CN112415352A - 基于逆变器的在线绝缘检测电路以及逆变器系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种基于逆变器的在线绝缘检测电路以及逆变器系统，涉及电源变换器技术领域，包括直流偏置电路、第一采样电路、滤波器以及控制器；直流偏置电路的一端与地线相连，另一端与逆变器的第一节点相连；第一采样电路分别与地线、第一节点以及滤波器相连；滤波器还分别与控制器的第一端口以及地线相连；控制器的第二端口与地线相连；第一节点为逆变器的输出火线或输出零线；直流偏置电路包括：第一继电器、第一分压电阻以及第一直流偏置电源；第一继电器的一端与第一节点相连，另一端与第一分压电阻相连；第一分压电阻还与第一直流偏置电源的正极相连，第一直流偏置电源的负极与地线相连；缓解了无法在线检测绝缘阻抗是否失效的技术问题。

Description

基于逆变器的在线绝缘检测电路以及逆变器系统

技术领域

本申请涉及电源变换器技术领域，尤其是涉及一种基于逆变器的在线绝缘检测电路以及逆变器系统。

背景技术

逆变器是把直流电变换成交流电的电路，其在电力变换中被广泛应用。例如，可将高压电池单元的直流电变换为交流电的车载充电器（OBC）等。

逆变器在正常工作时即在进行交流电输出的过程中，输出端对地的绝缘阻抗即输出火线或输出零线任一者对地线之间的绝缘阻抗，需能够达到保证人身安全的阻抗值。已有相关安规如GB13870.2对此规定，当人误触到输出火线或输出零线时，必须保证通过人身的电流低于人体能够摆脱的最大电流，也即必须保证输出火线或输出零线任一者对地线之间的绝缘阻抗大于一定阈值。

目前，逆变器在工作时，无法在线检测出输出火线或输出零线任一者对地线之间的绝缘阻抗是否失效，容易造成电击等安全事故，严重威胁人身安全。

发明内容

本申请的目的在于提供一种基于逆变器的在线绝缘检测电路以及逆变器系统，以缓解了无法在线检测绝缘阻抗是否失效的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种基于逆变器的在线绝缘检测电路，包括：直流偏置电路、第一采样电路、滤波器以及控制器；

所述直流偏置电路的一端与地线相连，另一端与所述逆变器的第一节点相连；所述第一采样电路分别与地线、所述第一节点以及所述滤波器相连；所述滤波器还分别与所述控制器的第一端口以及地线相连；所述控制器的第二端口与地线相连；其中，所述第一节点为所述逆变器的输出火线或输出零线；

在所述第一节点与地线之间存在电压时，所述电压的信号通过所述第一采样电路和所述滤波器后进入所述控制器；所述控制器用于对所述电压的信号进行处理，并基于处理结果检测所述逆变器的绝缘阻抗是否失效；

