CN106645963B - 绝缘电阻检测电路及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绝缘电阻检测电路及其检测方法。绝缘电阻检测电路可包括：正母线对地电压采样电路，被配置为对正母线对地电压进行采样；正母线对地电压放大电路，被配置为对采样的正母线对地电压进行放大，其中，正母线对地电压放大电路包括第一一级放大电路和第一二级放大电路；负母线对地电压采样电路，被配置为对负母线对地电压进行采样；负母线对地电压放大电路，被配置为对采样的负母线对地电压进行放大，其中，负母线对地电压放大电路包括第二一级放大电路和第二二级放大电路；状态切换电路，被配置为切换正母线与接地点、负母线与接地点以及大地与接地点之间的连接，以使所述绝缘电阻检测电路处于不同的工作状态。
Description
技术领域
本发明构思的示例实施例涉及一种绝缘电阻检测电路及其检测方法。
背景技术
在光伏逆变器并网运行之前，需要检测直流输入侧对地绝缘电阻，绝缘电阻低不仅威胁着现场技术人员的安全，而且会严重影响太阳能电池板的使用寿命。因此，绝缘电阻检测是光伏逆变器必不可少的一项功能。
目前，绝缘电阻检测电路通常采用平衡电桥的原理。平衡电桥法只能检测到某一极绝缘电阻下降的情况，对于正负两极绝缘电阻同时下降的情况，测量结果不准确。平衡电桥法在绝缘检测电路内部设置2个阻值相同的对地分压电阻R1、R2，通过它们测得母线对地电压V1、V2。平衡电桥法检测电路如图1所示。当Rx＝Ry＝∞时，系统无接地，V1＝V2。当系统单端接地时，得到以下方程：通过此方程式可求得单端接地电阻Rx或Ry。当系统出现双端接地时，得到以下方程：此时，不能直接求解，处理方法是将Rx、Ry中较大的一个视为无穷大，按单端接地的情况求解，所求得的接地电阻值大于实际值。Rx、Ry的实际值越接近，则测量误差越大，当Rx、Ry的实际值达到Rx＝Ry时，测量误差∞。
一种改进的绝缘电阻检测电路如图2所示。这种绝缘电阻检测方法采用非平衡电桥的原理，非平衡电桥检测是由电路内部两个阻值相等的对地电阻通过电子开关K1、K2按照一定的开合顺序接地。在一个检测周期内，K1、K2均闭合，测得V1、V2，得到方程：K1闭合K2断开，测得V1、V2，得到方程：然后K1断开K2闭合，经一定延时后再次测量V1、V2，得到方程：上述三个方程组成联立方程组就可直接求得正负母线对地电阻Rx、Ry。
图3示出如上所述的改进的绝缘电阻检测电路的具体电路图。如图3所示，R1、R2、R3和R4是正负母线对地电压的采样电阻，后端连接的U2、U3运算放大器是采样信号的调理电路，利用R5、R6切入时刻的不同得到两个方程。当上述任何一个环节的参数偏移较大时，都会导致测量结果的不准确，甚至会出现误报。采样电阻出现失效，电子开关K1、K2出现失效等情况，均会导致测量的绝缘电阻偏差较大。
另外，如上所述的改进的绝缘电阻检测电路采用一级放大，对于1000V的光伏发电系统，逆变器的启动电压在450V左右甚至更低时，单级绝缘低会使需要采集的电压值非常低。因此，当直流母线电压偏低或是单级绝缘低的时候，一级放大会使AD芯片采样到的电压偏差较大，最终计算的绝缘电阻值也会偏差较大。
现有的绝缘电阻检测电路有如下不足。其一，长时间挂接在直流母线上的绝缘电阻检测电路不具备自检功能，会导致系统存在安全隐患；其二，绝缘电阻检测精度低，会影响控制系统的判断，进一步增加系统的安全隐患。
发明内容
为了克服现有技术的不足，有必要提供一种绝缘电阻检测电路及其检测方法，从而得到更加真实可靠和更高精度的绝缘电阻值。
本发明构思的一些示例实施例提供一种绝缘电阻检测电路，所述绝缘电阻检测电路可包括：正母线对地电压采样电路，被配置为对正母线对地电压进行采样；正母线对地电压放大电路，被配置为对采样的正母线对地电压进行放大，其中，正母线对地电压放大电路包括第一一级放大电路和第一二级放大电路；负母线对地电压采样电路，被配置为对负母线对地电压进行采样；负母线对地电压放大电路，被配置为对采样的负母线对地电压进行放大，其中，负母线对地电压放大电路包括第二一级放大电路和第二二级放大电路；状态切换电路，被配置为切换正母线与接地点、负母线与接地点以及大地与接地点之间的连接，以使所述绝缘电阻检测电路处于不同的工作状态。
可选地，正母线对地电压采样电路可包括串联连接在正母线和接地点之间的第一电阻器和第三电阻器。负母线对地电压采样电路可包括串联连接在负母线和接地点之间的第十一电阻器和第十三电阻器。状态切换电路可包括串联连接在正母线和接地点之间的第二电阻器和第一直流继电器、串联连接在负母线和接地点之间的第十二电阻器和第二直流继电器以及连接在大地和接地点之间的第三直流继电器。
