CN108732511A - 一种直流电源系统的绝缘电阻检测电路及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流电源系统的绝缘电阻检测电路，包括第一分压模块、第二分压模块、检测模块、控制模块；控制模块，用于向第一分压模块和第二分压模块发送不同控制信号，使第一分压模块和第二分压模块处于不同分压状态；检测模块，用于当第一分压模块和第二分压模块处于不同分压状态时，检测并获取所述直流电源系统的正端母线对地的电压和负端母线对地的电压；控制模块，还用于基于所述正端母线对地的电压和负端母线对地的电压，获取所述直流电源系统的正端母线对地的正端绝缘电阻的阻值和所述负端母线对地的负端绝缘电阻的阻值。本发明同时还公开了一种基于直流电源系统的绝缘电阻检测电路的检测方法。

Description

一种直流电源系统的绝缘电阻检测电路及检测方法

技术领域

本发明涉及直流电源系统，尤其涉及一种直流电源系统的绝缘电阻检测电路及检测方法。

背景技术

近年来，伴随着电动汽车的迅速发展，与电动汽车相关的充电桩等高压直流电源系统同样也获得了飞速发展。在充电桩系统中，充电桩系统的绝缘特性至关重要。因此，准确测试高压直流电源系统的绝缘电阻值是充电桩系统安全的保证。如果绝缘测试不准确，将对人身安全存在很大的隐患。

现有的直流绝缘监测技术包括平衡电桥法、非平衡电桥法以及电平信号注入法等。图1为平衡电桥法电路的组成结构示意图，该电路能够测量正负母线对地的静态直流电压，因此母线对地电容的大小不影响测量精度；同时，由于不受接地电容的影响，因此检测速度快；但是当R_p＝R_n≠∞时，不能进行监测。图2为非平衡电桥法电路的组成结构示意图，该电路能够检测单端接地、双端接地、平衡接地，但是测量中需要正负母线分别对地接入电阻，正负母线对地电压是变化的。由于容易受母线对地电容的影响，每次在母线所在电路上接入新电阻后需要一定延时，以等待母线对地电压稳定，检测速度比平衡电桥法慢。此外，非平衡电桥法的计算公式为二维方程，计算结果不精确。低频信号注入法能够监测绝缘电阻，由于需要向高压回路上注入高压交流信号，而附加的交流信号会影响高压直流电源系统的供电质量，而且系统的分布电容会直接影响测量的电压值，导致测量精度较低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种直流电源系统的绝缘电阻检测电路及检测方法，能够以低成本实现全面、且准确的检测直流电源系统对地的绝缘电阻值。

为达到上述目的，本发明的技术方案实现过程如下：

本发明实施例提供了一种直流电源系统的绝缘电阻检测电路，所述电路包括：第一分压模块、第二分压模块、检测模块、控制模块；所述第一分压模块与所述直流电源系统的正端母线对地的正端绝缘电阻构成第一分压回路；所述第二分压模块与所述直流电源系统的负端母线对地的负端绝缘电阻构成第二分压回路；其中，

所述控制模块，用于向所述第一分压模块发送第一控制信号、且向所述第二分压模块发送第二控制信号，使所述第一分压模块处于第一分压状态、所述第二分压模块处于第二分压状态；向所述第一分压模块发送第三控制信号、且向所述第二分压模块发送第四控制信号，使所述第一分压模块处于第三分压状态、所述第二分压模块处于第四分压状态；向所述第一分压模块发送第五控制信号、且向所述第二分压模块发送第六控制信号，使所述第一分压模块处于第五分压状态、所述第二分压模块处于第六分压状态；

所述检测模块，用于当所述第一分压模块处于第一分压状态、且所述第二分压模块处于第二分压状态时，检测并获取所述正端母线对地的第一电压和所述负端母线对地的第二电压；当所述第一分压模块处于第三分压状态、且所述第二分压模块处于第四分压状态时，检测并获取所述正端母线对地的第三电压和所述负端母线对地的第四电压；当所述第一分压模块处于第五分压状态、且所述第二分压模块处于第六分压状态时，检测并获取所述正端母线对地的第五电压和所述负端母线对地的第六电压；

所述控制模块，还用于基于所述第一电压、第二电压、第三电压、第四电压、第五电压、第六电压，获取所述正端绝缘电阻的阻值和所述负端绝缘电阻的阻值。

上述方案中，所述第一分压模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一开关、第二开关；其中，

第一电阻的一端连接所述正端母线、另一端连接第二电阻；

第二电阻的一端连接所述第一电阻、另一端连接所述第二分压模块和地；

第三电阻和第一开关串联，且所述第三电阻和第一开关与所述第一电阻并联；

第四电阻和第二开关串联，且所述第四电阻和第二开关与所述第二电阻并联。

上述方案中，所述第二分压模块包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第三开关、第四开关；其中，

