CN103105537B - 电池板对地绝缘阻抗检测电路及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池板对地绝缘阻抗检测电路，包括：分压支路，用于连接在电池板的正极（PV＋）与电池板的负极（PV-）之间，分压支路包括串联的第一电阻（R₁）、第四电阻（R₄）和第二控制开关，第二控制开关通过开关状态切换使待测电极与大地（PE）连接或断开，并根据待测电极与大地的连接，形成多个不同的连接组合；电压检测单元（11），用于根据每个不同的连接组合，依次输出多个采样电压。本申请通过在正、负极阻抗上分别并联电阻，形成分压支路，并在控制开关的控制下形成不同的连接组合，输出多个采样电压，可计算正负极对地绝缘阻抗，并能解决当电池一极对地阻抗无穷大时，无法求出另一极对地阻抗的问题。

Description

电池板对地绝缘阻抗检测电路及方法

技术领域

本申请涉及光伏电池技术，尤其涉及一种电池板对地绝缘阻抗检测电路及方法。

背景技术

在光伏逆变器技术中，光伏电池板安装在室外，电池板周围环境的变化会影响光伏电池板正极和负极对地绝缘阻抗，因此，根据目前大多数光伏逆变器并网的技术标准，要求光伏逆变器在并网前先检测电池板正负极对地绝缘阻抗，再根据检测到的阻抗值和标准要求的最低阻抗相比较，判断光伏电池板对地绝缘阻抗是否满足安全并网要求，例如在CQC认证中要求电池板正负极对地绝缘阻抗：X≥V_maxpv/30mA。

目前光伏逆变器电池板正负极对地绝缘阻抗的检测方法一般还是通过外加一个电阻以及一个开关，通过改变开关状态检测到不同的电压值，再通过流过一个点支路电流和为零的原理来计算出电池板正负极对地阻抗。如图1所示，图中X₁和X₂分别是太阳能电池板正极对地和负极对地绝缘阻抗，通过外加一个已知电阻R，以及一个开关S，开关在闭合和断开时分别检测负极对地电压U_x和U_y，可以列两个方程：

$\frac{U_{\mathrm{pv}}-U_x}{X_1}+\frac{U_{\mathrm{pv}}-U_x}{R}-\frac{U_x}{X_2}=0---\left(1\right)$

$\frac{U_{\mathrm{pv}}-U_y}{X_1}-\frac{U_y}{X_2}=0---\left(2\right)$

其中U_pv已知，联立两个方程可以求出Z_x和Z_y。

理论上光伏电池板正极和负极对地绝缘阻抗从零到无穷大都有可能。但是上述方法有个缺点，即当没有外加电阻的一极对地阻抗无穷大时，无法求出另一极对地阻抗。当一极阻抗无穷大时，很显然满足CQC认证要求，但此时根据一般的电路是无法求出另一极对地绝缘阻抗的，也就无法判断光伏电池板对地绝缘阻抗是否满足安全并网要求。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种电池板对地绝缘阻抗检测电路及方法。

根据本申请的第一方面，提出了一种电池板对地绝缘阻抗检测电路，其特征在于，包括：

分压支路，所述分压支路用于连接在电池板的正极与电池板的负极之间，所述分压支路包括串联的第一电阻、第四电阻和第二控制开关，第一电阻和第四电阻的中间节点连接到大地，第一电阻的另一端用于耦合到电池板的正极，第四电阻的另一端用于耦合到电池板的负极，第二控制开关通过开关状态切换使待测电极与大地连接或断开，并根据待测电极与大地的连接，形成多个不同的连接组合，所述待测电极为电池板的电池板的正极或电池板的负极；

电压检测单元，包括第一支路、第二支路和第三支路，第一支路的输入端连接第一电阻的另一端，第二支路的输入端连接第四电阻的另一端，第三支路的输入端连接第一电阻与第四电阻的中间节点，所述电压检测单元用于根据每个不同的连接组合，依次输出采样电压。

根据本申请的第二方面，提出了一种电池板对地绝缘阻抗检测方法，其特征在于，利用上述的电池板对地绝缘阻抗检测电路来检测所述对地绝缘阻抗，所述检测方法包括以下步骤：

利用控制开关多次控制待测电极与大地的连接，并根据控制待测电极与大地的连接，形成多个不同的连接组合，所述待测电极为电池板的电池板的正极或电池板的负极；

根据每个不同的连接组合，依次输出采样电压；

根据依次输出的采样电压，计算出电池板对地绝缘阻抗值。

本申请通过在电池板的正、负极阻抗上分别并联电阻，形成分压支路，并在控制开关的控制下，形成多个不同的连接组合，根据每个不同的连接组合依次输出采样电压，可以计算出正负极对地绝缘阻抗，并能解决当电池一极对地阻抗无穷大时，无法求出另一极对地阻抗的问题。