可选地，所述绝缘电阻检测电路还可包括保护电路。保护电路可包括：与第三电阻器并联连接的用于吸收尖峰电压的第一TVS管、与第十三电阻器并联连接的用于吸收尖峰电压的第二TVS管、第一钳位二极管至第四钳位二极管。第一钳位二极管可用于在一级放大的正母线对地电压超出电源电压时将一级放大的正母线对地电压钳位在电源电压，第二钳位二极管可用于在二级放大的正母线对地电压超出电源电压时将二级放大的正母线对地电压钳位在电源电压，第三钳位二极管可用于在一级放大的负母线对地电压超出电源电压时将一级放大的负母线对地电压钳位在电源电压，第四钳位二极管可用于在二级放大的负母线对地电压超出电源电压时将二级放大的负母线对地电压钳位在电源电压。
可选地，所述绝缘电阻检测电路还可包括：控制器，被配置为控制状态切换电路的第一直流继电器、第二直流继电器和第三直流继电器的吸合与断开，以控制所述绝缘电阻检测电路处于不同的工作状态。
可选地，控制器还可被配置为接收采样的正母线对地电压、采样的负母线对地电压、第一一级放大电路输出的一级放大的正母线对地电压、第一二级放大电路输出的二级放大的正母线对地电压、第二一级放大电路输出的一级放大的负母线对地电压和第二二级放大电路输出的二级放大的负母线对地电压。
可选地，控制器还可被配置为：控制第一直流继电器、第二直流继电器和第三直流继电器断开以进入第一电路自检状态，判断一级放大的正母线对地电压与一级放大的负母线对地电压之间的第一电压偏差是否大于第一预定阈值，判断二级放大的正母线对地电压与二级放大的负母线对地电压之间的第二电压偏差是否大于第二预定阈值，并且当第一电压偏差大于所述第一预定阈值或者第二电压偏差大于所述第二预定阈值时，确定所述绝缘电阻检测电路存在故障。
可选地，控制器还可被配置为：控制第一直流继电器和第二直流继电器吸合，第三直流继电器断开，以进入第二电路自检状态，判断一级放大的正母线对地电压与一级放大的负母线对地电压之间的第一电压偏差是否大于所述第一预定阈值，判断二级放大的正母线对地电压与二级放大的负母线对地电压之间的第二电压偏差是否大于所述第二预定阈值，并且当第一电压偏差大于所述第一预定阈值或者第二电压偏差大于所述第二预定阈值时，确定所述绝缘电阻检测电路存在故障。
可选地，控制器还可被配置为：
控制第一直流继电器、第二直流继电器和第三直流继电器吸合以进入大地切入状态，判断采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压是否大于第三预定阈值，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压大于所述第三预定阈值时，使用一级放大的正母线对地电压或一级放大的负母线对地电压作为第一正母线对地电压或第一负母线对地电压，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压小于或等于所述第三预定阈值时，使用二级放大的正母线对地电压或二级放大的负母线对地电压作为第一正母线对地电压或第一负母线对地电压；
控制第一直流继电器吸合，第二直流继电器断开，第三直流继电器吸合，以进入正极电阻切入状态，判断采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压是否大于所述第三预定阈值，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压大于所述第三预定阈值时，使用一级放大的正母线对地电压或一级放大的负母线对地电压作为第二正母线对地电压或第二负母线对地电压，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压小于或等于所述第三预定阈值时，使用二级放大的正母线对地电压或二级放大的负母线对地电压作为第二正母线对地电压或第二负母线对地电压；
控制第一直流继电器断开，第二直流继电器吸合，第三直流继电器吸合，以进入负极电阻切入状态，判断采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压是否大于所述第三预定阈值，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压大于所述第三预定阈值时，使用一级放大的正母线对地电压或一级放大的负母线对地电压作为第三正母线对地电压或第三负母线对地电压，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压小于或等于所述第三预定阈值时，使用二级放大的正母线对地电压或二级放大的负母线对地电压作为第三正母线对地电压或第三负母线对地电压。
可选地，控制器还可被配置为通过以下等式计算正极绝缘电阻和负极绝缘电阻：