第五电阻的一端连接所述负端母线、另一端连接第六电阻；

第六电阻的一端连接所述第五电阻、另一端连接所述第二电阻和地；

第七电阻和第三开关串联，且所述第七电阻和第三开关与所述第五电阻并联；

第八电阻和第四开关串联，且所述第八电阻和第四开关与所述第六电阻并联。

上述方案中，所述第一分压模块还包括：第五开关；所述第五开关的一端连接所述第二电阻、另一端接地。

上述方案中，所述控制模块，用于：

根据所述第一电压、第二电压，建立所述第一电压、第二电压与所述正端绝缘电阻、负端绝缘电阻之间的第一等式关系；

根据所述第三电压、第四电压，建立所述第三电压、第四电压与所述正端绝缘电阻、负端绝缘电阻之间的第二等式关系；

根据所述第五电压、第六电压，建立所述第五电压、第六电压与所述正端绝缘电阻、负端绝缘电阻之间的第三等式关系；

根据所述第一等式关系和所述第二等式关系，获取所述负端绝缘电阻的阻值；

根据所述第二等式关系和所述第三等式关系，获取所述正端绝缘电阻的阻值。

本发明实施例提供了一种基于直流电源系统的绝缘电阻检测电路的检测方法，所述电路包括第一分压模块、第二分压模块、检测模块、控制模块；所述第一分压模块与所述直流电源系统的正端母线对地的正端绝缘电阻构成第一分压回路；所述第二分压模块与所述直流电源系统的负端母线对地的负端绝缘电阻构成第二分压回路；所述方法包括：

控制模块向第一分压模块发送第一控制信号、且向第二分压模块发送第二控制信号，使所述第一分压模块处于第一分压状态、所述第二分压模块处于第二分压状态；

控制模块向第一分压模块发送第三控制信号、且向第二分压模块发送第四控制信号，使所述第一分压模块处于第三分压状态、所述第二分压模块处于第四分压状态；

控制模块向第一分压模块发送第五控制信号、且向第二分压模块发送第六控制信号，使所述第一分压模块处于第五分压状态、所述第二分压模块处于第六分压状态；

当所述第一分压模块处于第一分压状态、且所述第二分压模块处于第二分压状态时，检测模块检测并获取所述正端母线对地的第一电压和所述负端母线对地的第二电压；

当所述第一分压模块处于第三分压状态、且所述第二分压模块处于第四分压状态时，检测模块检测并获取所述正端母线对地的第三电压和所述负端母线对地的第四电压；

当所述第一分压模块处于第五分压状态、且所述第二分压模块处于第六分压状态时，检测模块检测并获取所述正端母线对地的第五电压和所述负端母线对地的第六电压；

控制模块基于所述第一电压、第二电压、第三电压、第四电压、第五电压、第六电压，获取所述正端绝缘电阻的阻值和所述负端绝缘电阻的阻值。

上述方案中，所述控制模块基于所述第一电压、第二电压、第三电压、第四电压、第五电压、第六电压，获取所述正端绝缘电阻的阻值和所述负端绝缘电阻的阻值，包括：

根据所述第一电压、第二电压，建立所述第一电压、第二电压与所述正端绝缘电阻、负端绝缘电阻之间的第一等式关系；

根据所述第三电压、第四电压，建立所述第三电压、第四电压与所述正端绝缘电阻、负端绝缘电阻之间的第二等式关系；

根据所述第五电压、第六电压，建立所述第五电压、第六电压与所述正端绝缘电阻、负端绝缘电阻之间的第三等式关系；

根据所述第一等式关系和所述第二等式关系，获取所述负端绝缘电阻的阻值；

根据所述第二等式关系和所述第三等式关系，获取所述正端绝缘电阻的阻值。

本发明实施例提供了一种直流电源系统的绝缘电阻检测电路，所述电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关；其中，

第一电阻的一端连接所述直流电源系统的正端母线、另一端连接第二电阻；第二电阻的一端连接所述第一电阻、另一端连接所述第六电阻和地；第三电阻和第一开关串联，且所述第三电阻和第一开关与所述第一电阻并联；第四电阻和第二开关串联，且所述第四电阻和第二开关与所述第二电阻并联；

第五电阻的一端连接所述直流电源系统的负端母线、另一端连接第六电阻；第六电阻的一端连接所述第五电阻、另一端连接所述第二电阻和地；第七电阻和第三开关串联，且所述第七电阻和第三开关与所述第五电阻并联；第八电阻和第四开关串联，且所述第八电阻和第四开关与所述第六电阻并联。

