CN103645383B - 逆变器的对地绝缘电阻的检测电路 - Google Patents

逆变器的对地绝缘电阻的检测电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种逆变器的对地绝缘电阻的检测电路，连接于直流电源的正极和负极之间；对地绝缘电阻分为两个；其一端分别与正极和负极连接，另一端均接地；检测电路包括：第一电阻，其一端与正极连接，另一端与大地连接；第三电阻，其一端与负极连接；第二电阻，其一端与第三电阻的另一端连接，另一端与大地连接；第六电阻，其一端与正极连接；第七电阻，其一端与第六电阻的另一端连接，另一端与负极连接；检测调整电路和数据处理电路，与第二电阻和第三电阻的连接点以及第六电阻和第七电阻的连接点连接，分别获取第一和第二采样电压。本发明能节约逆变器的计算资源，减弱对检测精度的要求；同时能检测到直流对地绝缘异常，避免不必要的经济损失。

Description

逆变器的对地绝缘电阻的检测电路
技术领域
本发明涉及一种电阻检测电路，具体来说，本发明涉及一种逆变器的对地绝缘电阻的检测电路。
背景技术
目前，逆变器的直流输入端对地绝缘电阻的检测，通常采用的方式请参考图1所示，图1为现有技术中的一种逆变器的直流输入端对地绝缘电阻的检测电路示意图。其中，R+为光伏电池（未图示）的正极PV+的对地绝缘电阻，R-为光伏电池的负极PV-的对地绝缘电阻。光伏电池的正极PV+与大地之间、光伏电池的负极PV-与大地之间连接有第一至第六给定电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6。
其中，第四给定电阻R4的一端连接一开关T1，该开关T1接收一来自检测调整电路101的开关控制信号进行开合。当通过检测第四给定电阻R4接入和不接入两种状态下接入检测调整电路101和数据处理电路102的一第一采样电压U1和一第二采样电压Upv，再结合第一至第六给定电阻R1、R2、R3、R4、R5和R6，通过联立方程，可计算出正极PV+的对地绝缘电阻R+和负极PV-的对地绝缘电阻R-的数值。
但是，当逆变器计算能力有限或者检测精度有限时，就需要使用计算能力更为强大的芯片，精度更高的检测电路。因为在某些特定的情况下，第一采样电压U1的值会非常小，此时要联立方程，计算出两个对地绝缘电阻R+和R-的数值，就对检测精度提出了很高的要求。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是提供一种逆变器的对地绝缘电阻的检测电路，能够节约逆变器的计算资源，减弱对检测精度的要求。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种逆变器的对地绝缘电阻的检测电路，能够检测到直流对地绝缘异常，采取后续的保护措施后可以避免不必要的经济损失。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种逆变器的对地绝缘电阻的检测电路，连接于一直流电源的正极和负极之间；所述对地绝缘电阻包括一第一对地绝缘电阻和一第二对地绝缘电阻；所述第一对地绝缘电阻的一端与所述正极相连接，另一端与大地相连接；所述第二对地绝缘电阻的一端与所述负极相连接，另一端与大地相连接；
所述检测电路包括：
第一给定电阻，其一端与所述正极相连接，另一端与大地相连接；
第三给定电阻，其一端与所述负极相连接；
第二给定电阻，其一端与所述第三给定电阻的另一端相连接，另一端与大地相连接；
第六给定电阻，其一端与所述正极相连接；
第七给定电阻，其一端与所述第六给定电阻的另一端相连接，另一端与所述负极相连接；
检测调整电路和数据处理电路，与所述第二给定电阻和所述第三给定电阻的连接点以及所述第六给定电阻和所述第七给定电阻的连接点相连接，分别获取一第一采样电压和一第二采样电压。
可选地，所述检测电路还包括：
减耗开关，连接于所述第三给定电阻和大地之间，接收所述检测调整电路向其提供的一减耗开关控制信号，用以在所述逆变器启动后自动断开，减少工作时的功耗。
可选地，所述检测电路还包括：
第五给定电阻，其一端与所述负极相连接，另一端与大地相连接。
可选地，所述检测电路还包括：
第四给定电阻，其一端与所述正极相连接；
第二开关，其一端与所述第四给定电阻的另一端相连接，另一端与大地相连接；
第一开关，其一端与所述负极相连接；
第五给定电阻，其一端与所述第一开关的另一端相连接，另一端与大地相连接；
其中，所述检测调整电路又分别向所述第一开关和所述第二开关提供一第一开关控制信号和一第二开关控制信号，用以控制所述第一开关和所述第二开关的开合。
