CN110618359B - 动力驱动系统的交流绝缘检测装置、方法及动力驱动系统 - Google Patents

动力驱动系统的交流绝缘检测装置、方法及动力驱动系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了动力驱动系统的交流绝缘检测装置、方法及系统，在直流母线与地之间连接有阻抗网络；电压采样电路采样该阻抗网络上的交流电压信号，而且，该交流电压信号能够体现交流输出电压信号的波形；如果交流输出的交流绝缘阻抗发生变化(例如，变小)，包含交流绝缘阻抗和阻抗网络的回路中的阻抗不变或变小且构成回路的另一相绝缘阻抗变小，进而使该阻抗网络中的电流发生变化，最终导致阻抗网络上的电压信号发生变化。因此，根据从阻抗网络中与负直流母线连接的电阻上采集得到的交流电压信号的幅值和频率、阻抗网络的阻抗值及交流输出电压能够确定交流绝缘阻抗是否存在异常，最终实现对动力驱动系统的绝缘性能监测。

Description

动力驱动系统的交流绝缘检测装置、方法及动力驱动系统
技术领域
本发明属于动力驱动技术领域，尤其涉及动力驱动系统的交流绝缘检测装置、方法及动力驱动系统。
背景技术
新能源汽车是当今社会的发展趋势，新能源汽车的动力驱动系统包括动力电池组、电机，以及电机控制器。随着新能源汽车对续航里程的需求越来越大，动力电池组的电压配置均超过了安全电压(60V)。因此，为了保证新能源汽车的使用安全，必须对整个动力驱动系统的绝缘性能进行监控。
但是，目前的动力驱动系统只针对直流侧进行绝缘监测，并没有对动力驱动系统的交流侧的绝缘性能进行监测，这样会存在安全隐患，例如，电机相绕组发生绝缘击穿故障后，如果不能及时检测并处理，故障会进一步扩大，可能导致动力电池组损坏，甚至导致新能源汽车毁坏、车上人员伤亡。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供动力驱动系统的交流绝缘检测装置、方法及动力驱动系统，以实现监测动力驱动系统的交流侧的绝缘性能。
第一方面，本发明提供了一种动力驱动系统的交流绝缘检测装置，包括：阻抗网络、电压采样电路和处理器；
所述阻抗网络连接在直流母线与地之间；
所述电压采样电路与所述阻抗网络连接，用于采样所述阻抗网络上的交流电压信号，该交流电压信号的频率与所述动力驱动系统所包含的电机控制器的交流输出电压的基波频率相关；
所述处理器，用于依据所述电压采样电路采集的交流电压信号的幅值和频率、所述阻抗网络的阻抗值及所述交流输出电压，确定交流绝缘阻抗是否存在异常。
在第一方面一种可能的实现方式中，所述电压采样电路采样所述阻抗网络内与负直流母线连接的电阻上的交流电压信号。
在第一方面一种可能的实现方式中，所述处理器依据所述电压采样电路采集的交流电压信号的幅值和频率、所述阻抗网络的阻抗值及所述交流输出电压，确定交流绝缘阻抗是否存在异常，具体用于：
当所述交流电压信号的幅值大于或等于第一电压阈值，且所述交流电压信号的频率接近所述电机控制器的正常交流输出电压的基波频率时，确定三相交流绝缘阻抗中的一相或两相异常；
当所述交流电压信号的幅值大于或等于第二电压阈值，且所述交流电压信号的频率接近频率阈值时，确定三相交流绝缘阻抗都异常；其中，所述频率阈值约为所述电机控制器的正常交流输出电压的基波频率的三倍，且所述第二电压阈值小于所述第一电压阈值。
在第一方面另一种可能的实现方式中，所述电压采样电路包括：电压采样子电路和比较子电路；
所述电压采样子电路的采样端连接所述阻抗网络，所述电压采样子电路的输出端连接所述比较子电路的一个输入端；
所述比较子电路，用于将所述电压采样子电路采集的交流电压信号的幅值分别与多个电压阈值进行比较，以及，将所述交流电压信号的频率分别与多个频率阈值进行比较，得到的比较结果传输至所述处理器，以使所述处理器依据所述比较结果判定交流绝缘阻抗是否存在异常。
在第一方面又一种可能的实现方式中，所述处理器还用于：
