一种双电平对地绝缘阻抗检测电路及其自检方法、测量方法技术

本发明专利技术公开了一种双电平对地绝缘阻抗检测电路及其自检方法、测量方法，其电路简单、成本较低、精度较高、自检完善、可靠性高、可以实现较宽的阻抗测量范围，并且能够避免因PV对地共模电压引起的检测盲区。一种双电平对地绝缘阻抗检测电路，第一电阻和第二电阻串联形成第一支路，第一支路连接BUS+母线；第三电阻和第四电阻串联形成第二支路，第二支路连接BUS‑母线；第一支路和第二支路连接后通过第三可控开关连接于机壳或大地；第一分压测量电阻和第二分压测量电阻串联形成测量分压回路；母线支撑电容并联于BUS+母线和BUS‑母线之间；第一可控开关并联于第一电阻，第二可控开关并联于第三电阻；第五电阻连接于电力能源设备的机壳或大地与光伏组件的负极端。

【技术实现步骤摘要】
一种双电平对地绝缘阻抗检测电路及其自检方法、测量方法
本专利技术属于电力电子能源设备领域，涉及一种双电平对地绝缘阻抗检测电路及其自检方法、测量方法，具体涉及一种光伏逆变器或储能逆变器的双电平对地绝缘阻抗检测电路及其自检方法、测量方法。
技术介绍
对地绝缘阻抗检测模块是一类广泛应用于光伏逆变器、储能逆变器等电力电子能源设备中的安规用电路模块。以光伏逆变器为例，当光伏逆变器检测到电池板的输入电压以及电网的输出电压满足运行要求时，将准备进行并网。而为满足安规要求，光伏逆变器并网之前必须对光伏逆变器的一次带电回路与逆变器机壳(机壳接大地)之间的绝缘阻抗进行检测，当满足要求时逆变器才可开始逆变并输出功率进行并网。这样的操作可以保证逆变器上人可接触的区域内的电气安全。在业界内，基本上通过电阻网络、继电器或其他开关器件，构成光伏组件正极(PV+)、负极(PV-)与机壳的回路。通过切换通路上的继电器等开关元件的状态，改变引入的电阻网络参数，获得某处测量值的不同读数，再通过解出电路回路方程的方法得到绝缘阻抗测值。这类方法一般存在以下几类问题：1、当存在多路光伏组件输入时，需要与输入数等同的开关元件与电阻网络；否则不能得出每路的具体阻抗，导致电路繁复、成本较高、自检困难、可靠性较低；2、使用PV+作为电阻网络的供电来源，输入电压不稳定，显著影响测量精度，在保护阈值处测值模糊，不能可靠保证安全或者因测量误差的原因导致误报绝缘检测错误；3、使用PV+作为电阻网络的供电来源，电阻网络输入电压变量单一，导致当多路光伏组件输入中某路初始共模电压接近PV+输入电压时产生测量盲区，无法测量真实对地阻抗值，且因共模电压的不同产生不同的测量误差，显著影响测量精度。
技术实现思路
为解决上面所述的诸多问题，本专利技术的目的之一是提供一种双电平对地绝缘阻抗检测电路，其电路简单、成本较低、精度较高、自检完善、可靠性高、可以实现较宽的阻抗测量范围，并且能够避免因PV对地共模电压引起的检测盲区。本专利技术的目的之二是提供一种双电平对地绝缘阻抗检测电路的自检方法，其自检完善、可靠性高。本专利技术的目的之三是提供一种双电平对地绝缘阻抗检测电路的测量方法，其测量精度较高，可以实现搅乱的阻抗测量范围。为达到上述目的，本专利技术采用的一种技术方案为：一种双电平对地绝缘阻抗检测电路，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一分压测量电阻、第二分压测量电阻、母线支撑电容、第一可控开关、第二可控开关及第三可控开关；所述第一电阻和所述第二电阻串联形成第一支路，所述第一支路的第一端连接BUS+母线；所述第三电阻和所述第四电阻串联形成第二支路，所述第二支路的第一端连接BUS-母线；所述第一支路的第二端和所述第二支路的第二端连接后通过所述第三可控开关连接于电力能源设备的机壳或大地；所述第一分压测量电阻和所述第二分压测量电阻串联形成测量分压回路，所述测量分压回路连接于所述第一支路和所述第二支路的连接点与光伏组件的负极端之间；所述母线支撑电容并联于所述BUS+母线和所述BUS-母线之间；所述第一可控开关并联于所述第一电阻的两端，所述第二可控开关并联于所述第三电阻；所述第五电阻连接于电力能源设备的机壳或大地与光伏组件的负极端。