附图说明

图1为现有技术中的一种电池板对地绝缘阻抗检测电路；

图2为本申请实施例1的电池板对地绝缘阻抗检测电路的具体结构示意图；

图3为实施例1中的电池板对地绝缘阻抗检测电路中电压检测单元的另外一种连接示意图；

图4为本申请实施例1的电池板对地绝缘阻抗检测方法的步骤图示；

图5为本申请实施例2的电池板对地绝缘阻抗检测电路的原理框图。

具体实施方式

本申请的设计思路为：通过在电池板的正极和大地之间增设一分压支路，包括电阻R₁电阻R₄，和一控制开关K2；通过开关状态切换使待测电极与大地连接或断开，并根据待测电极与大地的连接，形成多个不同的连接组合，此待测电极为电池板的电池板的正极或电池板的负极；根据每个不同的连接组合，依次输出采样电压，然后根据基尔霍夫定律求出电池板对地绝缘阻抗的值。

其中，电池板正极对地电压或者负极电压的输出，是通过电压检测单元输出的，这里的电压检测单元的输出可以是直接输出（通过程序来指令相关的硬件输出或者利用电压表直接输出），也可以是通过电压检测单元中的控制电路间接输出。

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

首先将本申请中的一些术语加以说明：

阻抗，包括电阻和电抗，电抗又分为容抗和感抗。一般阻抗是个复数，电阻和电抗分别构成复数的实部和虚部。电池板正负极对地绝缘阻抗可能是个纯电阻值，也可能具有感抗或者容抗。

基尔霍夫定律，又称节点电流定律，其内容是，电路中任一个节点上，在任一时刻，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。本申请正是结合基尔霍夫定律计算得到的电池板对地绝缘阻抗值。

实施例1：

请参考图2，所示为本申请实施例1的电池板对地绝缘阻抗检测电路的具体结构示意图。其中，电池板具有一个正极PV＋、负极PV-、正极绝缘阻抗X₁和负极绝缘阻抗X₂，本实施例的电池板对地绝缘阻抗检测电路包括：分压支路、第一继电器K₁和电压检测单元11，其中分压支路连接在电池板的正极（PV＋）与电池板的负极（PV-）之间，分压支路包括串联的第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃、第四电阻R₄和第二继电器K₂。

其中，第一电阻R₁和第四电阻R₄的中间节点连接到大地PE，第一电阻R₁的另一端耦合到电池板的正极PV＋，第四电阻R₄的另一端耦合到电池板的负极PV-，第二继电器K₂连接在第四电阻R₄与电池板的负极PV-之间，用于多次控制电池板的负极PV-与大地的连接，并根据控制电池板的负极PV-与大地的连接，形成多个不同的连接组合,在其它实施例中，控制开关K₂也可以连接在第一电阻R₁与大地PE之间，用于多次控制电池板的正极PV＋与大地的连接，并根据控制电池板的正极PV＋与大地的连接，形成多个不同的连接组合。

电压检测单元11包括第一支路、第二支路和第三支路，第一支路的输入端连接在第一电阻R₁与电池板的正极PV＋之间，第二支路的输入端连接在第四电阻R₄与电池板的负极PV-之间，第三支路的输入端用于连接大地PE。

进一步的，分压支路中的第二电阻R₂串接在电池板的正极PV＋与和第一电阻R₁之间，电压检测单元11的第一支路的输入端连接第一电阻R₁和第二电阻R₂的中间节点设为点P₁，第三电阻R₃串接在第四电阻R₄和电池板的负极PV-之间，电压检测单元11的第二支路的输入端连接第三电阻R₃和第四电阻R₄的中间节点设为点P₂，第三支路的输出端连接第一电阻R₁和第三电阻R₃的中间节点设为点P₃，第二控制开关串接在池板的负极PV-与第三电阻R₃之间

在具体的应用实例中，请参考图2，电压检测单元11包括还放大器U₁、第五电阻R₅、第六电阻R₆、第七电阻R₇、第八电阻R₈、第九电阻R₉、第三继电器K₃和第四继电器K₄，第三继电器K₃和第四继电器K₄为双刀单掷开关，第一支路包括第五电阻R₅，第三支路包括第六电阻R₆，第二支路包括第七电阻R₇，第五电阻R₅连接在第一支路的输入端和放大器U₁的同相输入端V_i1之间，第六电阻R₆连接在第三支路的输入端和放大器U₁的同相输入端V_i1或反相输入端V_i2之间，第七电阻R₇连接在第二支路的输入端和放大器U₁的反相输入端V_i2之间，第三继电器K₃通过开关切换，将第一支路与放大器U₁的同相输入端V_i1连接或断开，和将第三支路与放大器U₁的反相输入端V_i2连接或断开，具体的，第三继电器K₃的第一组开关连接在第五电阻R₅与放大器U₁的同相输入端V_i1之间，第三继电器K₃的第二组开关连接在第六电阻R₆与放大器U₁的反相输入端V_i2之间；第四继电器通过开关切换，将第三支路与放大器U₁的同相输入端V_i1连接或断开，和将第二支路与放大器U₁的反相输入端V_i2连接或断开，具体的，第四继电器K₄的第一组开关连接在第六电阻R₆与放大器U₁的同相输入端V_i1之间，第四继电器K₄的第二组开关连接在第七电阻R₇与放大器U₁的反相输入端V_i2之间。

