一種高精度的多路共地直流電源絕緣電阻檢測電路及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多路輸入直流電源絕緣阻抗偵測電路，包括m路直流電源，m路直流電源共負(fù)極連接或者共正極連接，其特征在于：若m路直流電源共負(fù)極連接，則在直流電源的負(fù)極與地之間并接串聯(lián)的電阻R0及開關(guān)；若m路直流電源共正極連接，則在直流電源的正極與地之間并接串聯(lián)的電阻R0及開關(guān)。本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是提供了一種多路輸入直流電源絕緣阻抗偵測方法。本發(fā)明針對共負(fù)(正)極的多輸入直流電力電子系統(tǒng)，提出一種簡單實(shí)用的絕緣阻抗偵測計(jì)算方法，具有硬件電路簡單，軟件計(jì)算量低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】—種高精度的多路共地直流電源絕緣電阻檢測電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多路輸入直流電源絕緣阻抗偵測電路及其檢測方法，應(yīng)用于直流電源系統(tǒng)，特別涉及光伏發(fā)電領(lǐng)域及電池應(yīng)用裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在高壓直流供電系統(tǒng)中，如光伏發(fā)電系統(tǒng)和電動汽車供電系統(tǒng)，為保證操作人員安全，直流系統(tǒng)需要有足夠的絕緣。如針對光伏逆變器制定的德國VDE0126要求，直流電源系統(tǒng)需要對絕緣電阻進(jìn)行檢測，當(dāng)絕緣電阻小于規(guī)定值，則逆變器不允許接入電網(wǎng)運(yùn)行。
[0003]目前光伏逆變器對地絕緣電阻，通常采用基于電橋平衡原理的檢測方法。如專利《絕緣電阻偵測方法》中，其所用電路如圖1所示，在光伏電池PV的正對地和負(fù)對地之間的絕緣電阻分別為Rp和Rn，為偵測此絕緣電阻，在輸入正負(fù)之間并兩個(gè)開關(guān)SI和S2，SI和S2串聯(lián)，其中點(diǎn)通過一個(gè)電阻RO接安全地。控制SI和S2閉合，分別檢測兩次RO電壓，再結(jié)合輸入電壓Vin,根據(jù)電路基爾霍夫原理,可以列出兩個(gè)方程,從而求解出Rp和Rn。
[0004]專利《一種直流電源對地絕緣電阻檢測電路及其檢測方法》中采用了圖2所示橋式電路，相比于圖1，增加了一組電阻R1，并對所外加的電阻值選取進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而提高絕緣電阻Rpl和Rn檢測精度。
[0005]專利《雙支路輸入光伏并網(wǎng)逆變器對地絕緣電阻檢測系統(tǒng)》中所使用了更為簡化的電路，如圖3中所示，電路減少一個(gè)開關(guān)和一組外加電阻，也可以達(dá)到檢測到兩個(gè)絕緣電阻Rp和Rn的目的。并且針對太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了兩路絕緣電阻，共3個(gè)未知電阻的偵測，但其實(shí)現(xiàn)是利用太陽能電池板輸出可短路特點(diǎn)，分別短路Vl和V2的方法，得到另外兩組等式，從而求取3個(gè)絕緣電阻。此專利所提方法只能用于直流電源可短路的源，如太陽能電池板，并且在短路電流較小的情況下實(shí)施，實(shí)用性較低。在輸入直流源短路電流較大情況下或輸入有較大儲能電容情況下，電路中的短路開關(guān)非常容易損壞。
