CN103163381A - 一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法、装置及电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法、装置及电路，涉及电力电子绝缘阻抗检测技术领域。其中，所述太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法，包括：获取硬件配置信息以及预置信息，进行数据初始化；启动定时器；如果所述定时器满足所述预置信息，则获取采样电压；根据所述硬件配置信息与所述采样电压，获取所述太阳能极板对地绝缘阻抗。采用本发明不但可以简化太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法的复杂度，简化检测电路，还可以降低太阳能极板对地绝缘阻抗的检测电路的制造成本。

Description

一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法、装置及电路

技术领域

本发明涉及电力电子绝缘阻抗检测技术领域，尤其涉及一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法、装置及电路。

背景技术

通常太阳能需要通过逆变器转换成交流并到电网上，太阳能电池方阵可以通过变压器连接，也可以不经过变压器直接连接，即所谓的无变压器隔离。变压器可以位于逆变器和电网之间。无变压器设计在改善总效率和降低成本的应用场合已经成为一个趋势，被越来越多采纳。

但是，配有无变压器逆变器的直流系统将通过逆变器电子元件进行接地(例如：经电网零线)，因此为了防止电网通过太阳能极板接地漏电，要求无变压器逆变器隔离的太阳能逆变系统需要在并网前检测太阳能极板对地绝缘阻抗。

在实现上述太阳能极板对地绝缘阻抗的检测过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

现有的太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法较为复杂，检测电路繁琐，从而使得整个检测方法及电路制造成本较高。

发明内容

本发明的实施例提供一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法、装置及电路。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法，该方法包括：

获取硬件配置信息以及预置信息，进行数据初始化；

启动定时器；

如果所述定时器满足所述预置信息，则获取采样电压；

根据所述硬件配置信息与所述采样电压，获取所述太阳能极板对地绝缘阻抗。

一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测装置，该装置包括：

初始化单元，用于获取硬件配置信息以及预置信息，进行数据初始化；

定时单元，用于启动定时器；

采样单元，用于如果所述定时器满足所述预置信息，则获取采样电压；

阻抗获取单元，用于根据所述硬件配置信息与所述采样电压，获取所述太阳能极板对地绝缘阻抗。

一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测电路，该电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、采样电阻R3和第一继电器K1第二继电器K2；

所述第一电阻R1一端与第一继电器K1一端相连；另一端与所述太阳能极板正极端相连；

所述第一电阻R2一端分别与所述第一继电器K1另一端，所述第二继电器K2相连；另一端与所述采样电阻R3一端相连；

所述采样电阻R3另一端与所述太阳能极板负极端相连；

所述第二继电器K2另一端接地。

本发明实施例提供的一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法、装置及电路，通过获取所述太阳能极板对地绝缘阻抗的检测电路的硬件配置信息以及预置信息，进行数据初始化；启动定时器；如果所述定时器满足所述预置信息，则获取采样电压；根据所述硬件配置信息与所述采样电压，获取所述太阳能极板对地绝缘阻抗。采用本发明不但可以简化太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法的复杂度，简化检测电路，还可以降低太阳能极板对地绝缘阻抗的检测电路的制造成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测装置结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法的具体实现流程图；

图4为本发明实施例提供的一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测电路图；

图5为本发明实施例提供的当第一继电器K1断开，第二继电器K2闭合时，一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测电路图；

图6为本发明实施例提供的当第一继电器K1闭合，第二继电器K2闭合时，一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测电路图；；

图7为本发明实施例提供的当第一继电器K1闭合，第二继电器K2断开时，一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例提供的一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法、装置及电路进行详细描述。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法流程图；

101：获取硬件配置信息以及预置信息，进行数据初始化；

102：启动定时器；

103：如果所述定时器满足所述预置信息，则获取采样电压；

104：根据所述硬件配置信息与所述采样电压，获取所述太阳能极板对地绝缘阻抗。

如图2所示，为本发明实施例提供的一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测装置结构示意图；该装置包括：