上述方案中，所述电路还包括第五开关；所述第五开关的一端连接所述第二电阻和第六电阻、另一端接地。

本发明实施例提供的直流电源系统的绝缘电阻检测电路及检测方法，所述直流电源系统的绝缘电阻检测电路包括第一分压模块、第二分压模块、检测模块、控制模块；所述第一分压模块与所述直流电源系统的正端母线对地的正端绝缘电阻构成第一分压回路；所述第二分压模块与所述直流电源系统的负端母线对地的负端绝缘电阻构成第二分压回路；其中，所述控制模块，用于向所述第一分压模块发送第一控制信号、且向所述第二分压模块发送第二控制信号，使所述第一分压模块处于第一分压状态、所述第二分压模块处于第二分压状态；向所述第一分压模块发送第三控制信号、且向所述第二分压模块发送第四控制信号，使所述第一分压模块处于第三分压状态、所述第二分压模块处于第四分压状态；向所述第一分压模块发送第五控制信号、且向所述第二分压模块发送第六控制信号，使所述第一分压模块处于第五分压状态、所述第二分压模块处于第六分压状态；所述检测模块，用于当所述第一分压模块处于第一分压状态、且所述第二分压模块处于第二分压状态时，检测并获取所述正端母线对地的第一电压和所述负端母线对地的第二电压；当所述第一分压模块处于第三分压状态、且所述第二分压模块处于第四分压状态时，检测并获取所述正端母线对地的第三电压和所述负端母线对地的第四电压；当所述第一分压模块处于第五分压状态、且所述第二分压模块处于第六分压状态时，检测并获取所述正端母线对地的第五电压和所述负端母线对地的第六电压；所述控制模块，还用于基于所述第一电压、第二电压、第三电压、第四电压、第五电压、第六电压，获取所述正端绝缘电阻的阻值和所述负端绝缘电阻的阻值；可见，本发明实施例通过分压方式改变直流电源系统的正负端母线对地电压，并基于所述正负端母线对地电压的变化情况获取所述正负端母线对地的绝缘电阻的阻值，能够以低成本实现全面、且准确的检测直流电源系统对地的绝缘电阻值；并且，计算简单、计算结果精度高。此外，基于检测所获得的直流电源系统对地的绝缘电阻值，可进一步判断该直流电源系统对地的绝缘状况是否正常。

附图说明

图1为平衡电桥法电路的组成结构示意图；

图2为非平衡电桥法电路的组成结构示意图；

图3为本发明实施例提供的直流电源系统的绝缘电阻检测电路的组成结构示意图；

图4为本发明实施例提供的基于直流电源系统的绝缘电阻检测电路的检测方法的实现流程示意图；

图5为本发明实施例提供的直流电源系统的绝缘电阻检测电路的具体组成结构示意图；

图6为本发明实施例提供的直流电源系统的绝缘电阻检测电路处于状态一时的示意图；

图7为本发明实施例提供的直流电源系统的绝缘电阻检测电路处于状态二时的示意图；

图8为本发明实施例提供的直流电源系统的绝缘电阻检测电路处于状态三时的示意图。

具体实施方式

图3为本发明实施例提供的直流电源系统的绝缘电阻检测电路的组成结构示意图，该电路包括：第一分压模块11、第二分压模块12、检测模块13、控制模块14；所述第一分压模块11与所述直流电源系统的正端母线对地的正端绝缘电阻构成第一分压回路；所述第二分压模块12与所述直流电源系统的负端母线对地的负端绝缘电阻构成第二分压回路；其中，

所述控制模块14，用于向所述第一分压模块11发送第一控制信号、且向所述第二分压模块12发送第二控制信号，使所述第一分压模块11处于第一分压状态、所述第二分压模块12处于第二分压状态；向所述第一分压模块11发送第三控制信号、且向所述第二分压模块12发送第四控制信号，使所述第一分压模块11处于第三分压状态、所述第二分压模块12处于第四分压状态；向所述第一分压模块11发送第五控制信号、且向所述第二分压模块12发送第六控制信号，使所述第一分压模块11处于第五分压状态、所述第二分压模块12处于第六分压状态；

所述检测模块13，用于当所述第一分压模块11处于第一分压状态、且所述第二分压模块12处于第二分压状态时，检测并获取所述直流电源系统的正端母线对地的第一电压和所述直流电源系统的负端母线对地的第二电压；当所述第一分压模块11处于第三分压状态、且所述第二分压模块12处于第四分压状态时，检测并获取所述直流电源系统的正端母线对地的第三电压和所述直流电源系统的负端母线对地的第四电压；当所述第一分压模块11处于第五分压状态、且所述第二分压模块12处于第六分压状态时，检测并获取所述直流电源系统的正端母线对地的第五电压和所述直流电源系统的负端母线对地的第六电压；

所述控制模块14，还用于基于所述第一电压、第二电压、第三电压、第四电压、第五电压、第六电压，获取所述直流电源系统的正端母线对地的正端绝缘电阻的阻值和所述直流电源系统的负端母线对地的负端绝缘电阻的阻值。

这里，所述第一分压状态、第三分压状态、第五分压状态可能相同，也可能不相同；所述第二分压状态、第四分压状态、第六分压状态可能相同，也可能不相同；所述第一分压模块11根据所述控制模块14发送的控制信号而处于所述第一分压状态、第三分压状态、第五分压状态的先后顺序可以是任意的，所述第二分压模块12根据所述控制模块14发送的控制信号而处于所述第二分压状态、第四分压状态、第六分压状态的先后顺序也可以是任意的。