[0006]以上方案都是對于通過構(gòu)造不同的電路等式，分別求取每個(gè)未知絕緣電阻的方式，來判斷系統(tǒng)絕緣電阻是否超標(biāo)，對于N個(gè)輸入直流源情況下，也需要有N個(gè)相同電路，以求解2N個(gè)未知電阻值，即便電源其中一極共用的情況下，也需要求解N+1個(gè)未知電阻，電路復(fù)雜度和處理器的計(jì)算量都會大幅度增加，從而增加硬件電路實(shí)現(xiàn)成本，并占用處理器過多資源，降低系統(tǒng)響應(yīng)速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是簡化多路直流電源中絕緣阻抗偵測所使用的硬件電路及絕緣阻抗計(jì)算處理方法，具有運(yùn)算量低，偵測精度高等特點(diǎn)。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案是提供了一種多路輸入直流電源絕緣阻抗偵測電路，包括m路直流電源，m路直流電源共負(fù)極連接或者共正極連接，其特征在于:若m路直流電源共負(fù)極連接，則在直流電源的負(fù)極與地之間并接串聯(lián)的電阻Rtl及第一開關(guān)；[0009]若m路直流電源共正極連接，則在直流電源的正極與地之間并接串聯(lián)的電阻Rtl及
第一開關(guān)。
[0010]優(yōu)選地，若m路直流電源共負(fù)極連接，則每路直流電源的正極分別連接一個(gè)二極管的陽極，所有二極管的陰極均連接電阻Ra的一端，電阻Ra的另一端串接第二開關(guān)后接地，電阻Ra的阻值與所述電阻Rtl的阻值相當(dāng)。
[0011]優(yōu)選地，所述電阻Rtl或所述電阻Ra為一個(gè)電阻組成的單獨(dú)電阻，或者為至少兩個(gè)電阻串聯(lián)或并聯(lián)而成的等效電阻。
[0012]優(yōu)選地，在所述串聯(lián)的電阻Rtl及第一開關(guān)的兩端并接串聯(lián)的電阻R1及電阻R2 ;所述二極管或?yàn)閱为?dú)增加，或復(fù)用待測電路中的二極管。
[0013]優(yōu)選地，所述電阻R1及所述電阻R2均選用阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于絕緣電阻保護(hù)閥值的電阻，該電阻R1及電阻R2為獨(dú)立電阻，或?yàn)槎鄠€(gè)電阻串聯(lián)的等效電阻。
[0014]優(yōu)選地，所述第一開關(guān)或所述第二開關(guān)為可控開關(guān)，或?yàn)槭謩娱_關(guān)。
[0015]本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是提供了一種多路輸入直流電源絕緣阻抗偵測方法，其特征在于，步驟為:
[0016]第一步 、搭建上述的多路輸入直流電源絕緣阻抗偵測電路；
[0017]第二步、在第一開關(guān)保持?jǐn)嚅_的時(shí)候，檢測共負(fù)極連接的m路直流電源的負(fù)極或者共正極連接的m路直流電源的正極對地的電壓Vn ；
[0018]第三步、將第一開關(guān)閉合，再次檢測共負(fù)極連接的m路直流電源的負(fù)極或者共正極連接的m路直流電源的正極對地的電壓Vn'；
[0019]第四步、計(jì)算共負(fù)極連接的m路直流電源的正極或者共正極連接的m路直流電源
的負(fù)極對地的絕緣阻抗Ris。，
【權(quán)利要求】
1.一種多路輸入直流電源絕緣阻抗偵測電路，包括m路直流電源，m路直流電源共負(fù)極連接或者共正極連接，其特征在于:若m路直流電源共負(fù)極連接,則在直流電源的負(fù)極與地之間并接串聯(lián)的電阻Rtl及第一開關(guān)(S)； 若m路直流電源共正極連接，則在直流電源的正極與地之間并接串聯(lián)的電阻Rtl及第一開關(guān)⑶。
