CN108490258A - 一种光伏发电系统对地绝缘阻抗的检测电路以及检测方法 - Google Patents

一种光伏发电系统对地绝缘阻抗的检测电路以及检测方法 Download PDF

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吴朋
杨桂贤
郑开科
何述宏
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/025Measuring very high resistances, e.g. isolation resistances, i.e. megohm-meters

Abstract

本发明涉及检测电路领域,具体涉及一种光伏发电系统对地绝缘阻抗的检测电路,所述检测电路包括分压支路和电压检测单元,所述分压支路包括与电池板正极PV+和地端PE连接的第一支路,以及与电池板负极PV‑和地端PE连接的第二支路,所述检测电路还包括与第二支路并联的恒流源支路,所述恒流源支路包括串联设置的恒流源Is和开关;其中,恒流源Is的输入端与第一支路和第二支路的连接端连接,其输出端与第二支路的另一端连接。通过闭合或者断开开关,输出两组不同的PV对地电压,进而根据基尔霍夫电流定律可得出连接在正极PV+和接地端PE之间的第一电阻R+,以及连接在负极PV‑和接地端PE之间的第二电阻R‑。

Description

一种光伏发电系统对地绝缘阻抗的检测电路以及检测方法
技术领域
本发明涉及检测电路领域,具体涉及一种光伏发电系统对地绝缘阻抗的检测电路以及检测方法。
背景技术
目前,分布式发电已经越来越广泛地应用国内发电市场。其中,光伏并网逆变器是光伏发电系统的关键部件之一,它把太阳能光伏组件方阵中直流电,经过电力变换成交流电反馈给电网,实现并网发电。在光伏发电系统中,基于安全方面的考虑,光伏并网逆变器必须检测输入对地的绝缘阻抗数值,如果绝缘阻抗低于标准值,必须警告不能并网发电。
但是,现有技术的光伏并网逆变器检测绝缘阻抗装置,误差大,检测的数值很不准确。若是在光伏发电系统出现输入绝缘故障时,如果光伏并网逆变器不能准确检测绝缘阻抗并发出警告,很容易发生安全事故,从而造成人身、财产的危害。
现有的在光伏发电系统中检测接地阻抗都是采用通过继电器向电路中并入电阻,改变电路中的等效电阻,采样分压电阻上的电压来实现的,但该方法计算复杂,需要借助软件解方程来计算绝缘阻抗值,误差大,易产生误报,甚至是不报的情况。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种电池板对地绝缘阻抗的检测电路以及检测方法,解决检测出在电池板中的绝缘阻抗的问题。
为解决该技术问题,本发明提供一种电池板对地绝缘阻抗的检测电路,所述检测电路包括分压支路和电压检测单元,所述分压支路包括与电池板正极PV+和地端PE连接的第一支路,以及与电池板负极PV-和地端PE连接的第二支路,所述第一支路和第二支路串联,所述电压检测单元分别获取电池板正极 PV+对地端PE的第一电压值V1和电池板负极PV-对地端PE的第二电压值V2,所述检测电路还包括与第二支路并联的恒流源支路,所述恒流源支路包括串联设置的恒流源Is和开关;其中,恒流源Is的输入端与第一支路和第二支路的连接端连接,其输出端与第二支路的另一端连接。
其中,较佳方案是:所述第一支路为第一电阻R+。
其中,较佳方案是:所述第二支路为第二电阻R-。
其中,较佳方案是:所述第一电阻R+和第二电阻R-的阻值相等。
其中,较佳方案是:所述连接端为第一支路和第二支路的中间节点。
本发明还提供一种电池板对地绝缘阻抗的检测方法,利用如上所述的检测电路获取电池板的电极对地端PE的绝缘阻抗值,其步骤包括:
断开检测电路的第一开关,并获取第一电压值V1和第二电压值V2,根据基尔霍夫电流定律可列式获取第一公式:
闭合检测电路的第一开关,并获取第一电压值V1和第二电压值V2,根据基尔霍夫电流定律可列式获取第二公式:
根据第一公式和第二公式获取第一支路的绝缘阻抗值和第二支路的绝缘阻抗值。
本发明的有益效果在于,与现有技术相比,本发明通过设计一种电池板对地绝缘阻抗的检测电路以及检测方法,通过闭合或者断开开关,输出两组不同的PV对地电压,进而根据基尔霍夫电流定律可得出连接在正极PV+和接地端 PE之间的第一电阻R+,以及连接在负极PV-和接地端PE之间的第二电阻R-;所述检测电路较为简单,只是向电路中通入恒流源Is,因此不会受到绝缘阻抗精度和范围的影响,从而最终得到的正极PV+和负极PV-对接地端PE的绝缘阻抗精度较高。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明检测电路的示意图;
图2是本发明断开开关K的等效电路的示意图;
图3是本发明闭合开关K的等效电路的示意图;
图4是本发明电压检测单元的示意图。
具体实施方式
现结合附图,对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图1至图3所示,本发明提供一种电池板对地绝缘阻抗的检测电路的优选实施例。
