CN106814294A - 基于双边桥直流充电桩绝缘检测电路及检测方法 - Google Patents

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陈亮
严琦龙
贾诗豹
海建伟
徐国平
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    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/14Circuits therefor, e.g. for generating test voltages, sensing circuits

Abstract

本发明公开了一种基于双边桥直流充电桩绝缘检测电路,包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、光耦N1和光耦N2,电阻R1、电阻R2和电阻R3串联在直流电源正极和地之间,电阻R3、电阻R4和电阻R5串联在直流电源负极和地之间,光耦N1并联在电阻R2的两端,光耦N2并联在电阻R4的两端。基于双边桥直流充电桩绝缘检测电路及检测方法的接地电阻的计算通过芯片完成,准确性较高,适合在电动汽车直流充电桩上应用。

Description

基于双边桥直流充电桩绝缘检测电路及检测方法
技术领域
本发明涉及一种电动汽车直流充电桩技术领域,尤其是指一种基于双边桥直流充电桩绝缘检测电路及检测方法。
背景技术
电动汽车直流充电桩是一个复杂的机电一体化产品会涉及高压电器绝缘问题。这些部件的工作条件比较恶劣,振动、酸碱气体的腐蚀、温度及湿度的变化,都有可能造成动力电缆及其他绝缘材料迅速老化甚至绝缘破损,使设备绝缘强度大大降低,引发绝缘事故。
绝缘事故的发生将直接影响继电保护装置的准确动作,进而发生误动作,导致供电故障,造成用电安全与不必要的经济损失。因此,为了减少这种绝缘事故,必须有一个良好的绝缘监测方法。绝缘监测是为了能在平时更好地对直流供电系统进行监测,能及时发现问题,检测出设备的绝缘程度是否处于所要求的范围内,通过试验检测,掌握直流供电系统的绝缘情况,可保证系统及早发现缺陷,从而进行相应的维修与检修。
为避免绝缘事故的发生,最有效的途径是添加绝缘检测保护电路,目前直流充电机的绝缘监测技术有多种方式,但都存在一些缺点,如继电器检测方式灵敏度低,平衡电桥法在正负极绝缘同时降低时不能准确及时报警,注入交流信号法测量结果受系统的分布电容影响,分辨率低。与电力系统直流绝缘监测不同的是,电动汽车直流系统电压等级涵盖的范围宽,而且运行过程中电压频繁变化。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中绝缘检测保护电路存在灵敏度低、报警不及时,不能对电压频繁变化做出及时响应的缺陷,提供一种基于双边桥直流充电桩绝缘检测电路及检测方法。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现:
一种基于双边桥直流充电桩绝缘检测电路,包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、光耦N1和光耦N2,电阻R1、电阻R2和电阻R3串联在直流电源正极和地之间,电阻R3、电阻R4和电阻R5串联在直流电源负极和地之间,光耦N1并联在电阻R2的两端,光耦N2并联在电阻R4的两端。
通过光耦的通断可以改变直流电源正极和地之间的接地电阻以及直流电源负极和地之间的接地电阻,然后通过采集对地电压到芯片,芯片可以计算出接地电阻值,根据计算的电阻值判断双边桥直流充电桩是否处于正常的绝缘状态。
一种基于双边桥直流充电桩绝缘检测电路的检测方法,包括以下步骤:
步骤1,将包含有光耦和接地电阻的检测电路设置在被测点和大地之间,采集被测点的对地电压;
步骤2,芯片控制光耦的通断,改变接地电阻的阻值,然后再采集被测点的对地电压,将被测点的对地电压传递到芯片;
步骤3,芯片对采集到的对地电压建立方程求解,计算实际的接地电阻的阻值。
作为一种优选方案,步骤2和步骤3具体为:
设DC+与DC-对地的接地电阻分别为电阻Rx1与电阻Rx2,电阻Rx1与光耦N1配合,电阻Rx2与光耦N2配合,其中DC+和DC-分别表示直流电源正极和直流电源负极,在光耦N1和光耦N2都不导通的情况下电阻Rx1为R1+R2+R5;电阻Rx2为R3+R4+R6;
当芯片控制光耦N1导通,光耦N2不导通的的情况下,测试电阻R5与电阻R6两端的电压,设测得R5与R6两端电压分别为Ux1与Ux2,
由此电压可推出DC+对地电压为:
U1=Ux1*(R1+R5)/R5;
DC-对地电压为:
U2=Ux2*(R3+R4+R6)/R6;
此时电阻Rx1为R1+R5;电阻Rx2为R3+R4+R6;
由上述可得方程(1):;
同理当芯片控制光耦N1不导通,光耦N2导通的的情况下,测试R5与R6两端的电压,设测得R5与R6两端电压分别为Ux3与Ux4,
由此电压可推出DC+对地电压为:
U3=Ux3*(R1+R2+R5)/R5;
DC-对地电压为:
U4=Ux4*(R3+R6)/R6;
此时电阻Rx1为R1+R2+R5;电阻Rx2为R3+R6;
由上述可得方程(2):
对方程(1)与方程(2)求解,即可得到电阻Rx1与电阻Rx2的具体阻值,即DC+与DC-对地的接地电阻。
作为一种优选方案,在步骤2中,采集被测点的对地电压后对电压信号通过运算放大器进行放大处理,然后再传递到芯片。
作为一种优选方案,在步骤2中,对地电压传递到智能芯片的传递方式是通过线性光耦传递。
本发明的有益效果是,基于双边桥直流充电桩绝缘检测电路及检测方法的接地电阻的计算通过芯片完成,准确性较高,适合在电动汽车直流充电桩上应用。且本发明结构简单、实用性强、易于实现。
附图说明
图1是本发明的检测电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。
实施例:一种基于双边桥直流充电桩绝缘检测电路,如图所示,包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、光耦N1和光耦N2,电阻R1、电阻R2和电阻R3串联在直流电源正极和地之间,电阻R3、电阻R4和电阻R5串联在直流电源负极和地之间,光耦N1并联在电阻R2的两端,光耦N2并联在电阻R4的两端。
一种基于双边桥直流充电桩绝缘检测电路的检测方法,包括以下步骤:
步骤1,将包含有光耦和接地电阻的检测电路设置在被测点和大地之间,采集被测点的对地电压;
步骤2,芯片控制光耦的通断,改变接地电阻的阻值,然后再采集被测点的对地电压,采集被测点的对地电压后对电压信号通过运算放大器进行放大处理,然后再通过线性光耦传递到芯片;
步骤3,芯片对采集到的对地电压建立方程求解,计算实际的接地电阻的阻值。
所述的步骤2和步骤3具体为:
设DC+与DC-对地的接地电阻分别为电阻Rx1与电阻Rx2,电阻Rx1与光耦N1配合,电阻Rx2与光耦N2配合,其中DC+和DC-分别表示直流电源正极和直流电源负极,在光耦N1和光耦N2都不导通的情况下电阻Rx1为R1+R2+R5;电阻Rx2为R3+R4+R6;
当芯片控制光耦N1导通,光耦N2不导通的的情况下,测试电阻R5与电阻R6两端的电压,设测得R5与R6两端电压分别为Ux1与Ux2,
由此电压可推出DC+对地电压为:
U1=Ux1*(R1+R5)/R5;
DC-对地电压为:
U2=Ux2*(R3+R4+R6)/R6;
此时电阻Rx1为R1+R5;电阻Rx2为R3+R4+R6;
由上述可得方程(1):;
同理当芯片控制光耦N1不导通,光耦N2导通的的情况下,测试R5与R6两端的电压,设测得R5与R6两端电压分别为Ux3与Ux4,
由此电压可推出DC+对地电压为:
U3=Ux3*(R1+R2+R5)/R5;
DC-对地电压为:
U4=Ux4*(R3+R6)/R6;
此时电阻Rx1为R1+R2+R5;电阻Rx2为R3+R6;
由上述可得方程(2):
对方程(1)与方程(2)求解,即可得到电阻Rx1与电阻Rx2的具体阻值,即DC+与DC-对地的接地电阻。
通过光耦的通断可以改变直流电源正极和地之间的接地电阻以及直流电源负极和地之间的接地电阻,然后通过采集对地电压到芯片,芯片可以计算出接地电阻值,根据计算的电阻值判断双边桥直流充电桩是否处于正常的绝缘状态。