2.如權(quán)利要求1所述的一種多路輸入直流電源絕緣阻抗偵測電路，其特征在于:若m路直流電源共負(fù)極連接，則每路直流電源的正極分別連接一個(gè)二極管的陽極，所有二極管的陰極均連接電阻Ra的一端，電阻Ra的另一端串接第二開關(guān)(Sa)后接地，電阻Ra的阻值與所述電阻Rtl的阻值相當(dāng)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種多路輸入直流電源絕緣阻抗偵測電路，其特征在于:所述電阻Rtl或所述電阻Ra為一個(gè)電阻組成的單獨(dú)電阻，或者為至少兩個(gè)電阻串聯(lián)或并聯(lián)而成的等效電阻。
4.如權(quán)利要求1所述的一種多路輸入直流電源絕緣阻抗偵測電路，其特征在于:在所述串聯(lián)的電阻Rtl及第一開關(guān)(S)的兩端并接串聯(lián)的電阻&及電阻R2 ;所述二極管或?yàn)閱为?dú)增加，或復(fù)用待測電路中的二極管。
5.如權(quán)利要求4所述的一種多路輸入直流電源絕緣阻抗偵測電路，其特征在于:所述電阻R1及所述電阻R2均選用阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于絕緣電阻保護(hù)閥值的電阻，該電阻R1及電阻R2為獨(dú)立電阻，或?yàn)槎鄠€(gè)電阻串聯(lián)的等效電阻。
6.如權(quán)利要求1所述的一種多路輸入直流電源絕緣阻抗偵測電路，其特征在于:所述第一開關(guān)(S)或所述第二開關(guān)(Sa)為可控開關(guān)，或?yàn)槭謩娱_關(guān)。
7.一種多路輸入直流電源絕緣阻抗偵測方法，其特征在于，步驟為: 第一步、搭建如權(quán)利要求1所述的多路輸入直流電源絕緣阻抗偵測電路； 第二步、在第一開關(guān)(S)保持?jǐn)嚅_的時(shí)候，檢測共負(fù)極連接的m路直流電源的負(fù)極或者共正極連接的m路直流電源的正極對地的電壓Vn ； 第三步、將第一開關(guān)(S)閉合，再次檢測共負(fù)極連接的m路直流電源的負(fù)極或者共正極連接的m路直流電源的正極對地的電壓Vn'； 第四步、計(jì)算共負(fù)極連接的m路直流電源的正極或者共正極連接的m路直流電源的負(fù)極對地的絕緣阻抗
8.如權(quán)利要求7所述的一種多路輸入直流電源絕緣阻抗偵測方法，其特征在于，在所述第一步中，搭建如權(quán)利要求2所述的多路輸入直流電源絕緣阻抗偵測電路；在所述第二步中，通過采集所述電阻R2兩端的電壓來得到所述電壓Vn ;在所述第三步中，通過采集所述電阻R2兩端的電壓來得到所述電壓Vn'。
9.如權(quán)利要求8所述的一種多路輸入直流電源絕緣阻抗偵測方法，其特征在于，通過調(diào)整所述電阻R1及所述電阻R2的阻值的比例，來調(diào)整所述電壓Vn及所述電壓Vn'的采樣范圍，通過采樣范圍的降低，在電壓采樣及處理電路一樣的條件下，提高數(shù)字信號處理器的模擬到數(shù)字通道的采樣精度，從而提高所述電壓\及所述電壓V采樣的精度。
10.一種多路輸入直流電源絕緣阻抗偵測方法，其特征在于，步驟為:第一步、搭建如權(quán)利要求2所述的多路輸入直流電源絕緣阻抗偵測電路； 第二步、在第一開關(guān)(S)保持?jǐn)嚅_的時(shí)候，閉合第二開關(guān)(Sa)，檢測安全地對m路直流電源負(fù)極的電壓Vn ； 第三步、將第一開關(guān)(S)閉合，再次檢測共負(fù)極連接的m路直流電源的負(fù)極對地的電壓



第四步、計(jì)算共負(fù)極連接的m路直流電源的正極對地的絕緣阻抗Riso，Rm
【文檔編號】G01R27/02GK103630745SQ201310342496
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月15日
【發(fā)明者】張玉林, 朱國忠, 張俊 申請人:上海正泰電源系統(tǒng)有限公司