其中，R+表示正极绝缘电阻，R-表示负极绝缘电阻，R2表示第二电阻器的阻值，R12表示第十二电阻器的阻值，PV1+和PV1-分别表示第一正母线对地电压和第一负母线对地电压，PV2+和PV2-分别表示第二正母线对地电压和第二负母线对地电压，PV3+和PV3-分别表示第三正母线对地电压和第三负母线对地电压。
可选地，第一电阻器和第十一电阻器的阻值相等，第二电阻器和第十二电阻器的阻值相等。
可选地，第一电阻器和第十一电阻器的阻值为MΩ级，第二电阻器和第十二电阻器的阻值为KΩ级。
本发明构思的一些示例实施例提供一种绝缘电阻检测方法，所述绝缘电阻检测方法可包括：
控制第一直流继电器、第二直流继电器和第三直流继电器吸合以进入大地切入状态，判断采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压是否大于预定阈值，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压大于所述预定阈值时，使用一级放大的正母线对地电压或一级放大的负母线对地电压作为第一正母线对地电压或第一负母线对地电压，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压小于或等于所述预定阈值时，使用二级放大的正母线对地电压或二级放大的负母线对地电压作为第一正母线对地电压或第一负母线对地电压；
控制第一直流继电器吸合，第二直流继电器断开，第三直流继电器吸合，以进入正极电阻切入状态，判断采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压是否大于所述预定阈值，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压大于所述预定阈值时，使用一级放大的正母线对地电压或一级放大的负母线对地电压作为第二正母线对地电压或第二负母线对地电压，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压小于或等于所述预定阈值时，使用二级放大的正母线对地电压或二级放大的负母线对地电压作为第二正母线对地电压或第二负母线对地电压；
控制第一直流继电器断开，第二直流继电器吸合，第三直流继电器吸合，以进入负极电阻切入状态，判断采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压是否大于所述预定阈值，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压大于所述预定阈值时，使用一级放大的正母线对地电压或一级放大的负母线对地电压作为第三正母线对地电压或第三负母线对地电压，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压小于或等于所述预定阈值时，使用二级放大的正母线对地电压或二级放大的负母线对地电压作为第三正母线对地电压或第三负母线对地电压；通过以下等式计算正极绝缘电阻和负极绝缘电阻：
其中，R+表示正极绝缘电阻，R-表示负极绝缘电阻，PV1+和PV1-分别表示第一正母线对地电压和第一负母线对地电压，PV2+和PV2-分别表示第二正母线对地电压和第二负母线对地电压，PV3+和PV3-分别表示第三正母线对地电压和第三负母线对地电压。
可选地，所述绝缘电阻检测方法还可包括：控制第一直流继电器、第二直流继电器和第三直流继电器断开以进入第一电路自检状态，判断一级放大的正母线对地电压与一级放大的负母线对地电压之间的第一电压偏差是否大于第一预定阈值，判断二级放大的正母线对地电压与二级放大的负母线对地电压之间的第二电压偏差是否大于第二预定阈值，并且当第一电压偏差大于所述第一预定阈值或者第二电压偏差大于所述第二预定阈值时，确定所述绝缘电阻检测电路存在故障。
可选地，所述绝缘电阻检测方法还可包括：控制第一直流继电器和第二直流继电器吸合，第三直流继电器断开，以进入第二电路自检状态，判断一级放大的正母线对地电压与一级放大的负母线对地电压之间的第一电压偏差是否大于所述第一预定阈值，判断二级放大的正母线对地电压与二级放大的负母线对地电压之间的第二电压偏差是否大于所述第二预定阈值，并且当第一电压偏差大于所述第一预定阈值或者第二电压偏差大于所述第二预定阈值时，确定所述绝缘电阻检测电路存在故障。
可选地，当第一电路自检状态确定所述绝缘电阻检测电路存在故障或者第二电路自检状态下确定所述绝缘电阻检测电路存在故障时，不执行进入大地切入状态、进入正极电阻切入状态和进入负极电阻切入状态的步骤。
根据本发明的示例实施例的绝缘电阻检测电路和检测方法，添加了绝缘电阻检测电路的自检功能，避免了检测电路故障导致最终数据的真实性。同时，增加了一级运算放大器，保证了低电压信号时采样的精度，从而计算得到更加真实可靠和更高精度的绝缘电阻值。