依据所述交流输出电压的幅值和频率，以及所述电机控制器输出的三相线电压的幅值和基波频率，确定出交流绝缘阻抗存在异常的交流相及存在异常的交流绝缘阻抗的阻抗值。
在第一方面另一种可能的实现方式中，所述阻抗网络包括参数相同的第一阻抗子网络和第二阻抗子网络；
所述第一阻抗子网络的一端连接正直流母线，所述第一阻抗子网络的另一端接地；
所述第二阻抗子网络的一端连接负直流母线，所述第二阻抗子网络的另一端接地。
在第一方面另一种可能的实现方式中，所述第一阻抗子网络包括串联连接的第一RC串联电路和第一RC并联电路，所述第二阻抗子网络包括串联连接的第二RC串联电路和第二RC并联电路。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一阻抗子网络包括第三RC串联电路，所述第二阻抗子网络包括第四RC串联电路。
在第一方面另一种可能的实现方式中，所述阻抗网络包括第三阻抗子网络，所述第三阻抗子网络的一端连接负直流母线，所述第三阻抗子网络的另一端接地。
在第一方面另一种可能的实现方式中，所述第三阻抗子网络包括串联连接的第五RC串联电路和第三RC并联电路；
或者，
所述第三阻抗子网络包括第六RC串联电路。
在第一方面另一种可能的实现方式中，阻抗网络还包括并联于与所述电压采样电路连接的节点两端的偏置电源，且所述偏置电源的电压叠加到所述阻抗网络上的电压大于所述阻抗网络上的交流电压的幅值。
在第一方面另一种可能的实现方式中，所述处理器还用于：当判定所述交流绝缘阻抗异常时，输出报警信号；
其中，所述报警信号包括声/光信号，用于提醒用户交流绝缘阻抗出现异常。
在第一方面另一种可能的实现方式中，所述处理器还用于：
当所述交流电压信号的幅值大于或等于第三电压阈值时，确定所述三相交流绝缘阻抗中的一相或两相异常并输出保护信号；
当所述交流电压信号的幅值大于或等于第四电压阈值时，确定所述三相交流绝缘阻抗都异常并输出所述保护信号；
其中，所述第三电压阈值大于所述第一电压阈值，所述第四电压阈值大于所述第二电压阈值且小于所述第一电压阈值；所述保护信号用于控制动力驱动系统执行与所述交流绝缘阻抗异常相对应的保护操作。
第二方面，本发明还提供了一种动力驱动系统的交流绝缘检测方法，应用于第一方面任意一种可能的实现方式所述的动力驱动系统的交流绝缘检测装置中，所述方法包括：
接收所述电压采样电路采集的所述阻抗网络上的交流电压信号；
当所述交流电压信号的幅值大于或等于第一电压阈值，且所述交流电压信号的频率接近所述电机控制器的正常交流输出电压的基波频率时，确定三相交流绝缘阻抗中的一相或两相异常；
当所述交流电压信号的幅值大于或等于第二电压阈值，且所述交流电压信号的频率接近频率阈值时，确定三相交流绝缘阻抗都异常；其中，所述频率阈值约为所述电机控制器的正常交流输出电压的基波频率的三倍。
在第二方面一种可能的实现方式中，所述依据所述交流电压信号的幅值和频率，所述阻抗网络的阻抗值及电机控制器的交流输出电压，确定交流绝缘阻抗是否存在异常，包括：
依据所述交流输出电压的幅值和频率，以及所述电机控制器输出的三相线电压的幅值和基波频率，确定出交流绝缘阻抗存在异常的交流相及存在异常的交流绝缘阻抗的阻抗值。
第三方面，本发明还提供了一种动力驱动系统，包括：第一方面任一种可能的实现方式所述的交流绝缘检测装置、电机控制器和电机；
所述交流绝缘检测装置与所述电机控制器的直流母线侧连接，用于检测所述电机控制器的交流绝缘阻抗是否存在异常；
所述电机控制器的交流输出端连接所述电机，用于控制所述电机的运行状态。
本发明提供的动力驱动系统的交流绝缘检测装置，在直流母线与地之间连接有阻抗网络；电压采样电路采样该阻抗网络上的交流电压信号；例如，如果交流输出侧的绝缘阻抗发生变化(例如，变小)，包含交流绝缘阻抗和阻抗网络的回路中的阻抗不变或变小且构成回路的另一相绝缘阻抗变小，进而使该阻抗网络中的电流发生变化，最终导致阻抗网络上的交流电压信号发生变化。而且，阻抗网络上采集的交流电压信号能够体现电机控制器的交流输出电压的波形，因此，能够直接根据采集得到的交流电压信号的幅值和频率、阻抗网络的阻抗值及交流输出电压就能够确定交流绝缘阻抗是否存在异常，最终实现对动力驱动系统的绝缘性能监测。而且，该方案不需要对采集的信号进行复杂的变换，使得检测交流绝缘阻抗的过程更简单，降低了对处理器的性能要求，进而可以降低硬件成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种动力驱动系统的结构示意图；