初始化单元201，用于获取硬件配置信息以及预置信息，进行数据初始化；

定时单元202，用于启动定时器；

采样单元203，用于如果所述定时器满足所述预置信息，则获取采样电压；

阻抗获取单元204，用于根据所述硬件配置信息与所述采样电压，获取所述太阳能极板对地绝缘阻抗。

需要注意的是，所述预置信息包括：第一预置时间，第二预置时间和第三预置时间；所述采样单元203，包括：

判断子单元，用于判断所述定时器是否达到第一预置时间；

控制子单元，用于如果所述定时器达到预置时间，控制第一继电器K1断开，第二继电器闭合；

采样子单元，用于获取采样电阻两端采样电压Vs1；

所述判断子单元，用于判断所述定时器是否达到第二预置时间；

所述控制子单元，用于如果所述定时器达到预置时间，控制第一继电器K1闭合；

所述采样子单元，用于获取采样电阻两端采样电压Vs2；

所述判断子单元，用于判断所述定时器是否达到第三预置时间；

所述控制子单元，用于如果所述定时器达到预置时间，控制第一继电器K1闭合，第二继电器断开；

所述采样子单元，用于获取采样电阻两端采样电压Vs3。

以上所述阻抗获取单元204，用于根据所述获取的硬件配置信息以及所述采样电压Vs1、Vs2、Vs3，获取所述太阳能极板对地绝缘阻抗。

所述硬件配置信息包括：第一电阻阻抗值R1、第二电阻阻抗值R2、采样电阻阻抗值R3。

如图3所示，为本发明实施例提供的一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法的具体实现流程图；该实施例设第一预设时间，第二预置时间和第三预置时间都为500ms；以下所述定时器可以采用同一个定时器进行500ms定时，例如：当所述定时器启动后，第一个500ms可以视为第一预设时间，第二个500ms可以视为第二预设时间，第三个500ms可以视为第三预设时间。所述定时器按照500ms进行往复计时。以下为具体的太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法：

301：获取硬件配置信息以及预置信息，进行数据初始化；所述预置信息包括：第一预置时间，第二预置时间和第三预置时间；所述硬件配置信息包括：第一电阻阻抗值R1、第二电阻阻抗值R2、采样电阻阻抗值R3。

302：启动定时器；

303：如果所述定时器满足所述预置信息，则获取采样电压；其中，所述预置信息为定时器的预置定时时间，本实施例预置定时时间为500ms。

该步骤具体如下：

S1：判断所述定时器是否达到第一预置时间；

S2：如果所述定时器达到预置时间，控制第一继电器K1断开，第二继电器K2闭合；具体的操作为：MCU设置IO口输出低电平控制第一继电器K1断开，设置IO口输出高电平控制第二继电器K2吸合；

S3：获取采样电阻两端采样电压Vs1；具体的采样过程为：启动AD转换器，获取采样电阻R3两端的电压Vs1；

需要注意的是，在该步骤S3进行采样前，还可以增加一步：

判断所述定时器是否达到500ms；如果达到500ms，则再进行采样。

S4：判断所述定时器是否达到第二预置时间；

S5：如果所述定时器达到预置时间，控制第一继电器K1闭合；具体的控制过程为：MCU设置IO口输出高电平，控制第一继电器K1吸合；

S6：获取采样电阻两端采样电压Vs2；具体的采样过程为：启动AD转换器，获取采样电阻R3两端的电压Vs2；

需要注意的是，在该步骤S6进行采样前，还可以增加一步：

判断所述定时器是否达到500ms；如果达到500ms，则再进行采样。

S7：判断所述定时器是否达到第三预置时间；具体的控制过程为：MCU设置IO口输出低电平，控制第二继电器K2断开；

S8：如果所述定时器达到预置时间，控制第一继电器K1闭合，第二继电器断开；

S9：获取采样电阻两端采样电压Vs3；具体的采样过程为：启动AD转换器，获取采样电阻R3两端的电压Vs3。

需要注意的是，在该步骤S9进行采样前，还可以增加一步：

判断所述定时器是否达到500ms；如果达到500ms，则再进行采样。

304：根据所述硬件配置信息与所述采样电压，获取所述太阳能极板对地绝缘阻抗。该步骤具体为：根据所述获取的硬件配置信息以及所述采样电压Vs1、Vs2、Vs3，获取所述太阳能极板对地绝缘阻抗。

如图4所示，为本发明实施例提供的一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测电路图；所述太阳能极板对地绝缘阻抗的检测电路，包括：第一电阻R1、第二电阻R2、采样电阻R 3和第一继电器K1第二继电器K2；

所述第一电阻R1一端与第一继电器K1一端相连；另一端与所述太阳能极板正极端相连；

所述第一电阻R2一端分别与所述第一继电器K1另一端，所述第二继电器K2相连；另一端与所述采样电阻R3一端相连；

所述采样电阻R3另一端与所述太阳能极板负极端相连；

所述第二继电器K2另一端接地。

需要注意的是，所述采样电阻R3的阻值远远小于所述第一电阻的阻值和所述第二电阻的阻值，所述采样电阻R3的阻值与所述太阳能极板对地的绝缘阻抗的阈值大小相近。所述第一继电器K1和第二继电器K2是受控的常开继电器，其触点间加强绝缘。