这里，本实施例提供的直流电源系统的绝缘电阻检测电路结合了平衡电桥法和非平衡电桥法电路的优点，能够测试平衡电阻值和非平衡电阻值，即能够测试当R_p＝R_n≠∞和R_p≠R_n≠∞时直流电源系统对地的绝缘电阻，克服了平衡电桥法不能测试平衡电阻的缺陷，也克服了非平衡电桥法对时间要求的影响；能够确保正负端母线与地之间存在较大的绝缘阻抗，而不会影响正负端母线与地之间的绝缘性能；能够在绝缘检测时，使正负端母线的电压不会产生波动，且精度较高。因此，本实施例提供的直流电源系统的绝缘电阻检测电路可运用于检测充电桩等高压直流电源系统的绝缘电阻。

所述控制模块14，具体用于：

根据所述第一电压、第二电压，建立所述第一电压、第二电压与所述正端绝缘电阻、负端绝缘电阻之间的第一等式关系；

根据所述第三电压、第四电压，建立所述第三电压、第四电压与所述正端绝缘电阻、负端绝缘电阻之间的第二等式关系；

根据所述第五电压、第六电压，建立所述第五电压、第六电压与所述正端绝缘电阻、负端绝缘电阻之间的第三等式关系；

根据所述第一等式关系和所述第二等式关系，获取所述负端绝缘电阻的阻值；

根据所述第二等式关系和所述第三等式关系，获取所述正端绝缘电阻的阻值。

这里，由于所述第一等式关系、第二等式关系、第三等式关系都是一维方程，因此求解计算过程会比二维方程更加简单、快速，计算结果也会更精确。

进一步地，所述控制模块14，还用于确定所述正端绝缘电阻的阻值在第一设定阈值范围内、且所述负端绝缘电阻的阻值在第二设定阈值范围内时，判定所述正端绝缘电阻和负端绝缘电阻满足预设要求；确定所述正端绝缘电阻的阻值不在第一设定阈值范围内、或所述负端绝缘电阻的阻值不在第二设定阈值范围内时，判定所述正端绝缘电阻和负端绝缘电阻不满足预设要求。

这里，基于通过检测获取到的直流电源系统对地的绝缘电阻值，可用于判断该直流电源系统对地的绝缘状况是否正常，即当所述正端绝缘电阻和负端绝缘电阻满足预设要求时，可判定该直流电源系统对地的直流绝缘正常；当所述正端绝缘电阻和负端绝缘电阻不满足预设要求时，可判定该直流电源系统对地的直流绝缘异常。

这里，所述第一设定阈值范围、第二设定阈值范围可根据实际情况需要进行设置，比如可根据直流电源系统绝缘监测装置技术条件即行业标准DL/T1392-2014进行设置。

其中，所述第一分压模块11包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一开关、第二开关；其中，

第一电阻的一端连接所述正端母线、另一端连接第二电阻；

第二电阻的一端连接所述第一电阻、另一端连接所述第二分压模块12和地；

第三电阻和第一开关串联，且所述第三电阻和第一开关与所述第一电阻并联；

第四电阻和第二开关串联，且所述第四电阻和第二开关与所述第二电阻并联。

所述第二分压模块12包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第三开关、第四开关；其中，

第五电阻的一端连接所述负端母线、另一端连接第六电阻；

第六电阻的一端连接所述第五电阻、另一端连接所述第二电阻和地；

第七电阻和第三开关串联，且所述第七电阻和第三开关与所述第五电阻并联；

第八电阻和第四开关串联，且所述第八电阻和第四开关与所述第六电阻并联。

这里，当所述第一分压模块11和第二分压模块12接收到控制模块14发送的控制信号时，通过响应接收到的控制信号改变开关状态，比如使开关闭合或断开，以处于不同分压状态。

在检测高压直流电源系统对地的绝缘电阻时，与现有技术中图1所示的平衡电桥法电路和图2所示的非平衡电桥法电路相比，本实施例通过采用电阻分压方式，使每个开关需要切断的电压信号大小减小，降低对每个开关硬件性能的要求，从而使本实施例中单个开关的成本远远低于图1和图2所示电路中单个开关的成本；虽然本实施例中所需开关的数量比图1和图2所示电路中开关的数量都要多，但是由于单个开关的成本低，因此本实施例中所有开关的成本也分别低于图1和图2所示电路中所有开关的成本。此外，由于单个电阻的成本通常较低，导致图1、图2、图3所示电路的硬件成本基本由开关成本决定。综上所述，本实施例提供的直流电源系统的绝缘电阻检测电路能够以低成本检测高压直流电源系统的绝缘电阻值。

进一步地，所述第一分压模块11还包括：第五开关；所述第五开关的一端连接所述第二电阻、另一端接地。

这里，当所述第一分压模块11包含所述第五开关时，在进行直流绝缘电阻检测时，保持第五开关闭合；当直流绝缘电阻检测完毕时，断开第五开关；如此，使第五开关起到安全保护作用。然而在绝缘电阻实时监测系统中，可将第五开关去掉，即所述第一分压模块11不包含所述第五开关。

