CN108896824A - 一种太阳能逆变器和绝缘电阻检测方法 - Google Patents

一种太阳能逆变器和绝缘电阻检测方法 Download PDF

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徐玉盛
朱海兵
董建高
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Abstract

本发明提供一种太阳能逆变器,包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一开关、第二开关;第一电阻一端连接正极输入母线,另一端连接第二电阻,第二电阻的另一端连接负极输入母线;第三电阻一端连接第一开关的一个触点,第三电阻另一端连接第四电阻,第四电阻另一端连接负极输入母线,第五电阻的一端连接第二开关的一个触点,第五电阻的另一端连接负极输入母线,第一开关的另一匹配触点连接大地,第二开关的另一匹配触点连接大地;太阳能逆变器克服了检测偏差较大的问题,并且可以检测出Ra和Rb的实际阻抗值,满足逆变器的安全规定要求。

Description

一种太阳能逆变器和绝缘电阻检测方法
技术领域
本发明涉及一种绝缘阻抗检测电路,具体涉及一种太阳能逆变器和绝缘电阻检测方法。
背景技术
目前太阳能发电的优势逐渐被大众所熟悉并接受,太阳能发电的模式也逐渐由大型电站到个体家庭用户转变,但太阳能电池板工作在室外环境下,随着时间的推移和天气的变化,其绝缘性能也在逐渐的改变,绝缘性能变差,会产生漏电流,不仅会影响逆变器的发电效率,还会影响逆变器的安全性和稳定性,恶劣情况下甚至会存在人身安全隐患,因此如何精确、稳定的检测太阳能电池板及逆变器的绝缘性能,是光伏发电领域一个非常重要的技术点。
发明内容
为了克服上述技术缺陷,本发明提出一种太阳能逆变器,本发明的其他特征和有点将通过下面的详细描述变得显然,或部分地通过本发明的实践而习得。
为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案实现:一种太阳能逆变器,其中,该检测电路包括:第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一开关、第二开关;第一电阻一端连接正极输入母线,另一端连接第二电阻,第二电阻的另一端连接负极输入母线;第三电阻一端连接第一开关的一个触点,第三电阻另一端连接第四电阻,第四电阻另一端连接负极输入母线,第五电阻的一端连接第二开关的一个触点,第五电阻的另一端连接负极输入母线,第一开关的另一匹配触点连接大地,第二开关的另一匹配触点连接大地。
另外,根据本发明公开的太阳能逆变器还具有如下附加技术特征:
进一步地,所述第一开关的一个触点与所述第三电阻的一端连接,另一触点与机壳连接;第二开关的一个触点与第五电阻连接,另一触点与机壳连接。
进一步地,当所述第一开关闭合,断开第二开关,检测所述第二电阻两端的电压UA,得到第一方程式;当闭合第一开关和第二开关,检测第四电阻两端的电压,得到第二方程式UB;当断开第一开关和第二开关,检测第四电阻两端的电压,得到第三方程式UC;根据检测的UA,UB和UC的电压值,计算正极输入端与大地间的绝缘阻抗Ra和负极输入端与大地间的绝缘阻抗Rb
进一步地,所述第一方程式、第二方程式和第三方程式如下所示:
整理后可得:
其中:U为正负极输入端间的电压差,R1为第一电阻的电阻值,R2为第二电阻的电阻值,R3为第三电阻的电阻值,R4为第四电阻的电阻值,R5为第五电阻的电阻值,Ra为正极输入端与大地间的绝缘阻抗,Rb为负极输入端与大地间的绝缘阻抗。
进一步地,所述检测电路藕节于所述太阳能逆变器的逆变桥电路。
进一步地,所述逆变桥电路包括全桥逆变电路。
进一步地,所述第一开关与所述第二开关包括:两个单刀继电器、一个单刀双掷继电器或两个可控半导体开关。
根据本发明的另一方面,提供了一种逆变器的绝缘电阻的检测方法,应用于根据权利要求任一种太阳能逆变器,包括:正极输入母线、负极输入母线端子输入太阳能电池板产生的直流电压;使所第一开关闭合且使断开第二开关,检测所述第二电阻两端的电压UA,得到第一方程式;使第一开关和第二开关均闭合,检测第四电阻两端的电压,得到第二方程式UB;使第一开关和第二开关均断开,检测第四电阻两端的电压,得到第三方程式UC;根据检测的UA,UB和UC的电压值,计算正极输入端与大地间的绝缘阻抗Ra和负极输入端与大地间的绝缘阻抗Rb
进一步地,所述第一方程式、第二方程式和第三方程式如下所示:
整理后可得:
其中:U为正负极输入端间的电压差,R1为第一电阻的电阻值,R2为第二电阻的电阻值,R3为第三电阻的电阻值,R4为第四电阻的电阻值,R5为第五电阻的电阻值,Ra为正极输入端与大地间的绝缘阻抗,Rb为负极输入端与大地间的绝缘阻抗。
