CN102798808A - 绝缘检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绝缘检测系统，其包括电阻R1、电阻R2、电阻Rs、可控电压源Us、电压跟随器电路和采样处理电路；电阻R1、电阻R2和电阻Rs均为阻值可动态可控的电阻；电阻R1的第一端连接高压直流输出的正极，电阻R1的第二端连接电阻R2的第一端，电阻R2的第二端连接高压直流输出的负极；可控电压源Us的负极连接参考地GND，可控电压源Us的正极连接电阻Rs的第一端，电阻Rs的第二端连接电阻R1的第二端；电阻Rs两端的电势差信号传输至电压跟随器电路的电压输入端，电压跟随器电路的电压输出端连接采样处理电路。本发明绝缘检测系统能够对高压直流系统的绝缘状况进行检测，且检测精度高。

Description

绝缘检测系统

技术领域

本发明属于电子技术领域，更具体地说，本发明涉及一种绝缘检测系统。

背景技术

在不接地系统（IT系统）的高压直流回路中，高压直流总线对机壳的绝缘特性降低会导致人员触电和设备损害等事故，严重时还会造成重大生命财产损失，因此必须对高压直流系统的绝缘状况进行定时检测和有效监控，以提高高压直流系统的安全性和可靠性，解除安全隐患。

目前，现有的绝缘检测系统一般都是通过高精度ADC（Analog-to-DigitalConverter，模数转换器）采样单元定时检测高压总线和机壳之间电阻分压网络的电压衰减值，以此实现高压直流系统的绝缘状况的检测。

但是，现有的绝缘检测系统的绝缘检测精度很大程度上受限于各电阻精度、检测模型优化程度以及ADC的转换精度，导致绝缘检测精度较低。此外，用于高压衰减的电阻分压网络由于受到ADC采样单元的输入阻抗的影响，不允许选择较大的分压电阻值，导致这种绝缘检测系统反而在一定程度上降低了高压直流系统的绝缘等级，并使得绝缘检测精度误差较大。

发明内容

本发明的发明目的在于：提供一种绝缘检测系统，能够对高压直流系统的绝缘状况进行检测，且能够提高绝缘检测精度。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种绝缘检测系统，其包括电阻R1、电阻R2、电阻Rs、可控电压源Us、电压跟随器电路和采样处理电路；

电阻R1、电阻R2和电阻Rs均为阻值可动态可控的电阻；

电阻R1的第一端连接高压直流输出的正极，电阻R1的第二端连接电阻R2的第一端，电阻R2的第二端连接高压直流输出的负极；

可控电压源Us的负极连接参考地GND，可控电压源Us的正极连接电阻Rs的第一端，电阻Rs的第二端连接电阻R1的第二端；

电阻Rs两端的电势差信号传输至电压跟随器电路的电压输入端，电压跟随器电路的电压输出端连接采样处理电路。

作为本发明绝缘检测系统的一种改进，所述电压跟随器电路包括运算放大器A1；

所述运算放大器A1的同相输入端连接所述电阻Rs的第二端，所述运算放大器A1的反相输入端与所述运算放大器A1的输出端连接。

作为本发明绝缘检测系统的一种改进，所述采样处理电路包括滤波调理电路、模数转换电路和微处理器电路；

所述运算放大器A1的输出端连接所述滤波调理电路的输入端，所述滤波调理电路的输出端连接所述模数转换电路的模拟信号输入端，所述模数转换电路的数字信号输出端连接所述微处理器电路。

作为本发明绝缘检测系统的一种改进，所述采样处理电路包括滤波调理电路和内置有模数转换器的微处理器；

所述运算放大器A1的输出端连接所述滤波调理电路的输入端，所述滤波调理电路的输出端连接所述微处理器。

相对于现有技术，本发明实施例提供的绝缘检测系统采用动态可控电阻构建电阻网络，通过动态控制和调配电阻网络中各电阻的阻值，能够降低由于电阻精度、ADC采样精度而导致的检测误差，提高绝缘检测精度，同时还能够降低绝缘检测系统对高压直流系统自身绝缘特性的影响。此外，本绝缘检测系统还能实现在无高压直流输出状态下的绝缘电阻检测，进一步提高了绝缘检测系统的实用性和安全性。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式，对本发明绝缘检测系统及其有益技术效果进行详细说明，其中：

图1是本发明提供的绝缘检测系统的一个实施例的结构示意图。

图2是本发明提供的绝缘检测系统的采样处理电路的一个实施例的结构示意图。

图3是本发明提供的绝缘检测系统的采样处理电路的另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步清楚、完整的说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

如图1所示，是本发明提供的绝缘检测系统的一个实施例的结构示意图。

V+是高压直流输出的正极，V-是高压直流输出的负极。GND为参考地，其代表大地或机壳地。电阻R_H是高压直流输出的正极对GND的等效绝缘电阻，电阻R_L是高压直流输出的负极对GND的等效绝缘电阻。