附图说明
通过下面参照下面的附图进行的描述，以上和其它目的和特征将会变得清楚，其中，除非另外指定，否则相同的标号在各种附图中始终表示相同的部分，并且其中
图1是示出采用平衡电桥原理的绝缘检测电路的电路图。
图2是示出采用非平衡电桥原理的绝缘检测电路的简化电路图。
图3是示出图2的绝缘检测电路的具体电路图。
图4是示出根据本发明的示例实施例的绝缘电阻检测电路的示图。
图5是示出根据本发明的示例实施例的绝缘电阻检测电路的具体电路图。
图6是示出根据本发明的示例实施例的绝缘电阻检测方法的总体流程图。
图7是示出根据本发明的示例实施例的电路自检状态的流程图。
图8是示出根据本发明的示例实施例的大地切入状态的流程图。
图9是示出根据本发明的示例实施例的正极切入状态的流程图。
图10是示出根据本发明的示例实施例的负极切入状态的流程图。
具体实施方式
以下将更充分地描述本发明构思的示例实施例，以使得本领域技术人员能够容易地理解本发明构思。
图4是示出根据本发明的实施例的绝缘电阻检测电路的示图。
如图4所示，根据本发明的示例实施例的绝缘电阻检测电路400可包括：正母线对地电压采样电路410、正母线对地电压放大电路420、负母线对地电压采样电路430、负母线对地电压放大电路440和状态切换电路450。具体来说，正母线对地电压采样电路410对正母线对地电压进行采样。正母线对地电压放大电路420对采样的正母线对地电压进行放大。这里，正母线对地电压放大电路420可包括第一一级放大电路421和第一二级放大电路422。负母线对地电压采样电路430对负母线对地电压进行采样。负母线对地电压放大电路440对采样的负母线对地电压进行放大。这里，负母线对地电压放大电路440可包括第二一级放大电路441和第二二级放大电路442。状态切换电路450切换正母线与接地点、负母线与接地点以及大地与接地点之间的连接，以使绝缘电阻检测电路400处于不同的工作状态。
根据本发明的示例实施例的绝缘电阻检测电路400还可包括保护电路(未示出)和控制器(未示出)。这里，控制器可接收采样的正母线对地电压、采样的负母线对地电压、第一一级放大电路421输出的一级放大的正母线对地电压、第一二级放大电路422输出的二级放大的正母线对地电压、第二一级放大电路441输出的一级放大的负母线对地电压和第二二级放大电路442输出的二级放大的负母线对地电压。控制器还可控制状态切换电路450，以使绝缘电阻检测电路400处于不同的工作状态。这里，绝缘电阻检测电路400的工作状态可包括：第一电路自检状态、第二电路自检状态、大地切入状态、正极电阻切入状态和负极电阻切入状态。
图5是示出根据本发明的示例实施例的绝缘电阻检测电路的具体电路图。
作为示例，电阻器R1和电阻器R3组成正母线对地电压采样电路410，电阻器R11和电阻器R13组成负母线对地电压采样电路430。这里，电阻器R1和电阻器R11的阻值相等，并且阻值为MΩ级。电阻器R2、电阻器R12、直流继电器J1B、直流继电器J2B和直流继电器J3B组成状态切换电路450。这里，电阻器R2和电阻器R12的阻值相等，并且阻值为KΩ级。电阻器R4、电阻器R5、电阻器R6、电阻器R7、电容器C2和运算放大器U1A组成第一一级放大电路421。电阻器R14、电阻器R15、电阻器R16、电阻器R17、电容器C5和运算放大器U2A组成第二一级放大电路441。电阻器R8、电阻器R9、电阻器R10、电容器C3和运算放大器U1B组成第一二级放大电路422。电阻器R18、电阻器R19、电阻器R20、电容器C6和运算放大器U2B组成第二二级放大电路442。单向TVS管TVS1、单向TVS管TVS2、钳位二极管D1、钳位二极管D2、钳位二极管D3、钳位二极管D4、滤波电容C1和滤波电容C2组成保护电路。这里，单向TVS管TVS1和单向TVS管TVS2用于吸收尖峰电压。钳位二极管D1可用于在一级放大的正母线对地电压Upe1+超出电源电压VCC时将一级放大的正母线对地电压Upe1+钳位在电源电压VCC，钳位二极管D2可用于在二级放大的正母线对地电压Upe2+超出电源电压VCC时将二级放大的正母线对地电压Upe2+钳位在电源电压VCC，钳位二极管D3可用于在一级放大的负母线对地电压Upe1-超出电源电压VCC时将一级放大的负母线对地电压Upe1-钳位在电源电压VCC，钳位二极管D4可用于在二级放大的负母线对地电压Upe2-超出电源电压VCC时将二级放大的负母线对地电压Upe2-钳位在电源电压VCC。