可选地，当所述检测调整电路检测到的所述第一对地绝缘电阻和/或所述第二对地绝缘电阻减小到一设定阈值时，判定所述逆变器的直流输入侧存在绝缘故障。
可选地，所述阈值是由所述第二采样电压的范围所决定。
可选地，所述直流电源为光伏电池。
可选地，所述数据处理电路是由微控制单元（MCU）来实现的。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供了一种逆变器的对地绝缘电阻的检查保护方式，它不需要通过计算得到两个对地绝缘电阻R+和R-来判断是否对地绝缘电阻超过了给定阈值，而只需要通过在第一开关T1关闭而第二开关T2开通，和第一开关T1开通而第二开关T2关闭这两种状态检测第二采样电压Upv和第一采样电压U1的值，即可判断对地绝缘电阻是否超过了给定阈值，从而节约了逆变器的计算资源，减弱了对检测精度的要求。
本发明由于节约了逆变器的计算资源，减弱了对检测精度的要求，从而节约了成本，同时能够检测到直流对地绝缘异常，采取后续的保护措施后可以避免不必要的经济损失。
附图说明
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
图1为现有技术中的一种逆变器的直流输入端对地绝缘电阻的检测电路示意图；
图2为本发明一个实施例的逆变器的直流输入端对地绝缘电阻的检测电路示意图；
图3为本发明另一个实施例的逆变器的直流输入端对地绝缘电阻的检测电路示意图；
图4为本发明又一个实施例的逆变器的直流输入端对地绝缘电阻的检测电路示意图；
图5为本发明再一个实施例的逆变器的直流输入端对地绝缘电阻的检测电路示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
图2为本发明一个实施例的逆变器的直流输入端对地绝缘电阻的检测电路示意图。如图2所示，该检测电路连接于一直流电源（如光伏电池）的正极PV+和负极PV-之间。对地绝缘电阻可以分为第一对地绝缘电阻R+和第二对地绝缘电阻R-。第一对地绝缘电阻R+的一端与正极PV+相连接，另一端与大地相连接。第二对地绝缘电阻R-的一端与负极PV-相连接，另一端与大地相连接。
该检测电路主要包括：第一给定电阻R1、第二给定电阻R2、第三给定电阻R3、第四给定电阻R4、第五给定电阻R5、第六给定电阻R6、第七给定电阻R7、检测调整电路201和数据处理电路202。其中，第一给定电阻R1的一端与直流电源的正极PV+相连接，另一端与大地（Earth）相连接。第三给定电阻R3的一端与直流电源的负极PV-相连接。第二给定电阻R2的一端与第三给定电阻R3的另一端相连接，另一端与大地相连接。第四给定电阻R4和第六给定电阻R6的一端与正极PV+相连接。第二开关T2的一端与第四给定电阻R4的另一端相连接，另一端与大地相连接。第一开关T1的一端与负极PV-相连接。第五给定电阻R5的一端与第一开关T1的另一端相连接，另一端与大地相连接。第七给定电阻R7的一端与第六给定电阻R6的另一端相连接，另一端与负极PV-相连接。检测调整电路201和数据处理电路202作为一个总的电路模块，与第二给定电阻R2和第三给定电阻R3的连接点以及第六给定电阻R6和第七给定电阻R7的连接点相连接，分别获取一第一采样电压U1和一第二采样电压Upv。其中，该检测调整电路201又分别向第一开关T1和第二开关T2提供一第一开关控制信号和一第二开关控制信号，用以控制第一开关T1和第二开关T2的开合。另外，该数据处理电路可以是由微控制单元（MCU）来实现的。
如上表所示，其为采用本发明的检测电路对对地绝缘电阻进行检查保护的一个具体实施例，下面详细描述之。
其中，当检测调整电路检测到第二采样电压Upv时：在状态一的第二故障电阻R-为无穷大同时第一故障电阻R+也为无穷大时（当第一对地绝缘电阻R+和第二对地绝缘电阻R-的数值变得小于一设定阈值R0时，即逆变器的直流输入侧出现绝缘故障时，第一对地绝缘电阻R+和第二对地绝缘电阻R-就随之变成第一故障电阻R+和第二故障电阻R-，下同），第一采样电压U1为第一数值U10；在状态一的第二故障电阻R-为设定阈值R0（第一故障电阻R+为无穷大）时，第一采样电压U1为第二数值U11；当第二故障电阻R-小于设定阈值R0时，第一采样电压U1的值会小于第二数值U11。为了确保在发生对地绝缘故障时一定能检测到故障，适当的考虑检测误差后，取一定余量DU，这样在检测调整电路检测到第一采样电压U1小于U11+DU（=Uref1）时，可以判定第二故障电阻R-已经小于设定阈值R0，从而判定逆变器的直流输入侧存在绝缘故障。