这里，通过控制第五开关的断开或闭合，使所述第五开关起到安全保护作用，从而延长检测电路的工作寿命。

进一步地，所述第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关包括光耦、干簧继电器和常规继电器如电磁式继电器等，以便于通过电信号或脉冲进行控制。

在实际运用中，所述检测模块13可以是直流标准数字电压表等电压测量器件或电路。

综上所述，本实施例提供的直流电源系统的绝缘电阻检测电路结合了平衡电桥法和非平衡电桥法电路的优点，能够测试平衡电阻值和非平衡电阻值，克服了平衡电阻法不能测试平衡电阻的缺陷，也克服了非平衡电阻对时间要求的影响；求取正负端母线对地的绝缘电阻值的计算过程简单，精度高；能够确保正负端母线与地存在较大的绝缘阻抗，检测时不会影响正负端母线与地之间的绝缘性能；能够在绝缘监测时使正负端母线的电压不会产生波动，计算结果精度较高；当第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻的阻值都相等时，对于第一开关、第二开关、第三开关、第四开关的切换电压只需要采用常规方法的六分之一，因此成本低且可靠度高。

图4为本发明实施例提供的基于直流电源系统的绝缘电阻检测电路的检测方法的实现流程示意图，所述电路包括第一分压模块、第二分压模块、检测模块、控制模块；所述第一分压模块与所述直流电源系统的正端母线对地的正端绝缘电阻构成第一分压回路；所述第二分压模块与所述直流电源系统的负端母线对地的负端绝缘电阻构成第二分压回路；该方法包括：

步骤101：控制模块向第一分压模块发送第一控制信号、且向第二分压模块发送第二控制信号，使所述第一分压模块处于第一分压状态、所述第二分压模块处于第二分压状态；

步骤102：控制模块向第一分压模块发送第三控制信号、且向第二分压模块发送第四控制信号，使所述第一分压模块处于第三分压状态、所述第二分压模块处于第四分压状态；

步骤103：控制模块向第一分压模块发送第五控制信号、且向第二分压模块发送第六控制信号，使所述第一分压模块处于第五分压状态、所述第二分压模块处于第六分压状态；

步骤104：当所述第一分压模块处于第一分压状态、且所述第二分压模块处于第二分压状态时，检测模块检测并获取所述正端母线对地的第一电压和所述负端母线对地的第二电压；

步骤105：当所述第一分压模块处于第三分压状态、且所述第二分压模块处于第四分压状态时，检测模块检测并获取所述正端母线对地的第三电压和所述负端母线对地的第四电压；

步骤106：当所述第一分压模块处于第五分压状态、且所述第二分压模块处于第六分压状态时，检测模块检测并获取所述正端母线对地的第五电压和所述负端母线对地的第六电压；

步骤107：控制模块基于所述第一电压、第二电压、第三电压、第四电压、第五电压、第六电压，获取所述正端绝缘电阻的阻值和所述负端绝缘电阻的阻值。

具体地，控制模块根据所述第一电压、第二电压，建立所述第一电压、第二电压与所述正端绝缘电阻、负端绝缘电阻之间的第一等式关系；

控制模块根据所述第三电压、第四电压，建立所述第三电压、第四电压与所述正端绝缘电阻、负端绝缘电阻之间的第二等式关系；

控制模块根据所述第五电压、第六电压，建立所述第五电压、第六电压与所述正端绝缘电阻、负端绝缘电阻之间的第三等式关系；

控制模块根据所述第一等式关系和所述第二等式关系，获取所述负端绝缘电阻的阻值；

控制模块根据所述第二等式关系和所述第三等式关系，获取所述正端绝缘电阻的阻值。

这里，上述三种等式关系的获取不存在先后顺序，即可以随意执行，而只需要确保在每两个对应状态获得相应的电压与电阻之间的等式关系。

这里，本实施例提供的直流电源系统的绝缘电阻检测电路的检测方法结合了平衡电桥法和非平衡电桥法的优点，能够测试平衡电阻值和非平衡电阻值，即能够测试当R_p＝R_n≠∞和R_p≠R_n≠∞时直流电源系统的绝缘电阻，克服了平衡电桥法不能测试平衡电阻的缺陷，也克服了非平衡电桥法对时间要求的影响；能够确保正负端母线与地之间存在较大的绝缘阻抗，而不会影响正负端母线与地之间的绝缘性能；能够在绝缘检测时，使正负端母线的电压不会产生波动，且精度较高。此外，由于所述第一等式关系、第二等式关系、第三等式关系都是一维方程，因此求解计算过程会比二维方程更加简单、快速，计算结果也会更精确。