具体地,并参考图1,一种电池板对地绝缘阻抗的检测电路,所述检测电路包括分压支路和电压检测单元,所述分压支路包括与电池板正极PV+和地端 PE连接的第一支路,以及与电池板负极PV-和地端PE连接的第二支路,所述第一支路和第二支路串联,所述电压检测单元分别获取电池板正极PV+对地端 PE的第一电压值V1和电池板负极PV-对地端PE的第二电压值V2,所述检测电路还包括与第二支路并联的恒流源支路,所述恒流源支路包括串联设置的恒流源Is和开关;其中,恒流源Is的输入端与第一支路和第二支路的连接端连接,其输出端与第二支路的另一端连接。所述恒流源Is是一种宽频谱,高精度交流稳流电源,具有响应速度快,恒流精度高、能长期稳定工作,适合各种性质的负载等优点。
其中,并参考图1,所述第一支路为第一电阻R+,所述第二支路为第二电阻R-;并且,所述第一电阻R+和第二电阻R-的阻值相等;所述第一支路亦可以为多个电阻串联,所述第二支路亦可以为多个电阻串联,此处不做限定。
优选地,所述恒流源Is的输入端与第一支路以及第二支路的中间节点连接。
在本实施例中,并参考图4,所述电压检测单元包括第一支路电阻R+两端的电压Vra和第二支路电阻R-两端的电压Vrb。其电压检测单元,既可以是非隔离的差分采样电路,也可以是隔离的变压器、光耦或霍尔等采样电路。
当开关K断开时,参考图2,所述恒流源Is并没有通入电路中,此时第一电阻R+和第二电阻R-连接在正极PV+和负极PV-之间,所述电压检测单元获取第一电压值V1和第二电压值V2,根据基尔霍夫电流定律可得出:
其中,Vra1为正极PV+对接地端PE的电压,即是第一电压值V1,Vrb1为负极PV-对接地端PE的电压,即是第二电压值V2。
当开关闭合时,参考图3,所述恒流源Is通入电路中,此时第一电阻R+、第二电阻R-和恒流源连接在正极PV+和负极PV-之间,所述电压检测单元获取第一电压值V1和第二电压值V2,根据基尔霍夫电流定律可得出:
其中,Vra2为正极PV+对接地端PE的电压,即是第一电压值V1,Vrb2为负极PV-对接地端PE的电压,即是第二电压值V2。
结合(1)和(2),可以得出正极PV+对接地端PE的第一电阻R+,以及负极PV-对接地端PE的第二电阻R-,由于仅是在电路中通入恒流源Is,因此不会受到绝缘阻抗精度和范围的影响,得出的第一电阻R+和第二电阻R-即是电池板对地绝缘阻抗,精度较高。
本发明还提供一种电池板对地绝缘阻抗的检测方法的较佳实施例。
具体地,一种电池板对地绝缘阻抗的检测方法,其特征在于,利用如上所述的检测电路获取电池板的电极对地端PE的绝缘阻抗值,其步骤包括:
断开检测电路的第一开关,并获取第一电压值V1和第二电压值V2,根据基尔霍夫电流定律可列式获取第一公式:;
闭合检测电路的第一开关,并获取第一电压值V1和第二电压值V2,根据基尔霍夫电流定律可列式获取第二公式:;
根据第一公式和第二公式获取第一支路的绝缘阻抗值和第二支路的绝缘阻抗值。
综上所述,以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改,等同替换,改进等,均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电池板对地绝缘阻抗的检测电路,所述检测电路包括分压支路和电压检测单元,所述分压支路包括与电池板正极PV+和地端PE连接的第一支路,以及与电池板负极PV-和地端PE连接的第二支路,所述第一支路和第二支路串联,所述电压检测单元分别获取电池板正极PV+对地端PE的第一电压值V1和电池板负极PV-对地端PE的第二电压值V2,其特征在于:
所述检测电路还包括与第二支路并联的恒流源支路,所述恒流源支路包括串联设置的恒流源Is和开关;其中,恒流源Is的输入端与第一支路和第二支路的连接端连接,其输出端与第二支路的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的检测电路,其特征在于:所述第一支路为第一电阻R+。
3.根据权利要求2所述的检测电路,其特征在于:所述第二支路为第二电阻R-。
4.根据权利要求3所述的检测电路,其特征在于:所述第一电阻R+和第二电阻R-的阻值相等。
5.根据权利要求1所述的检测电路,其特征在于:所述连接端为第一支路和第二支路的中间节点。
6.一种电池板对地绝缘阻抗的检测方法,其特征在于,利用如权利要求1至5任一所述的检测电路获取电池板的电极对地端PE的绝缘阻抗值,其步骤包括:
断开检测电路的第一开关,并获取第一电压值V1和第二电压值V2,根据基尔霍夫电流定律可列式获取第一公式:
闭合检测电路的第一开关,并获取第一电压值V1和第二电压值V2,根据基尔霍夫电流定律可列式获取第二公式:
根据第一公式和第二公式获取第一支路的绝缘阻抗值和第二支路的绝缘阻抗值。
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