5)和第六电阻(R6)之间，所述第二电力电子开关(SW2)的基极与所述第二驱动单元输出端连接。5.根据权利要求4所述的直流绝缘监测电路，其特征在于，所述第五电阻(R5)阻值为1KΩ，所述第六电阻(R6)阻值为4KΩ，所述第七电阻(R7)阻值为796KΩ，所述第八电阻(R8)阻值为199KΩ。6.根据权利要求1所述的直流绝缘监测电路，其特征在于，所述第一采样单元的输入端连接在所述第二电阻(R2)和第三电阻(R3)之间，所述第一采样单元的第一输出端与所述处理器的第一输入端连接，所述第一采样单元的第二输出端与所述处理器的第二输入端连接；所述第二采样单元的输入端连接在所述第六电阻(R6)和第七电阻(R7)之间，所述第二采样单元的输出端与所述处理器的第三输入端连接。7.根据权利要求1所述的直流绝缘监测电路，其特征在于，所述第一采样单元包括：第九电阻(R9)、第十电阻(R10)、第十一电阻(R11)、第十二电阻(R12)、第十三电阻(R13)、第十四电阻(R14)、第一二极管(D11)、第一稳压管(D1)、第二稳压管(D2)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第一运算放大器(U...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜吉飞，赵红雁，李丹勇，季乃宇，于彬，张栋彬，
申请(专利权)人：北京共元科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11