优选地，所述BUS+母线和所述BUS-母线和DC/DC升压电路连接，以通过所述DC/DC升压电路向光伏组件取电。优选地，所述双电平对地绝缘阻抗检测电路还包括用于导入所述第二分压测量电阻两端的电压的运放回路，所述第一分压测量电阻的阻抗大于所述第二分压测量电阻的阻抗。更优选地，所述双电平对地绝缘阻抗检测电路还包括DSP控制装置，所述DSP控制装置通过其自身的AD转换模块连接至所述运放回路，或所述DSP控制装置通过AD转换装置连接至所述运放回路。优选地，所述双电平对地绝缘阻抗检测电路还包括连接于电力能源设备的机壳或大地与光伏组件的负极端之间的第五电阻。优选地，所述双电平对地绝缘阻抗检测电路还包括用于分别控制所述第一可控开关、所述第二可控开关和所述第三可控开关的通断的控制装置。更优选地，所述第一可控开关、第二可控开关及所述第三可控开关分别为继电器。优选地，所述BUS-母线接地。本专利技术采用的另一种技术方案为：一种如上所述的双电平对地绝缘阻抗检测电路的自检方法，包括如下步骤：A、保持第三可控开关断开；B、分别获取第一可控开关及第二可控开关均断开状态下、第一可控开关闭合且第二可控开关断开状态下的第二分压测量电阻两端的实测电压值，或，分别获取如下四种状态中的三种或四种状态下的第二分压测量电阻两端的实测电压值：第一可控开关及第二可控开关均断开、第一可控开关闭合且第二可控开关断开、第一可控开端断开且第二可控开关闭合、第一可控开关且第二可控开关均闭合；C、判断各状态下的实测电压值是否满足对应状态下的第二分压测量电阻两端的电压理论计算值，若结果为是，则自检通过；若结果为否，则双电平对地绝缘阻抗检测电路故障。优选地，所述自检方法还包括第三可控开关检测步骤，所述第三可控开关检测步骤包括：保持第三可控开关闭合，分别测取第一可控开关闭合且第二可控开关断开、第一可控开关断开且第二可控开关闭合两种状态下第二分压测量电阻两端的电压值，建立如下方程，其中：R′x指对地绝缘阻抗与第五电阻的并联值；Uiso1指第一可控开关闭合而第二可控开关断开状态下的第二分压测量电阻上的电压；Uiso2指第一可控开关断开而第二可控开关闭合两种状态下的第二分压测量电阻上的电压；U0为母线电压(即BUS+母线与BUS-母线之间的电压)，Riso为第二分压测量电阻的阻抗，R0为第一分压测量电阻的阻抗；Ra1＝R2，Ra2＝R2+R1；Rb1＝R4+R3，Rb2＝R4；R1、R2、R3、R4分别为第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻的电阻值；判断R′x是否大于第五电阻，若结果为是，则第三可控开关没有闭合，出现故障；若结果为否，则第三可控开关闭合正常。本专利技术采用的另一种技术方案为：一种如上所述的双电平对地绝缘阻抗检测电路的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：保持第三可控开关闭合，分别测取第一可控开关闭合且第二可控开关断开、第一可控开关断开且第二可控开关闭合两种状态下第二分压测量电阻两端的电压值，建立如下方程，解出对地绝缘阻抗Rx，其中：R′x指对地绝缘阻抗与第五电阻的并联值；Uiso1指第一可控开关闭合而第二可控开关断开状态下的第二分压测量电阻上的电压；Uiso2指第一可控开关断开而第二可控开关闭合两种状态下的第二分压测量电阻上的电压；U0为母线电压(即BUS+母线与BUS-母线之间的电压)，Riso为第二分压测量电阻的阻抗，R0为第一分压测量电阻的阻抗；Ra1＝R2，Ra2＝R2+R1；Rb1＝R4+R3，Rb2＝R4；R1、R2、R3、R4分别为第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻的电阻值。本专利技术采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：本专利技术提供的一种双电平对地绝缘阻抗检测电路，不论实际接入的光伏组件数，都使用相同的电路，由于使用BUS+、BUS-两种电平，可避开对地共模电压产生的测量盲区，且精度较高；具有严谨的自检流程，自检完善、可靠性高；通过对地并联电阻间接测量，可以实现较宽的阻抗测量范围。