图2是本发明提供的另一种动力驱动系统的结构示意图；
图3是图2所示的动力驱动系统的电路原理图；
图4是图3所示电路原理图的等效电路图；
图5是图2所示的动力驱动系统实际工作时的电路原理图；
图6是图5所示电路原理图的等效电路图；
图7是本发明提供的又一种动力驱动系统的结构示意图；
图8是图7所示动力驱动系统的电路原理图；
图9是图8所示电路原理图的等效电路图；
图10是本发明提供的再一种动力驱动系统的结构示意图；
图11是本发明提供的另一种动力驱动系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，示出了本发明提供的一种动力驱动系统的结构示意图，该系统包括交流绝缘检测装置100、电机控制器200和电机M。
电机控制器200的输入端连接直流母线，输出端连接电机M。电机控制器200用于将直流母线上的直流电压转换成交流电压，并控制电机M的运行状态。
交流绝缘检测装置100包括阻抗网络101、电压采样电路102和处理器103；
阻抗网络101连接在直流母线与地之间。
电压采样电路102与阻抗网络101连接，用于采样阻抗网络101上的交流电压信号。通过合理设置阻抗网络101中的参数，能够从阻抗网络101内与负直流母线连接的电阻上采样得到的交流电压信号能够体现电机控制器200的交流输出电压信号的波形。因此，电压采样电路102优先采样阻抗网络101内与负直流母线连接的电阻上的交流电压信号。
在交流绝缘性能良好的情况下，交流绝缘阻抗通常为几百兆欧姆以上，此时，电压采样电路102采集到的交流电压信号的幅值很低；换言之，当电压采样电路102采集到的电压信号的幅值很小时，表明交流绝缘性能良好。
当交流绝缘阻抗发生异常(通常是变小)时，包含阻抗网络和交流绝缘阻抗的回路中的阻抗不变或变小，且构成回路的另一相绝缘阻抗变小，进而使该阻抗网络中的电流改变，但是阻抗网络的阻抗没有变化，因此，阻抗网络101上的交流电压信号(例如，幅值或频率)会改变(通常幅值变大和频率变化)。因此，通过检测阻抗网络101上的电压信号能够检测交流绝缘阻抗的变化情况。
处理器103，用于依据电压采样电路采集的交流电压信号的幅值和频率、阻抗网络101的阻抗值及电机控制器200的交流输出电压，确定交流绝缘阻抗是否存在异常。
在本发明一种可能的实现方式中，根据采集得到的交流电压信号的幅值和频率，阻抗网络的等效阻抗，以及电机控制器输出的正常交流输出电压信号，能够确定交流绝缘阻抗是否存在异常。
在一个实施例中，处理器103判定电压采样电路102采集到的交流电压信号的幅值大于或等于第一电压阈值，且该交流电压信号的频率接近交流输出电压的基波频率时，确定三相中的一相或两相交流绝缘阻抗异常。
其中，第一电压阈值大于电机控制器输出的正常交流输出电压信号的幅值，具体该第一电压阈值可以根据试验测得的数据设定。
实际应用时，如果一相或两相交流绝缘阻抗存在异常，通常采集到的交流电压信号的幅值大于正常交流输出电压的幅值，同时，交流电压信号的频率与正常交流输出电压的基波频率近似相等。
在另一个实施例中，处理器103判定电压采样电路102采集到的交流电压信号的幅值大于或等于第二电压阈值，且所述交流电压信号的频率接近频率阈值时，确定三相交流绝缘阻抗都异常。
频率阈值近似等于所述电机控制器的正常交流输出电压的基波频率的三倍。
其中，第二电压阈值大于正常交流输出电压信号的幅值，且可以根据试验测得的数据设定。而且，第二电压阈值小于所述第一电压阈值。
在本发明的一个实施例中，处理器103还用于在确定交流输出侧对地绝缘阻抗发生异常后，输出报警信号。