控制器(未示出)可控制状态切换电路450的第一直流继电器J1B、第二直流继电器J2B和第三直流继电器J3B的吸合与断开，以控制绝缘电阻检测电路处于不同的工作状态。更具体地讲，控制器(未示出)可通过控制第一直流继电器J1B、第二直流继电器J2B和第三直流继电器J3B的吸合与断开来控制绝缘电阻检测电路进入第一电路自检状态，并确定绝缘电阻检测电路是否存在故障。控制器(未示出)还可通过控制第一直流继电器J1B、第二直流继电器J2B和第三直流继电器J3B的吸合与断开来控制绝缘电阻检测电路进入第二电路自检状态，并确定绝缘电阻检测电路是否存在故障。控制器(未示出)还可通过控制第一直流继电器J1B、第二直流继电器J2B和第三直流继电器J3B的吸合与断开来控制绝缘电阻检测电路进入大地切入状态、正极电阻切入状态和负极电阻切入状态，以获得不同的计算方程，并且通过联立获得的计算方程来计算正极绝缘电阻和负极绝缘电阻。以下将参照图6至图10来具体描述根据本发明的绝缘电阻检测方法。
图6是示出根据本发明的实施例的绝缘电阻检测方法的总体流程图。
如图6所示，首先，控制绝缘电阻检测电路400进入电路自检状态(即，第一电路自检状态和第二电路自检状态)(S100)。当电路自检通过时，控制绝缘电阻检测电路400依次进入大地切入状态(S200)、正极电阻切入状态(S300)和负极电阻切入状态(S400)，然后通过联立在不同状态下获得的计算方程来计算正极绝缘电阻和负极绝缘电阻。当电路自检未通过时，表示绝缘电阻检测电路存在故障，结束绝缘电阻检测操作。
图7是示出根据本发明的实施例的电路自检状态的流程图。
如图7所示，在步骤S101，控制直流继电器J1B、直流继电器J2B和直流继电器J3B断开以进入第一电路自检状态。在步骤S102，判断一级放大的正母线对地电压与一级放大的负母线对地电压之间的第一电压偏差是否大于第一预定阈值。在步骤S103，判断二级放大的正母线对地电压与二级放大的负母线对地电压之间的第二电压偏差是否大于第二预定阈值。当在步骤S102确定第一电压偏差大于所述第一预定阈值或者在步骤S103确定第二电压偏差大于所述第二预定阈值时，在步骤S104，确定绝缘电阻检测电路400存在故障，结束绝缘电阻检测。当在步骤S102确定第一电压偏差小于或等于所述第一预定阈值并且在步骤S103确定第二电压偏差小于或等于所述第二预定阈值时，在步骤S105，控制直流继电器J1B和直流继电器J2B吸合，直流继电器J3B断开，以进入第二电路自检状态。在步骤S106，判断一级放大的正母线对地电压与一级放大的负母线对地电压之间的第一电压偏差是否大于所述第一预定阈值。在步骤S107，判断二级放大的正母线对地电压与二级放大的负母线对地电压之间的第二电压偏差是否大于所述第二预定阈值。当在步骤S206确定第一电压偏差大于所述第一预定阈值或者在步骤S107确定第二电压偏差大于所述第二预定阈值时，确定所述绝缘电阻检测电路400存在故障，结束绝缘电阻检测。当在步骤S106确定第一电压偏差小于或等于所述第一预定阈值并且在步骤S107确定第二电压偏差小于或等于所述第二预定阈值时，在步骤S108确定所述绝缘电阻检测电路400正常。
图8是示出根据本发明的实施例的大地切入状态的流程图。
当在图7所示的步骤S108确定绝缘电阻检测电路400不存在故障时，如图8所示，在步骤S201，控制直流继电器J1B、直流继电器J2B和直流继电器J3B吸合以进入大地切入状态。在步骤S202判断采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压是否大于第三预定阈值。当在步骤S202确定采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压大于所述第三预定阈值时，在步骤S203使用一级放大的正母线对地电压或一级放大的负母线对地电压作为第一正母线对地电压或第一负母线对地电压，当在步骤S202确定采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压小于或等于所述第三预定阈值时，在步骤S204使用二级放大的正母线对地电压或二级放大的负母线对地电压作为第一正母线对地电压或第一负母线对地电压。在步骤S205，得到方程：这里，PV+和PV-分别为正母线对地电压和负母线对地电压，R+表示正极绝缘电阻，R-表示负极绝缘电阻，R+//R2和R-//R12分别表示正极绝缘电阻R+与电阻器R2并联和负极绝缘电阻R-与电阻器R12并联。
图9是示出根据本发明的实施例的正极切入状态的流程图。