该双电平对地绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双电平对地绝缘阻抗检测电路，其特征在于，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一分压测量电阻、第二分压测量电阻、母线支撑电容、第一可控开关、第二可控开关及第三可控开关；所述第一电阻和所述第二电阻串联形成第一支路，所述第一支路的第一端连接BUS+母线；所述第三电阻和所述第四电阻串联形成第二支路，所述第二支路的第一端连接BUS‑母线；所述第一支路的第二端和所述第二支路的第二端连接后通过所述第三可控开关连接于电力能源设备的机壳或大地；所述第一分压测量电阻和所述第二分压测量电阻串联形成测量分压回路，所述测量分压回路连接于所述第一支路和所述第二支路的连接点与光伏组件的负极端之间；所述母线支撑电容并联于所述BUS+母线和所述BUS‑母线之间；所述第一可控开关并联于所述第一电阻的两端，所述第二可控开关并联于所述第三电阻的两端；所述第五电阻连接于电力能源设备的机壳或大地与光伏组件的负极端。

【技术特征摘要】
1.一种双电平对地绝缘阻抗检测电路，其特征在于，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一分压测量电阻、第二分压测量电阻、母线支撑电容、第一可控开关、第二可控开关及第三可控开关；所述第一电阻和所述第二电阻串联形成第一支路，所述第一支路的第一端连接BUS+母线；所述第三电阻和所述第四电阻串联形成第二支路，所述第二支路的第一端连接BUS-母线；所述第一支路的第二端和所述第二支路的第二端连接后通过所述第三可控开关连接于电力能源设备的机壳或大地；所述第一分压测量电阻和所述第二分压测量电阻串联形成测量分压回路，所述测量分压回路连接于所述第一支路和所述第二支路的连接点与光伏组件的负极端之间；所述母线支撑电容并联于所述BUS+母线和所述BUS-母线之间；所述第一可控开关并联于所述第一电阻的两端，所述第二可控开关并联于所述第三电阻的两端；所述第五电阻连接于电力能源设备的机壳或大地与光伏组件的负极端。2.根据权利要求1所述的双电平对地绝缘阻抗检测电路，其特征在于：所述BUS+母线及所述BUS-母线和DC/DC升压电路连接，以通过所述DC/DC升压电路向光伏组件取电。3.根据权利要求1所述的双电平对地绝缘阻抗检测电路，其特征在于：所述双电平对地绝缘阻抗检测电路还包括用于导入所述第二分压测量电阻两端的电压的运放回路，所述第一分压测量电阻的阻抗大于所述第二分压测量电阻的阻抗。4.根据权利要求3所述的双电平对地绝缘阻抗检测电路，其特征在于：所述双电平对地绝缘阻抗检测电路还包括DSP控制装置，所述DSP控制装置通过其自身的AD转换模块连接至所述运放回路，或所述DSP控制装置通过AD转换装置连接至所述运放回路。5.根据权利要求1所述的双电平对地绝缘阻抗检测电路，其特征在于：所述双电平对地绝缘阻抗检测电路还包括用于分别控制所述第一可控开关、所述第二可控开关和所述第三可控开关的通断的控制装置。6.根据权利要求5所述的双电平对地绝缘阻抗检测电路，其特征在于：所述第一可控开关、第二可控开关及所述第三可控开关分别为继电器。7.根据权利要求1所述的双电平对地绝缘阻抗检测电路，其特征在于：所述BUS-母线接地。8.一种如权利要求1-7任一项所述的双电平对地绝缘阻抗检测电路的自检方法，其特征在于，包括如下步骤：A、保持第三可控开关断开；B、分别获取第一可控开关及第二可控开关均断开...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欣之，王晓龙，张斗金，张弘杰，肖俊彦，卢盈，
申请(专利权)人：爱士惟新能源技术扬中有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32