Claims (5)

1.一种基于双边桥直流充电桩绝缘检测电路的检测方法,其特征是,包括以下步骤:
步骤1,将包含有光耦和接地电阻的检测电路设置在被测点和大地之间,采集被测点的对地电压;
步骤2,芯片控制光耦的通断,改变接地电阻的阻值,然后再采集被测点的对地电压,将被测点的对地电压传递到芯片;
步骤3,芯片对采集到的对地电压建立方程求解,计算实际的接地电阻的阻值。
2.根据权利要求1所述的一种基于双边桥直流充电桩绝缘检测电路的检测方法,基于双边桥直流充电桩绝缘检测电路,其特征是,所述的步骤2和步骤3具体为:
设DC+与DC-对地的接地电阻分别为电阻Rx1与电阻Rx2,电阻Rx1与光耦N1配合,电阻Rx2与光耦N2配合,其中DC+和DC-分别表示直流电源正极和直流电源负极,在光耦N1和光耦N2都不导通的情况下电阻Rx1为R1+R2+R5;电阻Rx2为R3+R4+R6;
当芯片控制光耦N1导通,光耦N2不导通的的情况下,测试电阻R5与电阻R6两端的电压,设测得R5与R6两端电压分别为Ux1与Ux2,
由此电压可推出DC+对地电压为:
U1=Ux1*(R1+R5)/R5;
DC-对地电压为:
U2=Ux2*(R3+R4+R6)/R6;
此时电阻Rx1为R1+R5;电阻Rx2为R3+R4+R6;
由上述可得方程(1):;
同理当芯片控制光耦N1不导通,光耦N2导通的的情况下,测试R5与R6两端的电压,设测得R5与R6两端电压分别为Ux3与Ux4,
由此电压可推出DC+对地电压为:
U3=Ux3*(R1+R2+R5)/R5;
DC-对地电压为:
U4=Ux4*(R3+R6)/R6;
此时电阻Rx1为R1+R2+R5;电阻Rx2为R3+R6;
由上述可得方程(2):
对方程(1)与方程(2)求解,即可得到电阻Rx1与电阻Rx2的具体阻值,即DC+与DC-对地的接地电阻。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于双边桥直流充电桩绝缘检测电路的检测方法,其特征是,在步骤2中,采集被测点的对地电压后对电压信号通过运算放大器进行放大处理,然后再传递到芯片。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于双边桥直流充电桩绝缘检测电路的检测方法,其特征是,在步骤2中,对地电压传递到智能芯片的传递方式是通过线性光耦传递。
5.一种基于双边桥直流充电桩绝缘检测电路,其特征是,包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、光耦N1和光耦N2,电阻R1、电阻R2和电阻R3串联在直流电源正极和地之间,电阻R3、电阻R4和电阻R5串联在直流电源负极和地之间,光耦N1并联在电阻R2的两端,光耦N2并联在电阻R4的两端。
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