上表中其他三种情况同理。在状态一的第一故障电阻R+为设定阈值R0（第二故障电阻R-为无穷大）时，第一采样电压U1为第三数值U12；当第一故障电阻R+大于设定阈值R0时，第一采样电压U1的值会大于第三数值U12。为了确保在发生对地绝缘故障时一定能检测到故障，适当的考虑检测误差后，取一定余量DU，这样在检测调整电路检测到第一采样电压U1大于U12+DU（=Uref2）时，可以判定第一故障电阻R+已经小于设定阈值R0，从而判定逆变器的直流输入侧存在绝缘故障。
设定阈值R0由第二采样电压Upv的电压范围所决定，比如对于第二采样电压Upv为22V～55V的情况，该设定阈值R0的数值为1.62kΩ。
同理，当检测调整电路检测到第二采样电压Upv（直流输入电压）的其他值后，同样可以得到类似如上的一张表格，也同样可以在不同状态下同样判断出对地绝缘故障。
当检测调整电路和数据处理电路中的模数采样电路的允许输入门限电压有变动时，可以适当调整第一至第七给定电阻R1～R7的电阻值，以适应模数采样电路的允许输入门限电压。
与背景技术中提到的现有技术比较，本发明的核心改进点是不需要通过联立方程计算得到第一对地绝缘电阻R+和第二对地绝缘电阻R-同时不需要采用高精度的采样电路，只需要通过在第一开关T1关闭而第二开关T2开通，和第一开关T1开通而第二开关T2关闭这两种状态检测第二采样电压Upv和第一采样电压U1的值，即可判断对地绝缘电阻是否超过了给定值，从而节约了逆变器的计算资源，减弱了对检测精度的要求。
在某些对精度要求不是很高的情况下，甚至可以只使用上述状态一或者状态二中的一种进行判别。
只使用状态一检测时，可以不使用第一开关T1和第五给定电阻R5，并将图2中第一给定电阻R1和第四给定电阻R4合并为一个电阻（等同于第二开关T2直接用导线代替）。图3为本发明另一个实施例的逆变器的直流输入端对地绝缘电阻的检测电路示意图（只使用状态一检测）。
如图3所示，该检测电路主要包括：第一给定电阻R1、第二给定电阻R2、第三给定电阻R3、第六给定电阻R6、第七给定电阻R7、检测调整电路201和数据处理电路202。其中，第一给定电阻R1的一端与直流电源的正极PV+相连接，另一端与大地（Earth）相连接。第三给定电阻R3的一端与直流电源的负极PV-相连接。第二给定电阻R2的一端与第三给定电阻R3的另一端相连接，另一端与大地相连接。第六给定电阻R6的一端与正极PV+相连接。第七给定电阻R7的一端与第六给定电阻R6的另一端相连接，另一端与负极PV-相连接。检测调整电路201和数据处理电路202作为一个总的电路模块，与第二给定电阻R2和第三给定电阻R3的连接点以及第六给定电阻R6和第七给定电阻R7的连接点相连接，分别获取一第一采样电压U1和一第二采样电压Upv。
只使用状态二检测时，可以不使用第二开关T2和第四给定电阻R4，并将第一开关T1直接用导线代替，即将第五给定电阻R5直接并联在第二给定电阻R2和第三给定电阻R3串联的支路上。图4为本发明又一个实施例的逆变器的直流输入端对地绝缘电阻的检测电路示意图（只使用状态二检测）。
如图4所示，该检测电路在图3所示的只使用状态一检测的电路基础上还包括一第五给定电阻R5，其一端与负极PV-相连接，另一端与大地相连接。
另外，为了降低逆变器工作时的功耗，可以在图3所示的只使用状态一检测的电路基础上在第三给定电阻R3和直流电源的负极PV-之间增加开关，用来减少工作时的功耗（逆变器工作时开关断开）。图5为本发明再一个实施例的逆变器的直流输入端对地绝缘电阻的检测电路示意图（降低逆变器工作时的功耗）。
如图5所示，该检测电路在图3的基础上还包括一减耗开关T0，连接于第三给定电阻R3和大地之间，接收检测调整电路201向其提供的一减耗开关控制信号，用以在逆变器启动后自动断开，减少工作时的功耗。
综上所述，本发明提供了一种逆变器的对地绝缘电阻的检查保护方式，它不需要通过计算得到两个对地绝缘电阻R+和R-来判断是否对地绝缘电阻超过了给定阈值，而只需要通过在第一开关T1关闭而第二开关T2开通，和第一开关T1开通而第二开关T2关闭这两种状态检测第二采样电压Upv和第一采样电压U1的值，即可判断对地绝缘电阻是否超过了给定阈值，从而节约了逆变器的计算资源，减弱了对检测精度的要求。
本发明由于节约了逆变器的计算资源，减弱了对检测精度的要求，从而节约了成本，同时能够检测到直流对地绝缘异常，采取后续的保护措施后可以避免不必要的经济损失。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种逆变器的对地绝缘电阻的检测电路，连接于一直流电源的正极(PV+)和负极(PV-)之间；所述对地绝缘电阻包括第一对地绝缘电阻(R+)和第二对地绝缘电阻(R-)；所述第一对地绝缘电阻(R+)的一端与所述正极(PV+)相连接，另一端与大地相连接；所述第二对地绝缘电阻(R-)的一端与所述负极(PV-)相连接，另一端与大地相连接；