在其它的实施方式中，如图3所示，还可将第三继电器K₃的第一组开关连接第一支路的输入端与第五电阻R₅之间，第五电阻R₅的另一端连接放大器U₁的同相输入端V_i1，同时将第四继电器K₄的第二组开关连接在第二支路的输入端与第七电阻R₇之间，第七电阻R₇的另一端连接放大器U₁的反相输入端V_i2。

此外，为了放大器U₁能正常的工作，第八电阻R₈连接在放大器U₁的同相输入端V_i1与输出端V_O之间，第九电阻R₉连接在放大器U₁的反相输入端V_i2与虚拟地之间。

为了便于对比，本实施例中将第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃和第四电阻R₄的阻值满足：第二电阻R₂与第三电阻R₃相等，第一电阻R₁与第四电阻R₄相等，且R₁–R₄最好选取千欧以上的电阻。当然，在其它实施例中，也可以灵活选取R₁–R₄的阻值。

在其它实施例中，也可以省去第二电阻R₂、第三电阻R₃和第一继电器K₁。

通过以上连接，可输出多个联合表征电池板正极对地绝缘阻抗X₁和负极对地绝缘阻抗X₂的测量电压V_O。在其它实施例中，当然也可以通过其他的连接方式来控制正负极的连接情况。

另外，为了在不检测正负极对地阻抗值时，不至于使电池板正极PV+通过R₁和R₂连接在一起，从而导致电池板正极PV+对地一直有额外的漏电流。本实例还添加了第五继电器K₅，第五继电器K₅的一端连接大地PE，另一端连接在第二电阻R₂与第三电阻R₃的公共连接点P₃上。但是由于本实施例中R₁和R₂阻抗总和很大，因此这个漏电流很小，所以去掉K₅对于整个运行没有太大影响。

由于继电器具有物理隔离的作用，可以省去以PV-为参考地的隔离电源或者隔离光耦，因此本实施例的所有控制开关都优选为继电器。在其它实施例中，也可选用其它类型的开关。

在本实施例中，第一继电器K₁、第二继电器K₂、第三继电器K₃、第四继电器K₄和第五继电器K₅（以下分别简称为K₁、K₂、K₃、K₄和K₅）初始化均断开，后续可按如下时序进行采样：

1）合上K₃、K₅，断开K₁、K₂、K₄，假设通过采样检测到输出端V_O的电压为V_O1，

根据串联电路分压定律，PV+对地电压根据基尔霍夫定律可列式： $\frac{V_{\mathrm{pv}}-V_{\mathrm{pv}+}1}{X_2}=\frac{V_{\mathrm{pv}+}1}{X1}+\frac{V_{\mathrm{pv}+}1}{R_1+R_2},$ 即：

$\frac{V_{\mathrm{pv}}-V_{O1}\×\frac{R_5}{R_8}\×\frac{R_1+R_2}{R_2}}{X_2}=\frac{V_{O1}\×\frac{R_5}{R_8}\×\frac{R_1+R_2}{R_2}}{X1}+\frac{V_{O1}\×\frac{R_5}{R_8}\×\frac{R_1+R_2}{R_2}}{R_1+R_2}---\left(1\right)$

其中V_pv是光伏逆变器本身采样到的太阳能电池板电压，由于测试方阵绝缘阻抗一般都是在开机前测试的，这几个步骤所用时间很短，所以无论继电器K₁-K₅的关断情况如何，我们都可以认为V_PV是相等的。故以下步骤中均用V_PV来表示电池正负极极板间的电压。

另外，V_O1可表示为:

$V_{O1}=V_{\mathrm{PV}}*\frac{X_1//(R_1+R_2)}{X_2+X_1//(R_1+R_2)}*\frac{R_2}{R_1+R_2}*\frac{R_8}{R_5}---\left(2\right)$