进一步地，该方法还包括：

控制模块确定所述正端绝缘电阻的阻值在第一设定阈值范围内、且所述负端绝缘电阻的阻值在第二设定阈值范围内时，判定所述正端绝缘电阻和负端绝缘电阻满足预设要求。

具体地，控制模块确定所述正端绝缘电阻的阻值在第一设定阈值范围内、且所述负端绝缘电阻的阻值在第二设定阈值范围内时，判定所述正端绝缘电阻和负端绝缘电阻满足预设要求；确定所述正端绝缘电阻的阻值不在第一设定阈值范围内、或所述负端绝缘电阻的阻值不在第二设定阈值范围内时，判定所述正端绝缘电阻和负端绝缘电阻不满足预设要求。

这里，基于通过检测获取到的直流电源系统对地的绝缘电阻值，可用于判断该直流电源系统对地的绝缘状况是否正常，即当所述正端绝缘电阻和负端绝缘电阻满足预设要求时，可判定该直流电源系统对地的直流绝缘正常；当所述正端绝缘电阻和负端绝缘电阻不满足预设要求时，可判定该直流电源系统对地的直流绝缘异常。

这里，所述第一设定阈值范围、第二设定阈值范围可根据实际情况需要进行设置，比如可根据直流电源系统绝缘监测装置技术条件即行业标准DL/T1392-2014进行设置。

图5为本发明实施例提供的直流电源系统的绝缘电阻检测电路的具体组成结构示意图，该电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、第五开关K5；第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一开关K1、第二开关K2、第五开关K5构成第一分压模块；第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第三开关K3、第四开关K4构成第二分压模块；

其中，图5所示的直流电源系统的绝缘电阻检测电路中的连接关系为：

第一电阻R1的一端连接直流电源系统的正端母线Up，另一端连接第二电阻R2；第二电阻R2的一端连接第一电阻R1，另一端连接第五开关K5、第六电阻R6、第四开关K4；第三电阻R3的一端连接第一电阻R1，另一端连接第一开关K1；第一开关K1的一端连接第三电阻R3，另一端连接第一电阻R1、第二电阻R2、第四电阻R4，即第三电阻R3和第一开关K1串联，且第三电阻R3和第一开关K1与第一电阻R1并联；第四电阻R4的一端连接第二电阻R2，另一端连接第二开关K2；第二开关K2的一端连接第四电阻R4，另一端连接第二电阻R2，即第四电阻R4和第二开关K2串联，且第四电阻R4和第二开关K2与第二电阻R2并联；

第五电阻R5的一端连接直流电源系统的负端母线Un，另一端连接第六电阻R6；第六电阻R6的一端连接第五电阻R5，另一端连接第四开关K4、第二电阻R2、第五开关K5；第七电阻R7的一端连接第五电阻R5，另一端连接第三开关K3；第三开关K3的一端连接第七电阻R7，另一端连接第八电阻R8、第五电阻R5、第六电阻R6，即第七电阻R7和第三开关K3串联，且第七电阻R7和第三开关K3与第五电阻R5并联；第八电阻R8的一端连接第六电阻R6，另一端连接第四开关K4；第四开关K4的一端连接第八电阻R8，另一端连接第六电阻R6，即第八电阻R8和第四开关K4串联，且第八电阻R8和第四开关K4与第六电阻R6并联。

这里，所述第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4、第五开关K5可以是电磁式继电器、光耦、干簧继电器等器件；所述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8的电阻值大小为电路设计时选取的，需要根据实际的高压直流输出电压进行选取。

此外，在进行高压直流绝缘电阻监测时，保持闭合第五开关K5；当高压直流绝缘电阻监测完毕时，切断第五开关K5；如此，使第五开关K5起到安全保护作用。而在绝缘电阻实时监测系统中，可将第五开关K5去掉。

在第一开关K1、第二开关K2闭合的情况下，通过断开和闭合第三开关K3、第四开关K4，可以求得第二等效电阻R_n；在第三开关K3、第四开关K4闭合的情况下，通过断开和闭合第一开关K1、第二开关K2，可以求得第一等效电阻R_p。

在实际的测试过程中，通过第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3、第四开关K4的断开和闭合形成三个不同状态，从而获得对应的三个不同公式，这样可以直接计算得到R_n和R_p。

为了计算方便，由于R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8的阻值已知，可预先定义R_a、R_b、R_c、R_d四个常量；其中，

下面对三个不同状态进行简要分析，具体如下：

1)状态一：图6为本发明实施例提供的直流电源系统的绝缘电阻检测电路处于状态一时的示意图，此时K1、K2、K5闭合，K3、K4断开，监测到正负端母线对地电压分别为U_p1、U_n1；

在K1、K2闭合，而K3、K4断开情况下，正负端母线对地的电阻值如下：

正端母线对地的电阻R_p1：

负端母线对地的电阻Rn1：

根据等式可获得公式①：其中，R_a、R_b为已知值，U_p1、U_n1为测试值。

2)状态二：图7为本发明实施例提供的直流电源系统的绝缘电阻检测电路处于状态二时的示意图，此时K1、K2、K5闭合，K3、K4也闭合，监测到正负端母线对地电压分别为U_p2、U_n2；