其中，该报警信号可以包括声/光信号，以提醒用户交流绝缘阻抗存在异常，用户根据该报警信号可以采取相应的保护操作。或者，还可以将报警信号发送至上一级控制器(例如，整车控制器)，由上一级控制器采取相应的保护措施。
在本发明的另一个实施例中，处理器103还用于：当采集到的交流电压信号的幅值大于或等于第三电压阈值时，确定三相交流绝缘阻抗中的一相或两相异常并输出保护信号；或者，当采集到的交流电压信号的幅值大于或等于第四电压阈值时，确定三相交流绝缘阻抗都异常并输出保护信号。
其中，第三电压阈值大于第一电压阈值，第四电压阈值大于第二电压阈值且小于第一电压阈值；所述保护信号用于控制动力驱动系统执行与所述交流绝缘阻抗异常相对应的保护操作。
在本发明另一种可能的实现方式中，依据采集得到的交流输出电压的幅值和频率，以及电机控制器输出的三相线电压的幅值和基波频率，确定出交流绝缘阻抗存在异常的交流相以及存在异常的交流绝缘阻抗的阻抗值。
本实施例提供的动力驱动系统中的交流绝缘检测装置，在直流母线与地之间连接有阻抗网络；电压采样电路采样该阻抗网络内与负直流母线连接的电阻上的交流电压信号，该交流电压信号的频率与电机控制器的交流输出电压的基波频率相关；而且，阻抗网络上的交流电压信号跟随交流绝缘阻抗的变化而变化。因此，根据阻抗网络上的交流电压信号的幅值或频率、阻抗网络的阻抗值及交流输出电压，能够确定交流绝缘阻抗是否存在异常，最终实现对动力驱动系统的绝缘性能监测。
在一种可能的实现方式中，阻抗网络101包括第一阻抗子网络和第二阻抗子网络；第一阻抗子网络的一端连接正直流母线，另一端接地；第二阻抗子网络的一端连接负直流母线，另一端接地。
如图2所示，第一阻抗子网络包括串联的第一RC串联电路与第一RC并联电路。
具体的，第一RC串联电路包括串联的R2和C1，第一RC并联电路包括并联的R1和C3。R1的一端连接正直流母线BUS+，R1的另一端连接R2的一端，C3并联在R1两端；R2的另一端连接C1的一端，C1的另一端连接地。
第二阻抗子网络包括串联的第二RC串联电路与第二RC并联电路，其中，第二RC串联电路由R4和C2串联得到，第二RC并联电路由R3和C4并联得到。R3未连接R4的一端连接负直流母线BUS-，C2未连接R4的一端连接地。
图2仅是一种可能的实现方式的示例，其中，RC串联电路中R和C的位置可以互换，即R接地，C接RC并联电路，此处不再赘述。
如图2所示，电压采样电路102采集R3和C4构成的RC并联电路上的交流电压信号。
在本申请的其它实施例中，第一阻抗子网络中第一RC串联电路与第一RC并联电路的位置可以互换，即第一RC串联电路连接BUS+，第一RC并联电路接地，而且，第一RC串联电路中的R2连接BUS+，C1连接第一RC并联电路。同理，第二阻抗子网络中的第二RC串联电路与第二RC并联电路的连接位置也可以互换，而且，第二RC串联电路中的R4连接BUS-，C2连接第二RC并联电路。此种情况下，电压采样电路102采集第二RC串联电路中的R4两端的电压。在本申请的其它实施例中，第一阻抗子网络包括一端连接正直流母线，另一端接地的RC串联电路(即，第三RC串联电路)，相应的，第二阻抗子网络包括一端连接负直流母线，另一端接地的RC串联电路(即，第四RC串联电路)。此种应用场景下，电压采样电路102采集第四RC串联电路中的电阻上的电压信号。
此外，第一阻抗子网络和第二阻抗子网络的参数相同，如图2中的R1与R3的阻值相等，C3与C4的容值相等，R2与R4的阻值相等，C1与C2的容值相等。即两个阻抗子网络对地对称，使得两个阻抗子网络对地电压对称，即两个阻抗子网络上杂波的电压叠加为零，从而消除阻抗网络中的杂波。
采用这种对称阻抗网络结构，电压采样电路102采集与负直流母线连接的阻抗子网络上的电压信号，这样可以采用电机控制器内下桥臂的驱动电源为电压采样电路102供电，因此降低系统复杂程度。
下面将以图2所示实施例为例详细介绍交流绝缘装置的工作过程：