其中X₁//(R₁+R₂)表示R₁与R₂串联后再与X₁并联后的阻值。

2）合上K₂、K₃、K₅，断开K₁、K₄，假设通过采样检测V_O的电压为V_O2，

则PV+对地电压根据基尔霍夫定律可列式：

$\frac{V_{\mathrm{pv}}-V_{02}\×\frac{R_5}{R_8}\×\frac{R_1+R_2}{R_2}}{X2}+\frac{V_{\mathrm{pv}}-V_{02}\×\frac{R_5}{R_8}\×\frac{R_1+R_2}{R_2}}{R_3+R_4}=\frac{V_{02}\×\frac{R_5}{R_8}\×\frac{R_1+R_2}{R_2}}{X_1}+\frac{V_{02}\×\frac{R_5}{R_8}\×\frac{R_1+R_2}{R_2}}{R_1+R_2}---\left(3\right)$

V_O2可表示为:

$V_{02}=V_{\mathrm{PV}}*\frac{X_1//(R_1+R_2)}{X_2//(R_3+R_4)+X_1//(R_1+R_1)}*\frac{R_2}{R_1+R_2}*\frac{R_8}{R_5}---\left(4\right)$

其中（1）、（2）、（3）和（4）式中，V_PV与V_O1、V_O2的值均已知，并代入R₁-R₅的值，在实际操作中，正极阻抗X1和负极阻抗X2为固定的值，存在两种情况：

A：若所采样到的V_O1≠V_O2，则联立（1）和（3）式，即可计算出正极阻抗X₁和负极阻抗X₂；

B：若所采样到的V_O1＝V_O2，则联立（1）和（3）式后，计算得到的正极阻抗X1和负极阻抗X₂均为0，此时，又分三种情况：

B1：X₁=X₂＝0，此时表现为Vpv为0；

B2：X₁很小，而X₂很大，此时X₁//(R₁+R₂)≈X₁，表现为V_O1＝V_O2＝0，这种情况无法求出X₁的值的；

B3：X₁//(R₁+R₂)≈X₁、X₂//(R₃+R₄)≈X₂，而且X₁=X₂时，正极阻抗X1和负极阻抗X2的值都很小，（2）和（4）式可化为：

$V_{O1}=V_{\mathrm{PV}}*\frac{X_1}{X_2+X_1}*\frac{R_2}{R_1+R_2}*\frac{R_8}{R_5}---\left(5\right)$

$V_{O2}=V_{\mathrm{PV}}*\frac{X_1}{X_2+X_1}*\frac{R_2}{R_1+R_2}*\frac{R_8}{R_5}---\left(6\right)$

这种情况下，也是无法求出正极阻抗X1和负极阻抗X2的值的。

对于第二种情况B2，由于采样精度的关系，采样到的V_O1和V_O2的值为0，可能存在误差，且此时无法求出X₁的值；

因此，需要在采样正极对地电压的基础上增加检测PV-对地电压的采样。具体采样的实现通过：

3）合上K₂、K₄、K₅，断开K₁、K₃，假设通过采样检测到V_O的电压为V₀₃，

则PV-对地电压根据基尔霍夫定律可列式：

$\frac{V_{\mathrm{pv}}-V_{\mathrm{pv}-}1}{X_1}+\frac{V_{\mathrm{pv}}-V_{\mathrm{pv}-}1}{R_1+R_2}=\frac{V_{\mathrm{pv}-}1}{X_2}+\frac{V_{\mathrm{pv}-}1}{R_3+R_4}---\left(7\right)$ 即：

$\frac{V_{\mathrm{pv}}-V_{03}\×\frac{R_6}{R_8}\×\frac{R_3+R_4}{R_3}}{X_1}+\frac{V_{\mathrm{pv}}-V_{03}\×\frac{R_6}{R_8}\×\frac{R_3+R_4}{R_3}}{R_1+R_2}=\frac{V_{03}\×\frac{R_6}{R_8}\×\frac{R_3+R_4}{R_3}}{X_2}+\frac{V_{03}\×\frac{R_6}{R_8}\×\frac{R_3+R_4}{R_3}}{R_3+R_4}---\left(8\right)$

另外，VO3可表示为:

$V_{03}=V_{\mathrm{PV}}\×\frac{X_2//(R_3+R_4)}{X_2//(R_3+R_4)+X_1//(R_1+R_2)}\×\frac{R_3}{R_3+R_4}\×\frac{R_8}{R_6}---\left(9\right)$

联立（1）、（8）式，由于R₁=R₄，R₂=R₃，R₅=R₆,对比（4）、（9）式，在实际操作中，也存在两种情况：

C1：当V_O2≠V_O3，即可通过联立（1）、（8）式求出正极阻抗X₁和负极阻抗X₂的值。一方面，通过另增开关组合排除了因为采样误差而误认为X₁=X₂＝0这一错误结果；另一方面，可以在一极阻抗无穷大时，顺利的求出另一极阻抗，而问题的解决是从采样发现V_O1≈V_O2开始分析的。本实施例中此种情况对应的是X₁很小，而X₂无穷大，可以求出X₁的大小。