本实施例提供的绝缘检测系统包括电阻R1、电阻R2、电阻Rs、可控电压源Us、电压跟随器电路和采样处理电路。

其中，电阻R1、电阻R2和电阻Rs均为阻值可动态可控的电阻。具体实施时，电阻R1、电阻R2和电阻Rs的阻值的调节，可通过带开关的电阻阵列等方式来实现。

电阻R1的第一端连接高压直流输出的正极V+，电阻R1的第二端连接电阻R2的第一端，电阻R2的第二端连接高压直流输出的负极V-。

可控电压源Us的负极连接参考地GND，可控电压源Us的正极连接电阻Rs的第一端，电阻Rs的第二端连接电阻R1的第二端。

电阻Rs两端的电势差信号传输至电压跟随器电路的电压输入端，电压跟随器电路的电压输出端连接采样处理电路。

在本发明的一个优选的实施方式中，电压跟随器电路包括运算放大器A1。如图1所示，运算放大器A1的同相输入端3连接电阻Rs的第二端，运算放大器A1的反相输入端2与运算放大器A1的输出端3连接。即运算放大器A1被配置成电压跟随器方式，其输入电压是电阻Rs两端的电势差信号，其输出电压Vout被传输至采样处理电路。

如图2所示，是本发明提供的绝缘检测系统的采样处理电路的一个实施例的结构示意图。

本实施例提供的采样处理电路包括滤波调理电路21、模数转换电路22和微处理器电路23。具体的，运算放大器A1的输出端连接滤波调理电路21的输入端，滤波调理电路21的输出端连接模数转换电路22的模拟信号输入端，模数转换电路22的数字信号输出端连接微处理器电路23。

如图3所示，是本发明提供的绝缘检测系统的采样处理电路的另一个实施例的结构示意图。

本实施例提供的采样处理电路包括滤波调理电路31和内置有模数转换器的微处理器32。具体的，运算放大器A1的输出端连接滤波调理电路31的输入端，滤波调理电路31的输出端连接微处理器32。

本发明提供的绝缘检测系统能够对高压直流系统的绝缘状况进行检测，且检测精度高，下面对本发明绝缘检测系统的工作原理进行详细说明：

在具体实施当中，根据系统应用要求动态控制调整电阻R1和电阻R2的阻值，使电阻R1和电阻R2的阻值分别比等效绝缘电阻R_H和等效绝缘电阻R_L的阻值稍大；然后动态控制调整电阻Rs的阻值，使之与电阻R1和电阻R2的阻值在数量级上接近，同时确保电阻Rs两端的电势差信号在模数转换电路的最大有效量程范围内；电阻Rs两端的电势差信号依次通过电压跟随器和滤波调理电路后，输出到模数转换电路进行采样。通过多次动态调配电阻R1、电阻R2和电阻Rs三者的阻值，将测得的电势差信号代入电路模型方程式，从而计算出等效绝缘电阻R_H的阻值、等效绝缘电阻R_L的阻值以及高压直流的电压值。

相对于现有技术，本发明提供的绝缘检测系统具有如下有益效果：

（1）绝缘检测系统在测量过程中通过动态控制和调配各个可控电阻的阻值，使得电阻R1、电阻R2、电阻Rs、等效绝缘电阻R_H和等效绝缘电阻R_L的电阻值在数量级十分接近，从而降低由于电阻精度、ADC采样精度而导致的检测误差，提高绝缘检测精度；电阻Rs两端的电势差信号的最大化可以大幅降低对后级ADC采样单元的高精度要求，同时增大了信噪比，减小了干扰信号对检测精度的影响。

（2）绝缘检测系统通过动态控制和调配各个可控电阻的阻值，增大绝缘检测系统的输入阻抗，能够降低绝缘检测系统对高压直流系统自身绝缘特性的影响。

（3）绝缘检测系统还能实现在无高压直流输出状态下的绝缘电阻检测，进一步提高了绝缘检测系统的实用性和安全性。

（4）本绝缘检测系统在检测高压直流系统的绝缘电阻的同时，还能检测出高压直流电压值，实现了绝缘检测功能与电压检测功能的一体化，大大降低了物料成本。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (4)

1.一种绝缘检测系统，其特征在于，包括电阻R1、电阻R2、电阻Rs、可控电压源Us、电压跟随器电路和采样处理电路；

电阻R1、电阻R2和电阻Rs均为阻值可动态可控的电阻；

电阻R1的第一端连接高压直流输出的正极，电阻R1的第二端连接电阻R2的第一端，电阻R2的第二端连接高压直流输出的负极；

可控电压源Us的负极连接参考地GND，可控电压源Us的正极连接电阻Rs的第一端，电阻Rs的第二端连接电阻R1的第二端；

电阻Rs两端的电势差信号传输至电压跟随器电路的电压输入端，电压跟随器电路的电压输出端连接采样处理电路。

2.根据权利要求1所述的绝缘检测系统，其特征在于，所述电压跟随器电路包括运算放大器A1；

所述运算放大器A1的同相输入端连接所述电阻Rs的第二端，所述运算放大器A1的反相输入端与所述运算放大器A1的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的绝缘检测系统，其特征在于，所述采样处理电路包括滤波调理电路、模数转换电路和微处理器电路；

所述运算放大器A1的输出端连接所述滤波调理电路的输入端，所述滤波调理电路的输出端连接所述模数转换电路的模拟信号输入端，所述模数转换电路的数字信号输出端连接所述微处理器电路。

4.根据权利要求2所述的绝缘检测系统，其特征在于，所述采样处理电路包括滤波调理电路和内置有模数转换器的微处理器；

所述运算放大器A1的输出端连接所述滤波调理电路的输入端，所述滤波调理电路的输出端连接所述微处理器。

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