因为电机控制器200的交流输出侧对地存在分布电阻、分布电容，在电机控制器200内的功率器件开关过程中，分布电阻、分布电容与阻抗网络构成回路，所以能够通过检测阻抗网络上的交流电压信号判断交流输出侧的接地绝缘阻抗的大小。
请参见图3，示出了图2所示的动力驱动系统的电路原理图。
以U、V相为例进行说明，RSU为U相对地的分布电阻，CSU为U相对地的分布电容，且RSU与CSU并联的等效阻抗为ZU，ZU即U相对地绝缘阻抗。RSV为V相对地的分布电阻，CSV为V相对地的分布电容，且RSV与CSV并联的等效阻抗为ZV，ZV即V相对地绝缘阻抗。
其中，电机控制器等效为功率开关器件，如图3所示，U相连接K1、K2，V相连接K3、K4，需要说明的是，图3中并未示出W相的功率开关器件。
如图3所示，当电机控制器2内的K2闭合时，U相对地阻抗ZU与负直流母线连接的阻抗子网络并联得到并联阻抗Z，由于V相对地阻抗ZV存在，Z、ZV和VUV(U相与V相之间的线电压)构成串联回路，最终得到的等效电路图如图4所示。
假设阻抗子网络中的R3和C4的并联等效阻抗为Z1、C2和R4的串联等效阻抗为Z2，因此，U相的总阻抗Z＝(Z1+Z2)//ZU。而且，将从R3、C4构成的RC并联电路上采集得到的交流电压信号记为UZ1，根据基尔霍夫电压定律(即，KVL定律)可知，UZ1与VUV之间满足如下公式1所示的关系：
UZ1＝Z/(Z+ZV)×[Z1/(Z1+Z2)]×VUV (式1)
其中，Z＝(Z1+Z2)//ZU，“//”表示并联关系。
而在电机控制器实际工作时，正直流母线存在对地分布电阻RS+，对地分布电容CS+，且RS+与CS+并联得到正直流母线对地等效阻抗Z+；同理，负直流母线对地分布阻容分别为RS-、CS-，且RS-与CS-并联得到负直流母线对地等效阻抗Z—。而且，通常正负直流母线对地配置有Y电容分别为CY+和CY-，正负直流母线对地Y电容的等效阻抗为ZY即CY+或CY-的阻抗。因此，实际工作时，电路原理图如图5所示。
仍以U、V两相，以及电机控制器2中的K2闭合为例进行说明，此种情况下，等效电路图如图6所示，U相分布阻容ZU、与负直流母线连接的阻抗子网络Z1+Z2、负直流母线对地分布阻容Z-，以及负直流母线对地等效阻抗ZY并联，因此，U相的总阻抗Z＝(Z1+Z2)//ZU//Z-//ZY，此时测得的仍满足上述公式1所示的关系，但是，此种情况下Z＝(Z1+Z2)//ZU//Z-//ZY。
当U、V、W三相中的任意一相或两相的对地绝缘阻抗出现异常，电压采样电路采集得到的交流电压信号的幅值变化幅度较大，且频率基本等于交流输出电压基波频率。因此，结合频率和幅值的变化即可判定是三相中的部分相对地绝缘阻抗出现异常，进而依据公式1可以计算得到发生异常的绝缘阻抗的阻抗值。
具体的，通过电压采样电路102采样获得UZ1、而且，Z1、Z2、ZY、是已知参数，而且Z-、VUV可以通过测量的手段或者根据测量数据计算得到，并假设ZV正常(或假设ZU正常)，通过公式1以及已知参数能够计算得到ZU(或ZV)。此种方式只是粗略计算可能存在异常的交流绝缘阻抗的阻抗值。
当U、V、W三相的对地绝缘阻抗都出现异常时，电压采样电路102采集到的交流电压信号的幅值变化幅度小于部分相的交流绝缘阻抗异常时的电压变化幅度，但是，此种情况下采集得到的交流电压信号的频率近似等于交流输出电压的基波频率的三倍。因此，与正常情况相比，若采集到的交流电压信号只有幅值发生变化，通常是变大，则判定三相的交流绝缘阻抗都发生异常。
在本发明的其它实施例中，阻抗网络还包括偏置电源，与电压采样电路连接的阻抗子网络增设一个偏置电源，且偏置电源并联于电压采样电路的采样端。
请参见图7，为本发明提供的另一种动力驱动系统的结构示意图，本实施例在图3所示实施例的基础上，增加一个偏置电源。
其中，该偏置电源的电压叠加到阻抗子网络上的电压大于该阻抗子网络上的交流电压的幅值，使得电压采样电路102采集到的交流电压信号的波形处于0V以上。这样，电压采样电路102可以采用单电源(即，正电源)供电。而且，偏置电源也可以采用电压采样电路的供电电源，这样就减少了整个系统中所需的电源数量，从而降低硬件成本。