在K1、K2闭合，而K3、K4闭合情况下，正负端母线对地的电阻值如下：

正端母线对地的电阻R_p2：

负端母线对地的电阻R_n2：

根据等式可获得公式②：其中，R_a、R_b、R_c、R_d为已知值，U_p2、U_n2为测试值。

3)状态三：图8为本发明实施例提供的直流电源系统的绝缘电阻检测电路处于状态三时的示意图，此时K1、K2断开，K3、K4、K5闭合，监测到正负端母线对地电压分别为U_p3、U_n3；

在K1、K2断开，而K3、K4闭合情况下，正负端母线对地的电阻值如下：

正端母线对地的电阻R_p3：

负端母线对地的电阻R_n3：

根据等式可获得公式③：其中，R_c、R_d为已知值，U_p2、U_n2为测试值。

根据公式①除以公式②，得到R_n值；

根据公式②除以公式③，得到R_p值。

这里，上述三种状态的获取不存在先后顺序，即可以随意执行，而只需要确保在每个状态获得相应的电压与电阻的比值公式。

下面通过一个具体示例对本实施例作进一步的说明，若在高压直流电源充电过程中，在正负端母线电压输出为500VDC，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8分别都为80KΩ，则R_a、R_b、R_c、R_d为40KΩ；假设R_n为200KΩ，R_p为50KΩ，计算过程如下：

在状态一时，监测到正负端母线对地电压分别为U_p1＝128.57V、U_n1＝371.43V；

因此，公式①：

在状态二时，监测到正负端母线对地电压分别为U_p2＝175V、U_n2＝325V；

因此，公式②：

在状态三时，监测到正负端母线对地电压分别为U_p3＝199.99V、U_n3＝300.01V；

因此，公式③：

根据公式①除以②，得出R_n＝201.69KΩ。

根据公式②除以③，得出R_p＝49.87KΩ。

对于超过100KΩ的绝缘电阻值，直流电源系统绝缘监测装置技术条件即行业标准DL/T1392-2014要求精度小于10％；对于小于100KΩ的绝缘电阻值，行业标准DL/T1392-2014要求精度小于5％，因此符合要求，即可判定该高压直流电源系统对地的直流绝缘正常。

本实施例中，由于电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8的阻值都相同，开关K1、K2、K3、K4的切换电压只需要平衡电桥法和非平衡电桥法中开关切换电压的六分之一，因此降低了对每个开关硬件性能的要求，使得每个开关的成本大大降低，即使得本实施例中电路的硬件成本低于平衡电桥法电路的硬件成本和非平衡电桥法电路的硬件成本；能够测试当R_p＝R_n≠∞和R_p≠R_n≠∞时高压直流电源系统对地的绝缘电阻；能够确保正负端母线与地之间存在较大的绝缘阻抗，而不会影响正负端母线与地之间的绝缘性能；能够在绝缘检测时，使正负端母线的电压不会产生波动，且计算公式都是一维方程，与二维方程相比，计算过程更加简单快速、计算结果精度更高。

以上所述，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范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种直流电源系统的绝缘电阻检测电路，其特征在于，所述电路包括：第一分压模块、第二分压模块、检测模块、控制模块；所述第一分压模块与所述直流电源系统的正端母线对地的正端绝缘电阻构成第一分压回路；所述第二分压模块与所述直流电源系统的负端母线对地的负端绝缘电阻构成第二分压回路；其中，

所述控制模块，用于向所述第一分压模块发送第一控制信号、且向所述第二分压模块发送第二控制信号，使所述第一分压模块处于第一分压状态、所述第二分压模块处于第二分压状态；向所述第一分压模块发送第三控制信号、且向所述第二分压模块发送第四控制信号，使所述第一分压模块处于第三分压状态、所述第二分压模块处于第四分压状态；向所述第一分压模块发送第五控制信号、且向所述第二分压模块发送第六控制信号，使所述第一分压模块处于第五分压状态、所述第二分压模块处于第六分压状态；

所述检测模块，用于当所述第一分压模块处于第一分压状态、且所述第二分压模块处于第二分压状态时，检测并获取所述正端母线对地的第一电压和所述负端母线对地的第二电压；当所述第一分压模块处于第三分压状态、且所述第二分压模块处于第四分压状态时，检测并获取所述正端母线对地的第三电压和所述负端母线对地的第四电压；当所述第一分压模块处于第五分压状态、且所述第二分压模块处于第六分压状态时，检测并获取所述正端母线对地的第五电压和所述负端母线对地的第六电压；

所述控制模块，还用于基于所述第一电压、第二电压、第三电压、第四电压、第五电压、第六电压，获取所述正端绝缘电阻的阻值和所述负端绝缘电阻的阻值。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一分压模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一开关、第二开关；其中，