C2：当V_O2＝V_O3，对比（4）、（9）式，有X₁=X₂，而前提条件是X₁//(R₁+R₂)≈X₁，故X₂//(R₃+R₄)≈X₂，（2）、（4）和（9）可以写成：

$V_{O1}\≈V_{O2}\≈V_{O3}=V_{\mathrm{PV}}\×\frac{X_2}{X_2+X_1}\×\frac{R_3}{R_3+R_4}\×\frac{R_8}{R_6}---\left(10\right)$

此时，正极阻抗X₁和负极阻抗X₂的值都很小，亦无法求出X₁和X₂的值，也就是第三种情况B3。

因此，需继续增设以下步骤：

4）合上K₁、K₃、K₅，断开K₂、K₄，假设通过采样检测到V_O的电压为V_O4，

则PV+对地电压根据基尔霍夫定律可列式：

$\frac{V_{\mathrm{pv}}-V_{O4}\×\frac{R_6}{R_8}}{X2}=\frac{V_{O4}\×\frac{R_6}{R_8}}{X1}+\frac{V_{O4}\×\frac{R_6}{R_8}}{R_2}---\left(11\right)$

然后，合上开关K₁、K₂、K₄和K₅，断开K₃，假设通过采样检测到V_O的电压为V_O5，则PV-对地电压根据基尔霍夫定律可列式：

$\frac{V_{\mathrm{pv}}-V_{O5}\×\frac{R_6}{R_8}\×\frac{R_3+R_4}{R_3}}{X_1}+\frac{V_{\mathrm{pv}}-V_{O5}\×\frac{R_6}{R_8}\×\frac{R_3+R_4}{R_3}}{R_2}=\frac{V_{O5}\×\frac{R_6}{R_8}\×\frac{R_3+R_4}{R_3}}{X_2}+\frac{V_{O5}\×\frac{R_6}{R_8}\×\frac{R_3+R_4}{R_3}}{R_3+R_4}---\left(12\right)$

联立（11）与（12）式，即可求出正极阻抗X₁和负极阻抗X₂的值。

因此，在步骤4中，解决了当正极阻抗X₁和负极阻抗X₂的值均很小的问题，而问题的解决是从采样得到V_O1≈V_O2≈V_O3开始分析的。

如图4所示，以上步骤可以概括为：

步骤S11：闭合第三继电器K₃、第五继电器K₅，断开第一继电器K₁、第二继电器K₂和第四继电器K₄，由输出端V_O输出第一采样电压V_O1，并根据第一采样电压V_O1计算出电池板的正极PV＋对地的第一输出电压V_pv+1；闭合控制开关K₂、第三继电器K₃和第五继电器K₅，断开第一继电器K₁、第四继电器K₄，再次由输出端V_O输出第二采样电压V_O2；

步骤S12：比较第一采样电压V_O1和第二采样电压V_O2的值，如果第一采样电压V_O1和第二采样电压V_O2的值不相等，则利用基尔霍夫定律计算出电池板对地绝缘阻抗值，如果第一采样电压V_O1和第二采样电压V_O2相等，转步骤S13；

步骤S13：继续闭合控制开关K₂、第四继电器K₄和第五继电器K₅，断开第一继电器K₁和第三继电器K₃，由输出端V_O输出第三采样电压V_O3；

步骤S14：比较第二采样电压V_O2和第三采样电压V_O3的值，如果第二采样电压V_O2和第三采样电压V_O3的值不相等，则转步骤S16，如果相等，则转步骤S15；

步骤S15：闭合第一继电器K₁、第三继电器K₃、第五继电器K₅，断开第二继电器K₂、第四继电器K₄，由输出端V_O输出第四采样电压V_O4；然后闭合第一继电器K₁、第二继电器K₂、第四继电器K₄和第五继电器K₅，断开第三继电器K₃，由输出端V_O输出第五采样电压V_O5，根据第四采样电压V_O4和第五采样电压V_O5，利用基尔霍夫定律计算出电池板对地绝缘阻抗值；

步骤S16：利用基尔霍夫定律计算出电池板对地绝缘阻抗值。

通过以上步骤S11、S12、S13、S14和S16，不仅可以求出一般情况下的正极阻抗X₁和负极阻抗X₂的值，还可以解决正极阻抗X₁和负极阻抗X₂的值中有一个为无穷大，而使另外一个阻抗值无法求出的问题；通过步骤S14和S15，可以解决正极阻抗X₁和负极阻抗X₂的值均很小的问题，另外本实施例还通过不同的开关组合采样多个电压，避免了只采样一次或者两次电压时的采样电压差别很小甚至相等的情况，也就进一步提高了测量精度。