本发明的实现方式是，将电路接入太阳能电池组极板的正极Vbat+和负极Vbat-两端，采用MCU控制继电器K1和K2按不同的组合进行吸合和断开，同时MCU在K1和K2的不同开关状态下，检测采样电阻R3两端的电位Vs，然后，获取到所述太阳能电池极板正端对地的等效阻抗Rp和负端对地的等效阻抗Rn的大小。

本发明获取太阳能极板绝缘阻抗的方法：

①K1断开，k2闭合的情况下，通过采样电阻R3检测采样电压Vs1；

②K1闭合，k2闭合的状态下，通过采样电阻R3检测采样电压Vs2；

③K1闭合，k2断开的状态下，通过采样电阻R3检测采样电压Vs3；通过Vs1、Vs2、Vs3、R1、R2、R3的大小，计算出太阳能电池极板组的正极和负极对地的等效阻抗。

需要注意的是，本发明实施例中MCU可以为数字单片机或数字DSP。

本发明的具体实施方式如下：

1.MCU控制IO口输出低电平，使继电器K1断开；MCU控制IO口输出高电平，使继电器K2闭合，等效电路如图2所示，从图中可得：

$\frac{\mathrm{Vs}1}{R3}+\frac{\mathrm{Vs}1(R2+R3)}{R3*\mathrm{Rn}}=\frac{V}{\mathrm{Rp}}-\frac{\mathrm{Vs}1(R2+R3)}{R3*\mathrm{Rp}}$ ①

2.MCU控制IO口输出高电平，使继电器K1、K2闭合，等效电路如图4所示，从图中可得：

$\frac{\mathrm{Vs}2}{R3}+\frac{\mathrm{Vs}2(R2+R3)}{R3*\mathrm{Rn}}=\frac{V}{\mathrm{Rp}//\mathrm{Rn}}-\frac{\mathrm{Vs}2(R2+R3)}{R3*(\mathrm{Rp}//\mathrm{Rn})}$ ②

3.MCU控制IO口输出高电平，使继电器K1闭合；MCU控制IO口输出低电平，使继电器K2断开，等效电路图如图6所示，同时假设R3＝R，R1＝R2＝KR，从图中可得：

$\mathrm{Vs}3=\frac{V}{2k+1}$ ③

4.把R3＝R，R1＝R2＝KR带入①②，联立①②，得

$\mathrm{Rp}=[\frac{\mathrm{Vs}3}{\mathrm{Vs}1}*\frac{V-\mathrm{Vs}1(k+1)}{V-\mathrm{Vs}2(k+1)}-1]*\mathrm{kR}$ ④

5.把③代入④得：

$\mathrm{Rp}=\frac{(2k+1)*\frac{\mathrm{Vs}3}{\mathrm{Vs}1}-(2k+1)*\frac{\mathrm{Vs}3}{\mathrm{Vs}2}}{(2k+1)*\frac{\mathrm{Vs}3}{\mathrm{Vs}2}-(k+1)}*\mathrm{kR}$

$\mathrm{Rp}=\frac{\frac{\mathrm{Vs}3}{\mathrm{Vs}1}-\frac{\mathrm{Vs}3}{\mathrm{Vs}2}}{\frac{\mathrm{Vs}3}{\mathrm{Vs}2}-\frac{k+1}{2k+1}}*\mathrm{kR}$ $(\frac{\mathrm{Vs}3}{\mathrm{Vs}2}>\frac{k+1}{2k+1})$ 则可得到Rp

利用Vs2求Rn。

设：m1＝Rp//R1＝Rp//kR，m2＝(k+1)R//Rn

则 $\mathrm{Vm}=V\frac{m2}{m1+m2}$ ⑤

Vm＝Vs2(k+1)    ⑥

1.联立⑤⑥得

$m2=m1*\frac{k+1}{\frac{\mathrm{Vs}3}{\mathrm{Vs}2}(2k+1)-(k+1)}=m1*\frac{k+1}{\frac{\mathrm{Vs}3}{\mathrm{Vs}2}\frac{(2k+1)}{k+1}-1}$ ⑦

把m2＝(k+1)R//Rn带入⑦中求得Rn。

通过上述计算即可得到太阳能极板对地绝缘阻抗。

本发明太阳能极板对地绝缘阻抗的检测电路可以检测直流电路对地绝缘阻抗大小，为设备能否正常运行提供信息，从而可以保障设备能够安全运行。

本发明太阳能极板对地绝缘阻抗的检测电路设计简单，实现起来简单容易，通过3个电阻两个继电器组成。通过MCU控制继电器，同时检测采样电阻两端的电位，即可获取到太阳能电池极板正极和负极两端对地的绝缘阻抗。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：(方法的步骤)，所述的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法，其特征在于，包括：