如图9所示，在步骤S301，控制直流继电器J1B吸合，直流继电器J2B断开，直流继电器J3B吸合，以进入正极电阻切入状态。在步骤S302，判断采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压是否大于所述第三预定阈值。当在步骤S302确定采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压大于所述第三预定阈值时，在步骤S303使用一级放大的正母线对地电压或一级放大的负母线对地电压作为第二正母线对地电压或第二负母线对地电压，当在步骤S302确定采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压小于或等于所述第三预定阈值时，在步骤S304使用二级放大的正母线对地电压或二级放大的负母线对地电压作为第二正母线对地电压或第二负母线对地电压。在步骤S305，求得方程：
图10是示出根据本发明的实施例的负极切入状态的流程图。
如图10所示，在步骤S401，控制直流继电器J1B断开，直流继电器J2B吸合，直流继电器J3B吸合，以进入负极电阻切入状态。在步骤S402，判断采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压是否大于所述第三预定阈值。当在步骤S402确定采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压大于所述第三预定阈值时，在步骤S403使用一级放大的正母线对地电压或一级放大的负母线对地电压作为第三正母线对地电压或第三负母线对地电压，当在步骤S402确定采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压小于或等于所述第三预定阈值时，在步骤S404使用二级放大的正母线对地电压或二级放大的负母线对地电压作为第二正母线对地电压或第二负母线对地电压。在步骤S405，求得方程：
这里，，如上所述，电阻器R2和电阻器R12的阻值在KΩ级。
最后，通过联立上述三个方程组成方程组，可求得绝缘电阻的值：
其中，R+表示正极绝缘电阻，R-表示负极绝缘电阻，R2表示第二电阻器的阻值，R12表示第十二电阻器的阻值，PV1+和PV1-分别表示第一正母线对地电压和第一负母线对地电压，PV2+和PV2-分别表示第二正母线对地电压和第二负母线对地电压，PV3+和PV3-分别表示第三正母线对地电压和第三负母线对地电压。
根据本发明的示例实施例的绝缘电阻检测电路和检测方法，添加了绝缘电阻检测电路的自检功能，避免了检测电路故障导致最终数据的真实性问题。同时，增加了一级运算放大器，保证了低电压信号时采样的精度，从而计算得到更加真实可靠和更高精度的绝缘电阻值。
虽然已描述本发明构思的示例实施例，但应该理解，能够由本领域技术人员设计许多其它变型、改变、变化和替换。此外，应该理解，本发明构思包括能够基于上述实施例容易地修改和实现的各种技术。
Claims (14)
1.一种绝缘电阻检测电路，其特征在于，所述绝缘电阻检测电路包括：
正母线对地电压采样电路，被配置为对正母线对地电压进行采样；
正母线对地电压放大电路，被配置为对采样的正母线对地电压进行放大，其中，正母线对地电压放大电路包括第一一级放大电路和第一二级放大电路；
负母线对地电压采样电路，被配置为对负母线对地电压进行采样；
负母线对地电压放大电路，被配置为对采样的负母线对地电压进行放大，其中，负母线对地电压放大电路包括第二一级放大电路和第二二级放大电路；
状态切换电路，被配置为切换正母线与接地点、负母线与接地点以及大地与接地点之间的连接，以使所述绝缘电阻检测电路处于不同的工作状态；以及
控制器，被配置为：控制状态切换电路的第一直流继电器、第二直流继电器和第三直流继电器吸合以控制所述绝缘电阻检测电路进入大地切入状态，控制所述第一直流继电器吸合、所述第二直流继电器断开、所述第三直流继电器吸合以控制所述绝缘电阻检测电路进入正极电阻切入状态，控制所述第一直流继电器断开、所述第二直流继电器吸合、所述第三直流继电器吸合以控制所述绝缘电阻检测电路进入负极电阻切入状态，并在所述大地切入状态下测量第一正母线对地电压和第一负母线对地电压、在所述正极电阻切入状态下测量第二正母线对地电压和第二负母线对地电压、在所述负极电阻切入状态下测量第三正母线对地电压和第三负母线对地电压，并且基于第一正母线对地电和第一负母线对地电压、第二正母线对地电压和第二负母线对地电压以及第三正母线对地电压和第三负母线对地电压来获得正极绝缘电阻和负极绝缘电阻。
2.根据权利要求1所述的绝缘电阻检测电路，其特征在于，
正母线对地电压采样电路包括串联连接在正母线和接地点之间的第一电阻器和第三电阻器；
负母线对地电压采样电路包括串联连接在负母线和接地点之间的第十一电阻器和第十三电阻器；
状态切换电路包括串联连接在正母线和接地点之间的第二电阻器和所述第一直流继电器、串联连接在负母线和接地点之间的第十二电阻器和所述第二直流继电器以及连接在大地和接地点之间的所述第三直流继电器。