当计算出电池板正负极对地绝缘阻抗后，可根据检测到的阻抗值和标准要求的最低阻抗相比较，判断出光伏电池板对地绝缘阻抗是否满足安全并网要求。

本实施例中，对于电压检测单元11而言，如图2所示，由电路分析可知，放大器U₁与第三继电器K₃、第四继电器K₄的作用其实是起到一个间接测量点P₁与大地PE间的电压，点P₂与大地PE间的电压的作用，简言之，起到的是电压表的作用。当闭合K₃，断开K₄，放大器U₁放大输出点P₁与大地PE间的电压；当闭合K₄，断开K₃，放大器U₁放大输出点P₂与大地PE间的电压。此处放大器U₁将点P₁与大地PE间的电压，点P₂与大地PE间的电压放大，也即是说将多个直接测量的电压转换成多个采样电压，通过测量放大器U₁输出端的电压可间接得到点P₁与大地PE间的电压，点P₂与大地PE间的电压，再进一步求出正极对地绝缘阻抗X₁和负极对地绝缘阻抗X₂。本实施例通过继电器K₃与K₄轮流工作来检测正负两极对地电压，避免了因正负极和地通过模拟信号连接在一起而造成的相互影响。因此，在其它实施例中，也可以不采用放大器，而选择其它的电压检测电路间接的来测量正负极对地电压。

另外，在理论上继电器K₁-K₄的关断情况会有2⁴=16种组合，因此，在其它实施例中，还可以改变继电器K₁-K₄的关断情况，根据其它的连接组合求出在以上特殊情况下的正极阻抗X₁和负极阻抗X₂的值。

此外，对于图2的电路图，还可以把第一继电器K₁并联在R₄两端，也可以实现同样的检测结果。

通过本申请的电池板对地绝缘阻抗检测方法，不仅可以求出一般情况下的电池板正负极对地绝缘阻抗的值，还可以求出当电池极板中有一极的阻抗无穷大时另一极的阻抗的值的问题，甚至还可以求出在一些极端情况下，即两极阻抗都很小时两极阻抗的值的问题。能够简单而全面的检测出电池板对地绝缘阻抗是否满足并网要求。

实施例2：

请参考图5，所示为本申请实施例2的电池板对地绝缘阻抗检测电路的原理框图。其中，电池板具有一个正极PV＋、负极PV-、正极绝缘阻抗X₁和负极绝缘阻抗X₂，本实施例中的电池板对地绝缘阻抗检测电路包括:分压支路和电压检测单元11，其中分压支路包括：串联的第一电阻R₁、第四电阻R₄和第二继电器，第一电阻R₁和第四电阻R₄的中间节点连接到大地PE，第一电阻R₁的另一端耦合到电池板的正极PV＋，第四电阻R₄的另一端耦合到电池板的负极PV-。

为了方便对比，本实施例中第四电阻R₄与第一电阻R₁的阻值相等，且都为千欧以上，在其它实施例中，两者的阻值也可以不相等。当然，在其它实施例中，还可以增设其它的电阻。

其中，第二继电器K₂连接在第四电阻R₄与电池板的负极PV-之间，用于多次控制电池板的负极PV-与大地的连接，并根据控制电池板的负极PV-与大地的连接，形成多个不同的连接组合,在其它实施例中，控制开关K₂也可以连接在第一电阻R₁与大地PE之间。

电压检测单元11，包括第一支路、第二支路和第三支路，第一支路的输入端连接在第一电阻（R₁）与电池板的正极（PV＋）之间，第二支路的输入端连接在第四电阻（R₄）与电池板的负极（PV-）之间，第三支路的输入端用于连接大地（PE），所述电压检测单元（11）用于根据每个不同的连接组合，依次输出采样电压。

本实施例中的电压检测单元11用于直接输出第一电阻R1或者第四电阻R4两端的电压。本领域技术人员应当理解，这种直接输出的方式可以是电压表直接输出，也可以通过程序来指令相关的硬件完成；另外，在其它实施例中，电压检测单元也可以采用实施例1中的电压检测单元，可以实现与本实施例相同的目的。

本实施例的检测方法可以概括为：利用第二控制开关多次控制待测电极与大地的连接，并根据待测电极与大地的连接，形成多个不同的连接组合，此待测电极为电池板的电池板的正极（PV＋）或电池板的负极（PV-）；

根据每个不同的连接组合，依次输出采样电压；

根据依次输出的采样电压，计算出电池板对地绝缘阻抗值。

具体的检测方法为，先分别断开和闭合控制开关K₂，依次输出第一电阻R₁两端的采样电压V_pv+11和V_pv+12，则根据基尔霍夫定律可列式：

$\frac{V_{\mathrm{pv}}-V_{\mathrm{pv}+}11}{X_2}=\frac{V_{\mathrm{pv}+}11}{X1}+\frac{V_{\mathrm{pv}+}11}{R_1}---\left(111\right)$

