CN102520254A - 一种高精度的光伏逆变器绝缘电阻的检测方法 - Google Patents

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本发明涉及一种高精度的光伏逆变器绝缘电阻的检测方法。本发明第一PVpanel的正极一路经开关和电阻与地线连接，另一路经电阻与地线连接，第二PVpanel的正极一路经开关和电阻与地线连接，另一路经电阻与地线连接，PVpanel公共的负极经电阻与地线连接；当第一PVpanel和第二PVpanel有电压之后，检测的过程中采样一次第一PVpanel和第二PVpanel的电压，以及大地对PVpanel公共负极的电压，然后配合开关状态，根据采样得到的值，得出等效绝缘电阻。本发明中使用的检测方法能够在不使用更复杂的外加电路的情况下，在有多路PVpanel的情况下较准确的测得PV正负端与大地之间的绝缘电阻。

Description

一种高精度的光伏逆变器绝缘电阻的检测方法
技术领域
 本发明涉及一种用于连接双路PV电池板的高精度的光伏逆变器绝缘电阻的检测方法。
背景技术
在很多国家的光伏并网标准中都有对非隔离型光伏并网逆变器的绝缘阻抗的规定，要求连接逆变器的PV panel的正负极对于机壳（大地）之间的绝缘阻抗不小于规定值才能进行并网发电工作，因此在非隔离的并网逆变器中加入绝缘阻抗的检测是非常必要的，目前对于绝缘电阻的检测大部分都是通过附加简单的电路然后采样相关的变量，然后通过MCU来计算出绝缘电阻的值，这种检测由于各种测试方法的不同，检测的精度也不同，尤其是在多个PV panel的情况下，由于相互之间的影响，检测精度有时会很差。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种高精度的光伏逆变器绝缘电阻的检测方法。
为解决上述的技术问题，本发明采取的技术方案：
一种高精度的光伏逆变器绝缘电阻的检测方法，其特殊之处在于：首先第一PV panel的正极一路经开关S1和电阻R1与地线GND连接，另一路经电阻RX1与地线GND连接，第二PV panel的正极一路经开关S2和电阻R2与地线GND连接，另一路经电阻RX2与地线GND连接，第一PV panel和第二PV panel公共的负极经电阻Ry与地线GND连接；然后当第一PV panel和第二PV panel有电压之后，进行绝缘电阻的检测，检测的过程中采样一次第一PV panel和第二PV panel的电压Upv1、Upv2，以及大地对第一PV panel和第二PV panel公共负极的电压Ue，然后配合S1、S2的开关状态，根据采样得到的值，列出方程得出第一PV panel和第二PV panel正负极对大地的等效绝缘电阻RX1和RX2的值。
上述的检测方法的具体步骤如下：
   （1）、当S1闭合、S2断开时，此时采样大地对PV panel负端的电压Ue1以及Upv1和Upv2，得到方程：
                     （1）
（2）、当S1断开、S2闭合时，此时采样得到大地对PV panel负端的电压Ue2，可以得到方程：
Figure 2012100026750100002DEST_PATH_IMAGE004
                    （2）
（3）、当S1断开、S2也断开时，此时采样得到大地对PV panel负端的电压Ue3，可以得到方程：
Figure 2012100026750100002DEST_PATH_IMAGE006
                            （3）
（4）、将方程（1）（2）（3）联立，其中电阻R1和电阻R2为外加的辅助检测的电阻，且电阻R1和电阻R2的值相等，在公式中统称为电阻R，其阻值远小于Rx1、Rx2，其值大小可以根据标准规定的绝缘电阻临界值选取，根据R1和R2对测量精度的影响程度，选其值为标准规定的临界值的1/1000，这样在R1或者R2与被测的Rx1与Rx2并联之后，其并联值基本等于R1或者R2，从而使得公式（1）（2）（3）成立，所以方程（1）（2）可以简化为     
             （4）
Figure 2012100026750100002DEST_PATH_IMAGE010
                       （5）
通过方程（4）和（5）可以解出Rx1和Ry，将解出的Rx1和Ry代入方程（3）中，即可得到Rx2，从而得到绝缘电阻的阻值。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明中使用的检测方法能够在不使用更复杂的外加电路的情况下，在有多路PV panel的情况下较准确的测得PV正负端与大地之间的绝缘电阻。
附图说明
图1为单路PV输入时的一种绝缘电阻检测方法；
图2为本发明使用的双路PV输入的电路结构图；
图3为本发明所采用的双路PV输入时的绝缘电阻检测电路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参见图1，现有的电路检测PV正负极对大地的绝缘电阻，图中Rx和Ry分别为PV正负极对大地的等效绝缘电阻，需要增加一个开关S和一个已知阻值的电阻R，采样PV电池板的电压Upv，然后根据开关闭合和断开时分别采样大地对PV负极的电压Ue1、Ue2，分别列出两个独立的方程：
当S闭合时：
   