如图7所示，偏置电源V1与分压电阻R5串联后并联在R3两端。而且，V1的电压值能够使电压采样电路采集到的交流电压信号的波形处于0V以上。
仍以U、V两相，以及电机控制器2中的K2闭合为例进行说明，此种情况下，图7所示动力驱动系统的电路原理图如图8所示，图8所示的电路图对应的等效电路图如图9所示。
增加偏置电源V1后，偏置电源V1、R5与R3构成回路，R3和R5对V1进行串联分压，根据电路的叠加定理，UZ1满足的关系由公式1变为：
UZ1＝Z/(Z+ZV)×[Z1/(Z1+Z2)]×VUV+R3/(R3+R5)V1 (式2)
根据公式2能够计算得到出现异常的绝缘阻抗的阻抗值。利用公式2计算绝缘阻抗的阻抗值的原理与利用公式1的计算原理相同，此处不再赘述。
此外，需要说明的，串联有分压电阻的偏置电源必须并联在与电压采样电路连接的节点两端，例如，在与电压采样电路连接RC串联电路的电阻的应用场景中，偏置电源并联于RC串联电路内的电阻两端。
本实施例提供的驱动系统中的交流绝缘检测装置，在与电压采样电路连接的阻抗子网络内的电阻两端增设一个偏置电源，通过该偏置电源使电压采样电路采集到的交流电压信号的波形都位于0V之上，这样，电压采样电路可以采用单电源(即正电源)供电，而且，偏置电源采用电压采样电路的供电电源实现，因此，整体减少了供电电源的数量，减小了硬件成本。
在本发明的又一个实施例中，如图10所示，动力驱动系统的交流绝缘监测装置还包括与电压采样电路102连接的比较电路104。
该比较电路104用于将电压采样电路102采集得到的交流电压信号的幅值与预先设定的第一电压阈值、第二电压阈值、第三电压阈值或第四电压阈值进行比较，以及，将采集得到的交流电压信号的频率与频率阈值或正常交流输出电压的基波频率进行比较，得到的比较结果并传输至处理器103。
比较电路104可以采用比较器实现，比较器的一个输入端连接电压采样电路102的输出端，比较器的另一个输入端输入电压阈值，输出端连接处理器103。
处理器103根据比较电路104输出的比较结果判断交流绝缘阻抗是否存在异常。具体的判定依据前已叙及，此处不再赘述。
需要说明的是，在某些情况下，处理器103可以只根据比较电路104的比较结果判定交流侧绝缘阻抗是否存在异常，不需要进一步计算出现异常的绝缘阻抗的阻抗值。此种应用场景下，可以由维护人员进一步检测确定哪些相的交流绝缘阻抗出现异常，以及，确定出现异常的绝缘阻抗的阻抗值。
在本发明的另一种可能的实现方式中，图2所示实施例中的阻抗网络可以只包括一个阻抗子网络(即，第三阻抗子网络)。
在一种可能的实现方式中，第三阻抗子网络包括串联连接的RC串联电路(即，第五RC串联电路)和RC并联电路(即，第三RC并联电路)。即由图2所示的电路结构变为图11所示的电路结构。此外，RC串联电路中R和C的位置可以互换，即R接地，C接RC并联电路，此处不再赘述。
如图11所示，第三阻抗子网络的电路结构与图2中的第二阻抗子网络的电路结构相同，而且，工作原理也相同，此处不再赘述。
由于图11所示的交流绝缘检测装置只包括与负直流母线连接的阻抗网络，所以无法消除阻抗网络中的杂波，此种情况下可以通过差分采样去除阻抗网络中的杂波。
上述的包括对称阻抗网络结构的实施例中的其它功能电路，如比较电路、偏置电源等均适用于图11所示的实施例中，此处不再一一赘述。
在另一种可能的实现方式中，第三阻抗子网络仅包括RC串联电路(即，第六RC串联电路)，其它部分及工作原理均与图11所示实施例相同，此处不再赘述。
另一方面，本发明还提供了一种动力驱动系统的交流绝缘检测方法，该方法包括上述实施例所述的处理器判定交流绝缘阻抗是否异常的所有步骤，此处不再赘述。
再一方面，本发明还提供了一种动力驱动系统，该系统包括上述实施例所述的交流绝缘检测装置，还包括电机控制器和电机；
其中，交流绝缘检测装置与电机控制器的直流母线侧连接，用于检测所述电机控制器的交流绝缘阻抗是否存在异常；所述电机控制器的交流输出端连接电机，用于控制电机的运行状态。