3.根据权利要求2所述的绝缘电阻检测电路，其特征在于，所述绝缘电阻检测电路还包括保护电路，
其中，保护电路包括：与第三电阻器并联连接的用于吸收尖峰电压的第一TVS管、与第十三电阻器并联连接的用于吸收尖峰电压的第二TVS管、第一钳位二极管至第四钳位二极管，
其中，第一钳位二极管用于在一级放大的正母线对地电压超出电源电压时将一级放大的正母线对地电压钳位在电源电压，第二钳位二极管用于在二级放大的正母线对地电压超出电源电压时将二级放大的正母线对地电压钳位在电源电压，第三钳位二极管用于在一级放大的负母线对地电压超出电源电压时将一级放大的负母线对地电压钳位在电源电压，第四钳位二极管用于在二级放大的负母线对地电压超出电源电压时将二级放大的负母线对地电压钳位在电源电压。
4.根据权利要求1所述的绝缘电阻检测电路，其特征在于，控制器还被配置为接收采样的正母线对地电压、采样的负母线对地电压、第一一级放大电路输出的一级放大的正母线对地电压、第一二级放大电路输出的二级放大的正母线对地电压、第二一级放大电路输出的一级放大的负母线对地电压和第二二级放大电路输出的二级放大的负母线对地电压。
5.根据权利要求4所述的绝缘电阻检测电路，其特征在于，控制器还被配置为：控制所述第一直流继电器、所述第二直流继电器和所述第三直流继电器断开以进入第一电路自检状态，判断一级放大的正母线对地电压与一级放大的负母线对地电压之间的第一电压偏差是否大于第一预定阈值，判断二级放大的正母线对地电压与二级放大的负母线对地电压之间的第二电压偏差是否大于第二预定阈值，并且当第一电压偏差大于所述第一预定阈值或者第二电压偏差大于所述第二预定阈值时，确定所述绝缘电阻检测电路存在故障。
6.根据权利要求5所述的绝缘电阻检测电路，其特征在于，控制器还被配置为：控制所述第一直流继电器和所述第二直流继电器吸合，所述第三直流继电器断开，以进入第二电路自检状态，判断一级放大的正母线对地电压与一级放大的负母线对地电压之间的第一电压偏差是否大于所述第一预定阈值，判断二级放大的正母线对地电压与二级放大的负母线对地电压之间的第二电压偏差是否大于所述第二预定阈值，并且当第一电压偏差大于所述第一预定阈值或者第二电压偏差大于所述第二预定阈值时，确定所述绝缘电阻检测电路存在故障。
7.根据权利要求4所述的绝缘电阻检测电路，其特征在于，控制器还被配置为：
在进入所述大地切入状态时，判断采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压是否大于第三预定阈值，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压大于所述第三预定阈值时，使用一级放大的正母线对地电压或一级放大的负母线对地电压作为第一正母线对地电压或第一负母线对地电压，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压小于或等于所述第三预定阈值时，使用二级放大的正母线对地电压或二级放大的负母线对地电压作为第一正母线对地电压或第一负母线对地电压；
在进入所述正极电阻切入状态时，判断采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压是否大于所述第三预定阈值，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压大于所述第三预定阈值时，使用一级放大的正母线对地电压或一级放大的负母线对地电压作为第二正母线对地电压或第二负母线对地电压，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压小于或等于所述第三预定阈值时，使用二级放大的正母线对地电压或二级放大的负母线对地电压作为第二正母线对地电压或第二负母线对地电压；
在进入所述负极电阻切入状态时，判断采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压是否大于所述第三预定阈值，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压大于所述第三预定阈值时，使用一级放大的正母线对地电压或一级放大的负母线对地电压作为第三正母线对地电压或第三负母线对地电压，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压小于或等于所述第三预定阈值时，使用二级放大的正母线对地电压或二级放大的负母线对地电压作为第三正母线对地电压或第三负母线对地电压。
8.根据权利要求7所述的绝缘电阻检测电路，其特征在于，控制器还被配置为通过以下等式计算正极绝缘电阻和负极绝缘电阻：