获取硬件配置信息以及预置信息，进行数据初始化；

启动定时器；

如果所述定时器满足所述预置信息，则获取采样电压；

根据所述硬件配置信息与所述采样电压，获取所述太阳能极板对地绝缘阻抗。

2.根据权利要求1所述的太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法，其特征在于，所述预置信息包括：第一预置时间，第二预置时间和第三预置时间；所述如果所述定时器满足所述预置信息，则获取采样电压步骤，包括：

判断所述定时器是否达到第一预置时间；

如果所述定时器达到预置时间，控制第一继电器K1断开，第二继电器K2闭合；

获取采样电阻两端采样电压Vs1；

判断所述定时器是否达到第二预置时间；

如果所述定时器达到预置时间，控制第一继电器K1闭合；

获取采样电阻两端采样电压Vs2；

判断所述定时器是否达到第三预置时间；

如果所述定时器达到预置时间，控制第一继电器K1闭合，第二继电器K2断开；

获取采样电阻两端采样电压Vs3；

所述根据所述硬件配置信息与所述采样电压，获取所述太阳能极板对地绝缘阻抗的步骤为：

根据所述获取的硬件配置信息以及所述采样电压Vs1、Vs2、Vs3，获取所述太阳能极板对地绝缘阻抗。

3.根据权利要求2所述的太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法，其特征在于，所述获取采样电阻两端采样电压Vs1或者所述获取采样电阻两端采样电压Vs2、或者所述获取采样电阻两端采样电压Vs3步骤之前，还包括：

判断所述定时器满足预置信息；

如果满足预置信息，则再进行所述采样步骤。

4.根据权利要求3所述的太阳能极板对地绝缘阻抗的检测方法，其特征在于，所述硬件配置信息包括：第一电阻阻抗值R1、第二电阻阻抗值R2、采样电阻阻抗值R3。

5.一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测装置，其特征在于，包括：

初始化单元，用于获取硬件配置信息以及预置信息，进行数据初始化；

定时单元，用于启动定时器；

采样单元，用于如果所述定时器满足所述预置信息，则获取采样电压；

阻抗获取单元，用于根据所述硬件配置信息与所述采样电压，获取所述太阳能极板对地绝缘阻抗。

6.根据权利要求5所述的太阳能极板对地绝缘阻抗的检测装置，其特征在于，所述预置信息包括：第一预置时间，第二预置时间和第三预置时间；所述采样单元，包括：

判断子单元，用于判断所述定时器是否达到第一预置时间；

控制子单元，用于如果所述定时器达到预置时间，控制第一继电器K1断开，第二继电器K2闭合；

采样子单元，用于获取采样电阻两端采样电压Vs1；

所述判断子单元，用于判断所述定时器是否达到第二预置时间；

所述控制子单元，用于如果所述定时器达到预置时间，控制第一继电器K1闭合；

所述采样子单元，用于获取采样电阻两端采样电压Vs2；

所述判断子单元，用于判断所述定时器是否达到第三预置时间；

所述控制子单元，用于如果所述定时器达到预置时间，控制第一继电器K1闭合，第二继电器K2断开；

所述采样子单元，用于获取采样电阻两端采样电压Vs3。

7.根据权利要求6所述的太阳能极板对地绝缘阻抗的检测装置，其特征在于，所述阻抗获取单元，用于根据所述获取的硬件配置信息以及所述采样电压Vs1、Vs2、Vs3，获取所述太阳能极板对地绝缘阻抗。

8.一种太阳能极板对地绝缘阻抗的检测电路，其特征在于，包括：第一电阻R1、第二电阻R2、采样电阻R3和第一继电器K1第二继电器K2；

所述第一电阻R1一端与第一继电器K1一端相连；另一端与所述太阳能极板正极端相连；

所述第一电阻R2一端分别与所述第一继电器K1另一端，所述第二继电器K2相连；另一端与所述采样电阻R3一端相连；

所述采样电阻R3另一端与所述太阳能极板负极端相连；

所述第二继电器K2另一端接地。

9.根据权利要求8所述的太阳能极板对地绝缘阻抗的检测电路，其特征在于，所述采样电阻R3的阻值远远小于所述第一电阻的阻值和所述第二电阻的阻值，所述采样电阻R3的阻值与所述太阳能极板对地的绝缘阻抗的阈值大小相近。

10.根据权利要求9所述的太阳能极板对地绝缘阻抗的检测电路，其特征在于，所述第一继电器K1和第二继电器K2是受控的常开继电器，其触点间加强绝缘。

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