Figure 2012100026750100002DEST_PATH_IMAGE012
                     
当S断开时：
   
Figure 2012100026750100002DEST_PATH_IMAGE014
                               
将方程联立，可以解出Rx和Ry的值。
由于在很多国家的标准中（例如VDE0126-1-1）要求PV对地的绝缘电阻要大于500k，所以只要能够保证在大于或者500k附近检测比较准确就可以，在远小于500k的时候可以精度要求并不是很高。
参见图3，为了增加光伏逆变器的发电功率，经常会使用双路PV panel的输入结构，如图2，需要检测两个PV panel正端对地的绝缘电阻Rx1、Rx2，以及负端对地的绝缘电阻Ry，检测电路也相应的变成了如图3所示，此时由于在第一PV panel和第二PV panel相互之间会有影响，如果单独对每一路PV panel列出类似上面的方程，那么绝缘电阻的检测精度会随着两路PV panel电压之间的差增大而变差，如果考虑一路PV panel对另一路PV panel的影响；第一PV panel的正极一路经开关S1和电阻R1与地线GND连接，另一路经电阻RX1与地线GND连接，第二PV panel的正极一路经开关S2和电阻R2与地线GND连接，另一路经电阻RX2与地线GND连接，第一PV panel和第二PV panel公共的负极经电阻Ry与地线GND连接；需要增加已知阻值的电阻R1和R2，以及开关S1、S2，开关S1、S2只在检测绝缘电阻的时候有用，等逆变器正常运行起来后，开关S1、S2就保持断开了。
当第一PV PANEL和第二PV PANEL有电压之后，既可以进行绝缘电阻的检测，检测的过程中需要采样第一PV PANEL和第二PV PANEL的电压Upvl、Upv2，以及大地对PV panel负极的电压Ue（第一PV PANEL和第二PV PANEL的负极的公共的），然后配合S1、S2的开关状态，根据采样得到的值，列出相关的方程，由于不论开关怎么闭合第一PV PANEL和第二PV PANEL的电压是不变的，所以Upvl和Upv2可以只采一次。具体操作如下：
由于在S1和S2在不同的开关状态下时，采样得到的大地对PV panel负端的电压是不一样的，所以用不同的下标来表示，分别为Ue1、Ue2、Ue3。
（1）、当S1闭合、S2断开时，采样大地对PV负端的电压Ue1以及Upv1和Upv2，得到方程：
Figure 2012100026750100002DEST_PATH_IMAGE002A
                     （1）
（2）、当S1断开、S2闭合时，采样得到大地对PV负端的电压Ue2，可以得到方程：
                    （2）
（3）、当S1断开、S2也断开时，采样得到大地对PV负端的电压Ue3，可以得到方程：
Figure DEST_PATH_IMAGE006A
                            （3）
（4）、将方程（1）（2）（3）联立，其中电阻R1和电阻R2为外加的辅助检测的电阻，且电阻R1和电阻R2的值相等，在公式中统称为电阻R，其阻值远小于Rx1、Rx2，其值大小可以根据标准规定的绝缘电阻临界值选取，根据R1和R2对测量精度的影响程度，选其值为标准规定的临界值的1/1000，这样在R1或者R2与被测的Rx1与Rx2并联之后，其并联值基本等于R1或者R2，例如在VDE0126-1-1中规定绝缘电阻PV对大地的绝缘电阻不小于500k，所以要保证在500k左右测量要准确，因此可以将R1和R2取为500欧姆，这样只是500欧姆同一数量级的绝缘电阻时测量不准确，对于500k及以上的绝缘电阻测量精度会好很多，从而使得公式（1）（2）（3）成立，所以方程（1）（2）可以简化为     
Figure DEST_PATH_IMAGE008A
            （4）
Figure DEST_PATH_IMAGE010A
                       （5）
通过方程（4）和（5）可以解出Rx1和Ry。将解出的Rx1和Ry代入方程（3）中，即可得到Rx2。

Claims (2)

1.一种高精度的光伏逆变器绝缘电阻的检测方法，其特征在于：首先第一PV panel的正极一路经开关S1和电阻R1与地线GND连接，另一路经电阻RX1与地线GND连接，第二PV panel的正极一路经开关S2和电阻R2与地线GND连接，另一路经电阻RX2与地线GND连接，第一PV panel和第二PV panel公共的负极经电阻Ry与地线GND连接；然后当第一PV panel和第二PV panel有电压之后，进行绝缘电阻的检测，检测的过程中采样一次第一PV panel和第二PV panel的电压Upv1、Upv2，以及大地对第一PV panel和第二PV panel公共负极的电压Ue，然后配合S1、S2的开关状态，根据采样得到的值，列出方程得出第一PV panel和第二PV panel正负极对大地的等效绝缘电阻RX1和RX2的值。
2.根据权利要求1所述的一种高精度的光伏逆变器绝缘电阻的检测方法，其特征在于：所述的检测方法的具体步骤如下：
    （1）、当S1闭合、S2断开时，此时采样大地对PV panel负端的电压Ue1以及Upv1和Upv2，得到方程：
Figure 953198DEST_PATH_IMAGE002
                    （1）
（2）、当S1断开、S2闭合时，此时采样得到大地对PV panel负端的电压Ue2，可以得到方程：
            （2）
（3）、当S1断开、S2也断开时，此时采样得到大地对PV panel负端的电压Ue3，可以得到方程：
                                 （3）
（4）、将方程（1）（2）（3）联立，其中电阻R1和电阻R2为外加的辅助检测的电阻，且电阻R1和电阻R2的值相等，在公式中统称为电阻R，其阻值远小于Rx1、Rx2，其值大小可以根据标准规定的绝缘电阻临界值选取，根据R1和R2对测量精度的影响程度，选其值为标准规定的临界值的1/1000，这样在R1或者R2与被测的Rx1与Rx2并联之后，其并联值基本等于R1或者R2，从而使得公式（1）（2）（3）成立，所以方程（1）（2）可以简化为     
Figure 924847DEST_PATH_IMAGE008
                 （4）
Figure 535957DEST_PATH_IMAGE010
                               （5）
通过方程（4）和（5）可以解出Rx1和Ry，将解出的Rx1和Ry代入方程（3）中，即可得到Rx2，从而得到绝缘电阻的阻值。
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