进一步地,根据计算后的绝缘阻抗值,若Ra≥1MΩ,则正极输入端与大地间的绝缘阻抗满足标准,否则正极输入端与大地间的绝缘阻抗存在故障,逆变器应立即停止运行,并显示绝缘阻抗故障代码;若Rb≥1MΩ,则负极输入端与大地间的绝缘阻抗满足标准,否则负极输入端与大地间的绝缘阻抗存在故障,逆变器应立即停止运行,并显示绝缘阻抗故障代码。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:本发明中的太阳能逆变器克服了检测偏差较大的问题,并且可以检测出Ra和Rb的实际阻抗值,满足逆变器的安全规定要求,此外,能够有效及时的发现短路漏电等问题,保护使用者的生命安全,安全性能高,检测电路结构简单,非常适用于数字控制的逆变器进行自动检测。
附图说明
图1是本发明的太阳能逆变器的电路图;
图2是本发明的太阳能逆变器的工作流程图。
其中,R1为第一电阻,R2为第二电阻,R3为第三电阻,R4为第四电阻,R5为第五电阻,Ra为正极输入端与大地间的绝缘阻抗,Rb为负极输入端与大地间的绝缘阻抗,PE为大地或机壳,SW1为第一开关,SW2为第二开关。
具体实施方式
本发明所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中,在上面的描述中,提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解,然而,本领域技术人员将意识到,可以实践本发明的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多,或者可以采用其他的方法、组元、装置、步骤等;在其他情况下,不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本发明的各方面变得模糊。
请参考图1所示,为本发明的电路图。本发明提供了一种太阳能逆变器,其中,该检测电路包括:第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一开关、第二开关;第一电阻一端连接正极输入母线,另一端连接第二电阻,第二电阻的另一端连接负极输入母线;第三电阻一端连接第一开关的一个触点,第三电阻另一端连接第四电阻,第四电阻另一端连接负极输入母线,第五电阻的一端连接第二开关的一个触点,第五电阻的另一端连接负极输入母线,第一开关的另一匹配触点连接大地,第二开关的另一匹配触点连接大地。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:本发明中的太阳能逆变器克服了检测偏差较大的问题,并且可以检测出Ra和Rb的实际阻抗值,满足逆变器的安全规定要求,此外,能够有效及时的发现短路漏电等问题,保护使用者的生命安全,安全性能高,检测电路结构简单,非常适用于数字控制的逆变器进行自动检测。
另外,所述第一开关的一个触点与所述第三电阻的一端连接,另一触点与机壳连接;第二开关的一个触点与第五电阻连接,另一触点与机壳连接。
另外,当所述第一开关闭合,断开第二开关,检测所述第二电阻两端的电压UA,得到第一方程式;当闭合第一开关和第二开关,检测第四电阻两端的电压,得到第二方程式VB;当断开第一开关和第二开关,检测第四电阻两端的电压,得到第三方程式UC;根据检测的UA,UB和UC的电压值,计算正极输入端与大地间的绝缘阻抗Ra和负极输入端与大地间的绝缘阻抗Rb
进一步地,所述第一方程式、第二方程式和第三方程式如下所示:
整理后可得:
其中:U为正负极输入端间的电压差,R1为第一电阻的电阻值,R2为第二电阻的电阻值,R3为第三电阻的电阻值,R4为第四电阻的电阻值,R5为第五电阻的电阻值,Ra为正极输入端与大地间的绝缘阻抗,Rb为负极输入端与大地间的绝缘阻抗。
优选地,第一电阻、第三电阻、第五电阻的电阻值为MΩ数量级,第二电阻、第四电阻的电阻值为KΩ数量级,以上所有电阻精度需达到1%或更高。
另外,所述检测电路藕节于所述太阳能逆变器的逆变桥电路。
另外,所述逆变桥电路包括全桥逆变电路,或是其他桥式电路。
另外,所述第一开关与所述第二开关包括:两个单刀继电器、一个单刀双掷继电器或两个可控半导体开关。
下述为本发明方法的实施例,可以应用于上述绝缘电阻检测电路,对于本发明方法实施例中未披露的细节,请参考上述绝缘电阻检测电路的实施例。
图2是根据一示例形实施方式示出的一种逆变器的绝缘电阻的检测方法的流程图,该逆变器绝缘电阻检测方法应用于图1所示的太阳能逆变器,包括:正极输入母线、负极输入母线端子输入太阳能电池板产生的直流电压;使所第一开关闭合且使断开第二开关,检测所述第二电阻两端的电压UA,得到第一方程式;使第一开关和第二开关均闭合,检测第四电阻两端的电压,得到第二方程式UB;使第一开关和第二开关均断开,检测第四电阻两端的电压,得到第三方程式UC;根据检测的UA,UB和UC的电压值,计算正极输入端与大地间的绝缘阻抗Ra和负极输入端与大地间的绝缘阻抗Rb