$\frac{V_{\mathrm{pv}}-V_{\mathrm{pv}+}12}{X_2//R_4}=\frac{V_{\mathrm{pv}+}12}{X1}+\frac{V_{\mathrm{pv}+}12}{R_1}---\left(112\right)$

其中，V_pv是光伏逆变器本身采样到的太阳能电池板电压，由于测试方阵绝缘阻抗一般都是在开机前测试的，这几个步骤所用时间很短，所以无论继电器K₂的关断情况如何，我们都可以认为V_PV是相等的。故以下步骤中均用V_PV来表示电池正负极极板间的电压。

理论上，

$V_{\mathrm{pv}+}11=V_{\mathrm{PV}}\×\frac{X_1//R_1}{X_2+X_1//R_1}---\left(113\right)$

$V_{\mathrm{pv}+}12=V_{\mathrm{PV}}\×\frac{X_1//R_1}{X_2//R_4+X_1//R_1}---\left(114\right)$

然后根据输出的两个采样电压V_pv+11和V_pv+12计算出电池板对地绝缘阻抗正极阻抗X₁和负极阻抗X₂。

与实施例类似，在测试过程中，可能存在一种情况：计算得出的正极阻抗X₁和负极阻抗X₂中有一个阻抗为无穷大，而无法求出另一个阻抗，或者X₂无穷小时，无法求出正极阻抗X₁和负极阻抗X₂，很显然为无穷大的一极阻抗本身就满足CQC认证标准或其它标准，故其阻抗值不必计算。此时可以继续闭合控制开关K₂，输出第四电阻R₄两端的采样电压V_pv+13，最后通过先前测得V_pv+13计算出另一个阻抗值。

其中， $V_{\mathrm{pv}+}13=V_{\mathrm{PV}}\×\frac{X_2//R_4}{X_2//R_4+X_1//R_1}---\left(115\right)$

联立（114）和（115），即可求出正极阻抗X₁和负极阻抗X₂的值。

以上分析过程与实施例1大体相同，在此毋庸赘述。

本实施例中由于可以通过控制开关对电路的控制，形成多个不同的连接组合，并依次输出的每个测量电压，可以解决在正负极阻抗中有一个为无穷大时无法求出另一极对地阻抗的问题，相比于实施例1，本实施例无法解决当正负极对地绝缘阻抗都很小的问题。

此外，本领域的技术人员应当理解，实现本申请上述实施方法中的全部或者部分步骤（例如电压值的输出、对继电器的控制、阻抗值的计算等）是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，这些程序可以存储于一种计算机可读存储介质，例如只读存储器、磁盘或者光盘中。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (9)

1.一种电池板对地绝缘阻抗检测电路，其特征在于，包括：

分压支路，所述分压支路用于连接在电池板的正极(PV+)与电池板的负极(PV-)之间，所述分压支路包括串联的第一电阻(R₁)、第四电阻(R₄)和第二控制开关，第一电阻(R₁)和第四电阻(R₄)的中间节点连接到大地(PE)，第一电阻(R₁)的另一端用于耦合到电池板的正极(PV+)，第四电阻(R₄)的另一端用于耦合到电池板的负极(PV-)，第二控制开关通过开关状态切换使待测电极与大地(PE)连接或断开，并根据待测电极与大地的连接，形成多个不同的连接组合，所述待测电极为电池板的正极(PV+)或电池板的负极(PV-)；

电压检测单元(11)，包括第一支路、第二支路和第三支路，第一支路的输入端连接第一电阻(R₁)的另一端，第二支路的输入端连接第四电阻(R₄)的另一端，第三支路的输入端连接第一电阻(R₁)与第四电阻(R₄)的中间节点，所述电压检测单元(11)用于根据每个不同的连接组合，依次输出采样电压；

所述电压检测单元(11)还包括放大器(U₁)、第三控制开关和第四控制开关，所述第三控制开关和第四控制开关为双刀单掷开关，所述第一支路包括第五电阻(R₅)，第三支路包括第六电阻(R₆)，第二支路包括第七电阻(R₇)，所述第五电阻(R₅)连接在第一支路的输入端和放大器(U₁)的同相输入端(V_i1)之间，所述第六电阻(R₆)连接在第三支路的输入端和放大器(U₁)的同相输入端(V_i1)或反相输入端(V_i2)之间，所述第七电阻(R₇)连接在第二支路的输入端和所述放大器(U₁)的反相输入端(V_i2)之间，所述第三控制开关通过开关切换，将第一支路与放大器(U₁)的同相输入端(V_i1)连接或断开，和将第三支路与放大器(U₁)的反相输入端(V_i2)连接或断开；第四控制开关通过开关切换，将第三支路与放大器(U₁)的同相输入端(V_i1)连接或断开，和将第二支路与放大器(U₁)的反相输入端(V_i2)连接或断开。