其中，R+表示正极绝缘电阻，R-表示负极绝缘电阻，R2表示第二电阻器的阻值，R12表示第十二电阻器的阻值，PV1+和PV1-分别表示第一正母线对地电压和第一负母线对地电压，PV2+和PV2-分别表示第二正母线对地电压和第二负母线对地电压，PV3+和PV3-分别表示第三正母线对地电压和第三负母线对地电压。
9.根据权利要求2所述的绝缘电阻检测电路，其特征在于，第一电阻器和第十一电阻器的阻值相等，第二电阻器和第十二电阻器的阻值相等。
10.根据权利要求2所述的绝缘电阻检测电路，其特征在于，第一电阻器和第十一电阻器的阻值为MΩ级，第二电阻器和第十二电阻器的阻值为KΩ级。
11.一种使用根据权利要求2所述的绝缘电阻检测电路的绝缘电阻检测方法，其特征在于，所述绝缘电阻检测方法包括：
在进入大地切入状态时，判断采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压是否大于预定阈值，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压大于所述预定阈值时，使用一级放大的正母线对地电压或一级放大的负母线对地电压作为第一正母线对地电压或第一负母线对地电压，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压小于或等于所述预定阈值时，使用二级放大的正母线对地电压或二级放大的负母线对地电压作为第一正母线对地电压或第一负母线对地电压；
在进入正极电阻切入状态时，判断采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压是否大于所述预定阈值，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压大于所述预定阈值时，使用一级放大的正母线对地电压或一级放大的负母线对地电压作为第二正母线对地电压或第二负母线对地电压，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压小于或等于所述预定阈值时，使用二级放大的正母线对地电压或二级放大的负母线对地电压作为第二正母线对地电压或第二负母线对地电压；
在进入负极电阻切入状态时，判断采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压是否大于所述预定阈值，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压大于所述预定阈值时，使用一级放大的正母线对地电压或一级放大的负母线对地电压作为第三正母线对地电压或第三负母线对地电压，当采样的正母线对地电压或采样的负母线对地电压小于或等于所述预定阈值时，使用二级放大的正母线对地电压或二级放大的负母线对地电压作为第三正母线对地电压或第三负母线对地电压；
通过以下等式计算正极绝缘电阻和负极绝缘电阻：
其中，R+表示正极绝缘电阻，R-表示负极绝缘电阻，PV1+和PV1-分别表示第一正母线对地电压和第一负母线对地电压，PV2+和PV2-分别表示第二正母线对地电压和第二负母线对地电压，PV3+和PV3-分别表示第三正母线对地电压和第三负母线对地电压。
12.根据权利要求11所述的绝缘电阻检测方法，其特征在于，所述绝缘电阻检测方法还包括：
控制所述第一直流继电器、所述第二直流继电器和所述第三直流继电器断开以进入第一电路自检状态，判断一级放大的正母线对地电压与一级放大的负母线对地电压之间的第一电压偏差是否大于第一预定阈值，判断二级放大的正母线对地电压与二级放大的负母线对地电压之间的第二电压偏差是否大于第二预定阈值，并且当第一电压偏差大于所述第一预定阈值或者第二电压偏差大于所述第二预定阈值时，确定所述绝缘电阻检测电路存在故障。
13.根据权利要求12所述的绝缘电阻检测方法，其特征在于，所述绝缘电阻检测方法还包括：
控制所述第一直流继电器和所述第二直流继电器吸合，所述第三直流继电器断开，以进入第二电路自检状态，判断一级放大的正母线对地电压与一级放大的负母线对地电压之间的第一电压偏差是否大于所述第一预定阈值，判断二级放大的正母线对地电压与二级放大的负母线对地电压之间的第二电压偏差是否大于所述第二预定阈值，并且当第一电压偏差大于所述第一预定阈值或者第二电压偏差大于所述第二预定阈值时，确定所述绝缘电阻检测电路存在故障。
14.根据权利要求13所述的绝缘电阻检测方法，其特征在于，当第一电路自检状态确定所述绝缘电阻检测电路存在故障或者第二电路自检状态下确定所述绝缘电阻检测电路存在故障时，不执行进入大地切入状态、进入正极电阻切入状态和进入负极电阻切入状态的步骤。
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