第一电阻的一端连接所述正端母线、另一端连接第二电阻；

第二电阻的一端连接所述第一电阻、另一端连接所述第二分压模块和地；

第三电阻和第一开关串联，且所述第三电阻和第一开关与所述第一电阻并联；

第四电阻和第二开关串联，且所述第四电阻和第二开关与所述第二电阻并联。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第二分压模块包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第三开关、第四开关；其中，

第五电阻的一端连接所述负端母线、另一端连接第六电阻；

第六电阻的一端连接所述第五电阻、另一端连接所述第二电阻和地；

第七电阻和第三开关串联，且所述第七电阻和第三开关与所述第五电阻并联；

第八电阻和第四开关串联，且所述第八电阻和第四开关与所述第六电阻并联。

4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一分压模块还包括：第五开关；所述第五开关的一端连接所述第二电阻、另一端接地。

5.根据权利要求1至4任一项所述的电路，其特征在于，所述控制模块，用于：

根据所述第一电压、第二电压，建立所述第一电压、第二电压与所述正端绝缘电阻、负端绝缘电阻之间的第一等式关系；

根据所述第三电压、第四电压，建立所述第三电压、第四电压与所述正端绝缘电阻、负端绝缘电阻之间的第二等式关系；

根据所述第五电压、第六电压，建立所述第五电压、第六电压与所述正端绝缘电阻、负端绝缘电阻之间的第三等式关系；

根据所述第一等式关系和所述第二等式关系，获取所述负端绝缘电阻的阻值；

根据所述第二等式关系和所述第三等式关系，获取所述正端绝缘电阻的阻值。

6.一种基于直流电源系统的绝缘电阻检测电路的检测方法，其特征在于，所述电路包括第一分压模块、第二分压模块、检测模块、控制模块；所述第一分压模块与所述直流电源系统的正端母线对地的正端绝缘电阻构成第一分压回路；所述第二分压模块与所述直流电源系统的负端母线对地的负端绝缘电阻构成第二分压回路；所述方法包括：

控制模块向第一分压模块发送第一控制信号、且向第二分压模块发送第二控制信号，使所述第一分压模块处于第一分压状态、所述第二分压模块处于第二分压状态；

控制模块向第一分压模块发送第三控制信号、且向第二分压模块发送第四控制信号，使所述第一分压模块处于第三分压状态、所述第二分压模块处于第四分压状态；

控制模块向第一分压模块发送第五控制信号、且向第二分压模块发送第六控制信号，使所述第一分压模块处于第五分压状态、所述第二分压模块处于第六分压状态；

当所述第一分压模块处于第一分压状态、且所述第二分压模块处于第二分压状态时，检测模块检测并获取所述正端母线对地的第一电压和所述负端母线对地的第二电压；

当所述第一分压模块处于第三分压状态、且所述第二分压模块处于第四分压状态时，检测模块检测并获取所述正端母线对地的第三电压和所述负端母线对地的第四电压；

当所述第一分压模块处于第五分压状态、且所述第二分压模块处于第六分压状态时，检测模块检测并获取所述正端母线对地的第五电压和所述负端母线对地的第六电压；

控制模块基于所述第一电压、第二电压、第三电压、第四电压、第五电压、第六电压，获取所述正端绝缘电阻的阻值和所述负端绝缘电阻的阻值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制模块基于所述第一电压、第二电压、第三电压、第四电压、第五电压、第六电压，获取所述正端绝缘电阻的阻值和所述负端绝缘电阻的阻值，包括：

根据所述第一电压、第二电压，建立所述第一电压、第二电压与所述正端绝缘电阻、负端绝缘电阻之间的第一等式关系；

根据所述第三电压、第四电压，建立所述第三电压、第四电压与所述正端绝缘电阻、负端绝缘电阻之间的第二等式关系；

根据所述第五电压、第六电压，建立所述第五电压、第六电压与所述正端绝缘电阻、负端绝缘电阻之间的第三等式关系；

根据所述第一等式关系和所述第二等式关系，获取所述负端绝缘电阻的阻值；

根据所述第二等式关系和所述第三等式关系，获取所述正端绝缘电阻的阻值。

8.一种直流电源系统的绝缘电阻检测电路，其特征在于，所述电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关；其中，

第一电阻的一端连接所述直流电源系统的正端母线、另一端连接第二电阻；第二电阻的一端连接所述第一电阻、另一端连接所述第六电阻和地；第三电阻和第一开关串联，且所述第三电阻和第一开关与所述第一电阻并联；第四电阻和第二开关串联，且所述第四电阻和第二开关与所述第二电阻并联；

第五电阻的一端连接所述直流电源系统的负端母线、另一端连接第六电阻；第六电阻的一端连接所述第五电阻、另一端连接所述第二电阻和地；第七电阻和第三开关串联，且所述第七电阻和第三开关与所述第五电阻并联；第八电阻和第四开关串联，且所述第八电阻和第四开关与所述第六电阻并联。

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述电路还包括第五开关；所述第五开关的一端连接所述第二电阻和第六电阻、另一端接地。