2.如权利要求1所述的电池板对地绝缘阻抗检测电路，其特征在于，所述分压支路还包括第二电阻(R₂)和第三电阻(R₃)，所述第二电阻(R₂)用于串接在电池板的正极(PV+)与和第一电阻(R₁)的另一端之间，所述电压检测单元(11)的第一支路的输入端连接第一电阻(R₁)和第二电阻(R₂)的中间节点，所述第三电阻(R₃)用于串接在第四电阻(R₄)的另一端和电池板的负极(PV-)之间，电压检测单元(11)的第二支路的输入端连接第三电阻(R₃)和第四电阻(R₄)的中间节点，所述第二控制开关串接在所述电池板的负极(PV-)与第三电阻(R₃)之间。

3.如权利要求2所述的电池板对地绝缘阻抗检测电路，其特征在于，还包括第一控制开关，所述第一控制开关并联在所述第二电阻(R₂)的两端。

4.如权利要求2或3所述的电池板对地绝缘阻抗检测电路，其特征在于，所述第二电阻(R₂)与第三电阻(R₃)的阻值相等，第一电阻(R₁)与第四电阻(R₄)的阻值相等，所述第五电阻(R₅)、第六电阻(R₆)与第七电阻(R₇)的阻值相等。

5.如权利要求4所述的电池板对地绝缘阻抗检测电路，其特征在于，还包括第五控制开关，所述第五控制开关的一端连接所述大地(PE)，另一端连接在所述第一电阻(R₁)与第四电阻(R₄)的中间节点上。

6.如权利要求5的电池板对地绝缘阻抗检测电路，其特征在于，所述第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、第四控制开关和第五控制开关分别为第一继电器(K₄)、第二继电器(K₂)、第三继电器(K₃)、第四继电器(K₄)和第五继电器(K₅)。

7.一种电池板对地绝缘阻抗检测方法，其特征在于，利用如权利要求1所述的电池板对地绝缘阻抗检测电路来检测所述电池板对地绝缘阻抗，所述检测方法包括以下步骤：

利用第二控制开关多次控制待测电极与大地的连接，并根据待测电极与大地的连接，形成多个不同的连接组合，所述待测电极为电池板的正极(PV+)或电池板的负极(PV-)；

根据每个不同的连接组合，依次输出采样电压；

根据依次输出的采样电压，计算出电池板对地绝缘阻抗值。

8.一种电池板对地绝缘阻抗检测方法，其特征在于，利用如权利要求6所述的电池板对地绝缘阻抗检测电路来检测所述电池板对地绝缘阻抗，所述检测方法包括以下步骤：

步骤S11：闭合第三继电器(K₃)、第五继电器(K₅)，断开第一继电器(K₁)、第二继电器(K₂)和第四继电器(K₄)，由输出端(V_O)输出第一采样电压(V_O1)；闭合第二继电器(K₂)、第三继电器(K₃)和第五继电器(K₅)，断开第一继电器(K₁)、第四继电器(K₄)，由输出端(V_O)输出第二采样电压(V_O2)；

步骤S12：比较第一采样电压(V_O1)和第二采样电压(V_O2)的值，如果第一采样电压(V_O1)和第二采样电压(V_O2)的值不相等，则利用基尔霍夫定律计算出电池板对地绝缘阻抗值，如果第一采样电压(V_O1)和第二采样电压(V_O2)相等，转步骤S13；

步骤S13：继续闭合第二继电器(K₂)、第四继电器(K₄)和第五继电器(K₅)，断开第一继电器(K₁)和第三继电器(K₃)，由输出端(V_O)输出第三采样电压(V_O3)；

步骤S16：利用基尔霍夫定律计算出电池板对地绝缘阻抗值。

9.如权利要求8所述的电池板对地绝缘阻抗检测方法，其特征在于，在步骤S13后还包括，

步骤S14：比较第二采样电压(V_O2)和第三采样电压(V_O3)的值，如果第二采样电压(V_O2)和第三采样电压(V_O3)的值不相等，则转步骤S15；如果相等，则转步骤S16；

步骤S15：闭合第一继电器(K₁)、第三继电器(K₃)、第五继电器(K₅)，断开第二继电器(K₂)、第四继电器(K₄)，由输出端(V_O)输出第四采样电压(V_O4)；然后闭合第一继电器(K₁)、第二继电器(K₂)、第四继电器(K₄)和第五继电器(K₅)，断开第三继电器(K₃)，由输出端(V_O)输出第五采样电压(V_O5)，根据第四采样电压(V_O4)和第五采样电压(V_O5)，利用基尔霍夫定律计算出电池板对地绝缘阻抗值。