交流绝缘检测装置的工作过程可以参见上述的交流绝缘检测装置实施例，此处不再赘述。
对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本申请各实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端实施例仅仅是示意性的，例如，模块或子模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个子模块或模块可以结合或者可以集成到另一个模块，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的模块或子模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块或子模块的部件可以是或者也可以不是物理模块或子模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块或子模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块或子模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块或子模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块或子模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块或子模块集成在一个模块中。上述集成的模块或子模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块或子模块的形式实现。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种动力驱动系统的交流绝缘检测装置，其特征在于，包括：阻抗网络、电压采样电路和处理器；
所述阻抗网络连接在直流母线与地之间；
所述电压采样电路与所述阻抗网络连接，用于采样所述阻抗网络内与负直流母线连接的电阻上的交流电压信号，该交流电压信号的频率与所述动力驱动系统所包含的电机控制器的交流输出电压的基波频率相关；
所述处理器，用于
当所述交流电压信号的幅值大于或等于第一电压阈值，且所述交流电压信号的频率接近所述电机控制器的正常交流输出电压的基波频率时，确定三相交流绝缘阻抗中的一相或两相异常；所述第一电压阈值大于电机控制器输出的正常交流输出电压信号的幅值；
当所述交流电压信号的幅值大于或等于第二电压阈值，且所述交流电压信号的频率接近频率阈值时，确定三相交流绝缘阻抗都异常；其中，所述频率阈值约为所述电机控制器的正常交流输出电压的基波频率的三倍，所述第二电压阈值大于所述正常交流输出电压信号的幅值，且所述第二电压阈值小于所述第一电压阈值。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器还用于：
依据所述交流电压信号的幅值和频率，以及所述电机控制器输出的三相线电压的幅值和基波频率，确定出交流绝缘阻抗存在异常的交流相及存在异常的交流绝缘阻抗的阻抗值。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压采样电路包括：电压采样子电路和比较子电路；
所述电压采样子电路的采样端连接所述阻抗网络，所述电压采样子电路的输出端连接所述比较子电路的一个输入端；
所述比较子电路，用于将所述电压采样子电路采集的交流电压信号的幅值分别与多个电压阈值进行比较，以及，将所述交流电压信号的频率分别与多个频率阈值进行比较，得到的比较结果传输至所述处理器，以使所述处理器依据所述比较结果判定交流绝缘阻抗是否存在异常。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阻抗网络包括参数相同的第一阻抗子网络和第二阻抗子网络；