所述检测电路包括：
第一给定电阻(R1)，其一端与所述正极(PV+)相连接，另一端与大地相连接；
第三给定电阻(R3)，其一端与所述负极(PV-)相连接；
第二给定电阻(R2)，其一端与所述第三给定电阻(R3)的另一端相连接，另一端与大地相连接；
第六给定电阻(R6)，其一端与所述正极(PV+)相连接；
第七给定电阻(R7)，其一端与所述第六给定电阻(R6)的另一端相连接，另一端与所述负极(PV-)相连接；
检测调整电路(201)和数据处理电路(202)，与所述第二给定电阻(R2)和所述第三给定电阻(R3)的连接点以及所述第六给定电阻(R6)和所述第七给定电阻(R7)的连接点相连接，分别获取一第一采样电压(U1)和一第二采样电压(Upv)；
第四给定电阻(R4)，其一端与所述正极(PV+)相连接；
第二开关(T2)，其一端与所述第四给定电阻(R4)的另一端相连接，另一端与大地相连接；
第一开关(T1)，其一端与所述负极(PV-)相连接；
第五给定电阻(R5)，其一端与所述第一开关(T1)的另一端相连接，另一端与大地相连接；
其中，在所述第一开关(T1)关闭而所述第二开关(T2)开通，和所述第一开关(T1)开通而所述第二开关(T2)关闭这两种状态下检测所述第二采样电压(Upv)和所述第一采样电压(U1)的值。
2.根据权利要求1所述的对地绝缘电阻的检测电路，其特征在于，所述检测电路还包括：
减耗开关(T0)，连接于所述第三给定电阻(R3)和大地之间，接收所述检测调整电路(201)向其提供的一减耗开关控制信号，用以在所述逆变器启动后自动断开，减少工作时的功耗。
3.根据权利要求1所述的对地绝缘电阻的检测电路，其特征在于，所述检测调整电路(201)又分别向所述第一开关(T1)和所述第二开关(T2)提供一第一开关控制信号和一第二开关控制信号，用以控制所述第一开关(T1)和所述第二开关(T2)的开合。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的对地绝缘电阻的检测电路，其特征在于，当所述检测调整电路(201)检测到的所述第一对地绝缘电阻(R+)和/或所述第二对地绝缘电阻(R-)减小到一设定阈值时，判定所述逆变器的直流输入侧存在绝缘故障。
5.根据权利要求4所述的对地绝缘电阻的检测电路，其特征在于，所述阈值是由所述第二采样电压(Upv)的范围所决定。
6.根据权利要求1所述的对地绝缘电阻的检测电路，其特征在于，所述直流电源为光伏电池。
7.根据权利要求1所述的对地绝缘电阻的检测电路，其特征在于，所述数据处理电路是由MCU来实现的。
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Applicant after: Zhejiang Yuneng Technology Co., Ltd.

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Denomination of invention: Detection circuit for insulation resistors to ground of inverter

Effective date of registration: 20190402

Granted publication date: 20160504

Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd Jiaxing science and Technology Branch

Pledgor: Zhejiang Yuneng Technology Co., Ltd.

Registration number: 2019330000091

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Patentee after: Yuneng Technology Co., Ltd

Address before: 314050 No. 1 Asia Pacific Road, South Lake District, Zhejiang

Patentee before: Zhejiang Yuneng Technology Co.,Ltd.

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