另外,所述第一方程式、第二方程式和第三方程式如下所示:
整理后可得:
其中:U为正负极输入端间的电压差,R1为第一电阻的电阻值,R2为第二电阻的电阻值,R3为第三电阻的电阻值,R4为第四电阻的电阻值,R5为第五电阻的电阻值,Ra为正极输入端与大地间的绝缘阻抗,Rb为负极输入端与大地间的绝缘阻抗。
另外,根据计算后的绝缘阻抗值,若Ra≥1MΩ,则正极输入端与大地间的绝缘阻抗满足标准,否则正极输入端与大地间的绝缘阻抗存在故障,逆变器应立即停止运行,并显示绝缘阻抗故障代码;若Rb≥1MΩ,则负极输入端与大地间的绝缘阻抗满足标准,否则负极输入端与大地间的绝缘阻抗存在故障,逆变器应立即停止运行,并显示绝缘阻抗故障代码。
本发明中电阻R1和R2组成的电路可以作为直流输入电压检测电路使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种太阳能逆变器,其特征在于,包括:
第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一开关、第二开关;
第一电阻一端连接正极输入母线,另一端连接第二电阻,第二电阻的另一端连接负极输入母线;第三电阻一端连接第一开关的一个触点,第三电阻另一端连接第四电阻,第四电阻另一端连接负极输入母线,第五电阻的一端连接第二开关的一个触点,第五电阻的另一端连接负极输入母线,第一开关的另一匹配触点连接大地,第二开关的另一匹配触点连接大地。
2.根据权利要求1所述的太阳能逆变器,其特征在于,所述第一开关的一个触点与所述第三电阻的一端连接,另一触点与机壳连接;第二开关的一个触点与第五电阻连接,另一触点与机壳连接。
3.根据权利要求1所述的太阳能逆变器,其特征在于,当所述第一开关闭合,断开第二开关,检测所述第二电阻两端的电压UA,得到第一方程式;当闭合第一开关和第二开关,检测第四电阻两端的电压,得到第二方程式UB;当断开第一开关和第二开关,检测第四电阻两端的电压,得到第三方程式UC;根据检测的UA,UB和UC的电压值,计算正极输入端与大地间的绝缘阻抗Ra和负极输入端与大地间的绝缘阻抗Rb
4.根据权利要求3所述的太阳能逆变器,其特征在于,所述第一方程式、第二方程式和第三方程式如下所示:
整理后可得:
其中:U为正负极输入端间的电压差,R1为第一电阻的电阻值,R2为第二电阻的电阻值,R3为第三电阻的电阻值,R4为第四电阻的电阻值,R5为第五电阻的电阻值,Ra为正极输入端与大地间的绝缘阻抗,Rb为负极输入端与大地间的绝缘阻抗。
5.根据权利要求1所述的太阳能逆变器,其特征在于,所述检测电路藕节于所述太阳能逆变器的逆变桥电路。
6.根据权利要求5所述的太阳能逆变器,其特征在于,所述逆变桥电路包括全桥逆变电路。
7.根据权利要求1所述的太阳能逆变器,其特征在于,所述第一开关与所述第二开关包括:两个单刀继电器、一个单刀双掷继电器或两个可控半导体开关。
8.一种逆变器绝缘电阻检测方法,应用于根据权利要求1-7任一项所述的太阳能逆变器,其特征在于,包括:
正极输入母线、负极输入母线端子输入太阳能电池板产生的直流电压;
使所述第一开关闭合且使断开第二开关,检测所述第二电阻两端的电压UA,得到第一方程式;
使第一开关和第二开关均闭合,检测第四电阻两端的电压,得到第二方程式VB
使第一开关和第二开关均断开,检测第四电阻两端的电压,得到第三方程式UC
根据检测的UA,UB和UC的电压值,计算正极输入端与大地间的绝缘阻抗Ra和负极输入端与大地间的绝缘阻抗Rb
9.根据权利要求8所述的逆变器绝缘电阻检测方法,其特征在于,所述第一方程式、第二方程式和第三方程式如下所示:
整理后可得:
其中:U为正负极输入端间的电压差,R1为第一电阻的电阻值,R2为第二电阻的电阻值,R3为第三电阻的电阻值,R4为第四电阻的电阻值,R5为第五电阻的电阻值,Ra为正极输入端与大地间的绝缘阻抗,Rb为负极输入端与大地间的绝缘阻抗。
10.根据权利要求9所述的逆变器绝缘电阻检测方法,其特征在于,根据计算后的绝缘阻抗值,若Ra≥1MΩ,则正极输入端与大地间的绝缘阻抗满足标准,否则正极输入端与大地间的绝缘阻抗存在故障,逆变器应立即停止运行,并显示绝缘阻抗故障代码;若Rb≥1MΩ,则负极输入端与大地间的绝缘阻抗满足标准,否则负极输入端与大地间的绝缘阻抗存在故障,逆变器应立即停止运行,并显示绝缘阻抗故障代码。
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