所述第一阻抗子网络的一端连接正直流母线，所述第一阻抗子网络的另一端接地；
所述第二阻抗子网络的一端连接负直流母线，所述第二阻抗子网络的另一端接地。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一阻抗子网络包括串联连接的第一RC串联电路和第一RC并联电路，所述第二阻抗子网络包括串联连接的第二RC串联电路和第二RC并联电路。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一阻抗子网络包括第三RC串联电路，所述第二阻抗子网络包括第四RC串联电路。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阻抗网络包括第三阻抗子网络，所述第三阻抗子网络的一端连接负直流母线，所述第三阻抗子网络的另一端接地。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第三阻抗子网络包括串联连接的第五RC串联电路和第三RC并联电路；
或者，
所述第三阻抗子网络包括第六RC串联电路。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阻抗网络还包括:并联于与所述电压采样电路连接的节点两端的偏置电源，且所述偏置电源的电压叠加到所述阻抗网络上的电压大于所述阻抗网络上的交流电压的幅值。
10.根据权利要求1-9任一项所述的装置，其特征在于，所述处理器还用于：当判定所述交流绝缘阻抗异常时，输出报警信号；
其中，所述报警信号包括声/光信号，用于提醒用户交流绝缘阻抗出现异常。
11.根据权利要求1-9任一项所述的装置，其特征在于，所述处理器还用于：
当所述交流电压信号的幅值大于或等于第三电压阈值时，确定所述三相交流绝缘阻抗中的一相或两相异常并输出保护信号；
当所述交流电压信号的幅值大于或等于第四电压阈值时，确定所述三相交流绝缘阻抗都异常并输出所述保护信号；
其中，所述第三电压阈值大于所述第一电压阈值，所述第四电压阈值大于所述第二电压阈值且小于所述第一电压阈值；所述保护信号用于控制动力驱动系统执行与所述交流绝缘阻抗异常相对应的保护操作。
12.一种动力驱动系统的交流绝缘检测方法，其特征在于，应用于权利要求1-11任一项所述的动力驱动系统的交流绝缘检测装置中，所述方法包括：
接收所述电压采样电路采集的所述阻抗网络上的交流电压信号；
当所述交流电压信号的幅值大于或等于第一电压阈值，且所述交流电压信号的频率接近所述电机控制器的正常交流输出电压的基波频率时，确定三相交流绝缘阻抗中的一相或两相异常；所述第一电压阈值大于电机控制器输出的正常交流输出电压信号的幅值；
当所述交流电压信号的幅值大于或等于第二电压阈值，且所述交流电压信号的频率接近频率阈值时，确定三相交流绝缘阻抗都异常；其中，所述频率阈值约为所述电机控制器的正常交流输出电压的基波频率的三倍，所述第二电压阈值大于所述正常交流输出电压信号的幅值，且所述第二电压阈值小于所述第一电压阈值。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，依据所述交流电压信号的幅值和频率，所述阻抗网络的阻抗值及电机控制器的交流输出电压，确定交流绝缘阻抗是否存在异常，包括：
依据所述交流输出电压的幅值和频率，以及所述电机控制器输出的三相线电压的幅值和基波频率，确定出交流绝缘阻抗存在异常的交流相及存在异常的交流绝缘阻抗的阻抗值。
14.一种动力驱动系统，其特征在于，包括：权利要求1-11任一项所述的交流绝缘检测装置、电机控制器和电机；
所述交流绝缘检测装置与所述电机控制器的直流母线侧连接，用于检测所述电机控制器的交流绝缘阻抗是否存在异常；
所述电机控制器的交流输出端连接所述电机，用于控制所述电机的运行状态。
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