其中，所述直流偏置电路包括：第一继电器、第一分压电阻以及第一直流偏置电源；

所述第一继电器的一端与所述第一节点相连，另一端与所述第一分压电阻相连；所述第一分压电阻还与所述第一直流偏置电源的正极相连，所述第一直流偏置电源的负极与地线相连。

在一个可能的实现中，还包括：

通讯装置，用于在所述控制器检测所述逆变器的绝缘阻抗失效时，发送故障信号，以使所述逆变器停止工作。

在一个可能的实现中，所述直流偏置电路包括：第一继电器、第一分压电阻以及第一直流偏置电源；

所述第一继电器的一端与所述第一节点相连，另一端与所述第一分压电阻相连；所述第一分压电阻还与所述第一直流偏置电源的正极相连，所述第一直流偏置电源的负极与地线相连。

在一个可能的实现中，还包括：第二采样电路；

所述第二采样电路分别与所述第一直流偏置电源的正极、所述控制器的第三端口以及地线相连。

在一个可能的实现中，所述第一采样电路用于将第一电压信号的电压值缩小第一预设倍数；

其中，所述第一电压信号为所述第一节点与地线之间的电压信号。

在一个可能的实现中，所述第二采样电路用于将所述第一直流偏置电源的电压值缩小第二预设倍数。

在一个可能的实现中，所述滤波器用于将第二电压信号进行处理和滤波；

其中，所述第二电压信号为所述滤波器与地线之间的电压信号。

在一个可能的实现中，所述控制器还用于在第三电压信号的电压值小于预设电压阈值时，确定所述逆变器的绝缘失效，并发出所述逆变器的停机指令；

其中，所述第三电压信号为所述控制器的第一端口与地线之间的电压信号。

在一个可能的实现中，所述控制器还用于根据第三电压信号、第四电压信号以及所述第一分压电阻，计算所述逆变器的绝缘电阻的阻值；

其中，所述第三电压信号为所述控制器的第一端口与地线之间的电压信号；所述第四电压信号为所述控制器的第三端口与地线之间的电压信号。

第二方面，本申请实施例还提供一种逆变器系统，包括：目标逆变器以及上述第一方面所述的基于逆变器的在线绝缘检测电路；

所述基于逆变器的在线绝缘检测电路与所述目标逆变器的交流输出侧连接；

所述基于逆变器的在线绝缘检测电路用于对所述目标逆变器的交流输出侧进行在线绝缘检测。

本申请实施例提供的技术方案带来了以下有益效果：

本申请实施例提供的一种基于逆变器的在线绝缘检测电路以及逆变器系统，包括：直流偏置电路、第一采样电路、滤波器以及控制器，其中，直流偏置电路的一端与地线相连，另一端与逆变器的第一节点相连；第一采样电路分别与地线、第一节点以及滤波器相连；滤波器还分别与控制器的第一端口以及地线相连；控制器的第二端口与地线相连；第一节点为逆变器的输出火线或输出零线；流偏置电路包括第一继电器、第一分压电阻以及第一直流偏置电源，第一继电器的一端与第一节点相连，另一端与第一分压电阻相连；第一分压电阻还与第一直流偏置电源的正极相连，第一直流偏置电源的负极与地线相连。本方案中，当在第一节点与地线之间存在电压时，电压的信号通过第一采样电路和滤波器后进入控制器，然后控制器对电压的信号进行处理，并基于处理结果来检测逆变器的绝缘阻抗是否失效。因此，在逆变器工作时，通过在输出火线或输出零线与地线之间增加一直流偏置电路，并处理连接在输出火线或输出零线与地线之间的电压信号，从而控制器反映出输出火线或输出零线与地线绝缘阻抗的电压信号，能够及时准确的在线判断出输出火线或输出零线任一者对地线之间的绝缘阻抗是否失效，缓解了无法在线检测绝缘阻抗是否失效的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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申请的一些实施方式，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为本申请实施例提供的一种基于逆变器的在线绝缘检测电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种基于逆变器的在线绝缘检测电路的另一结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种基于三相逆变器的在线绝缘检测电路的另一结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种基于逆变器的在线绝缘检测电路的直流偏置电路的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种基于逆变器的在线绝缘检测电路的直流偏置电路的另一结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种基于逆变器的在线绝缘检测电路的直流偏置电路的交流分量的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的一种基于逆变器的在线绝缘检测电路的直流偏置电路的直流分量的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种基于逆变器的在线绝缘检测电路的第一采样电路和滤波器的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的L-PE之间的电压信号的电压信号，即差分放大器的输入信号的示意图；

图10为本申请实施例提供的一种基于逆变器的在线绝缘检测电路的第一采样电路的差分放大器的另一作用示意图；

图11为本申请实施例提供的一种基于逆变器的在线绝缘检测电路的巴特沃兹滤波器的增益曲线示意图；

图12为本申请实施例提供的一种基于逆变器的在线绝缘检测电路的巴特沃兹滤波器的另一增益曲线示意图；

图13为本申请实施例提供的一种基于逆变器的在线绝缘检测电路的判断时间故障范围示意图；

图14为本申请实施例提供的一种基于逆变器的在线绝缘检测电路的试验电路示意图；

图15为本申请实施例提供的一种基于逆变器的在线绝缘检测电路的绝缘失效试验的交流电压波形示意图；

图16为本申请实施例提供的一种基于逆变器的在线绝缘检测电路的另一绝缘失效试验的交流电压波形示意图；

图17为本申请实施例提供的一种基于逆变器的在线绝缘检测电路的双点绝缘失效试验的交流电压波形示意图；

图18为本申请实施例提供的一种逆变器系统的结构示意图；

图19为本申请实施例提供的一种逆变器系统的直流偏置电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

逆变器是一种把直流电变换成交流电的电路，在电力变换系统中被广泛应用。在逆变电路中，输出火线与地线之间具有Y电容，输出零线与地线之间也具有Y电容，其中Y电容一般成对出现，为一种安规电容。安规电容是指电容器失效后，不会导致电击，不危及人身安全的安全电容器。而且通常在逆变器接入负载后，输出火线相对于地线之间具有绝缘电阻，输出零线相对于地线之间也具有绝缘电阻，则在逆变电路中，绝缘电阻和Y电容共同构成绝缘阻抗。

目前，逆变器在工作中，无法及时准确的在线检测出输出火线以及输出零线任一者对地线之间的绝缘阻抗是否失效，导致了电击事故的发生，严重威胁人身安全。

基于此，本申请实施例提供的一种基于逆变器的在线绝缘检测电路以及逆变器系统，缓解了无法在线检测绝缘阻抗是否失效的技术问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本申请实施例所公开的一种基于逆变器的在线绝缘检测电路进行详细介绍。

图1为本申请实施例提供的一种基于逆变器的在线绝缘检测电路的结构示意图。如图1所示，该电路包括：直流偏置电路、第一采样电路、滤波器以及控制器；

其中，直流偏置电路的一端与地线相连，另一端与逆变器的第一节点相连；第一采样电路分别与地线、第一节点以及滤波器相连；滤波器还分别与控制器的第一端口以及地线相连；控制器的第二端口与地线相连；其中，第一节点为逆变器的输出火线或输出零线。

再者，直流偏置电路包括：第一继电器、第一分压电阻以及第一直流偏置电源；第一继电器的一端与第一节点相连，另一端与第一分压电阻相连；第一分压电阻还与第一直流偏置电源的正极相连，第一直流偏置电源的负极与地线相连。

需要说明的是，在第一节点与地线之间存在电压时，电压的信号通过第一采样电路和滤波器后进入控制器；控制器用于对电压的信号进行处理，并基于处理结果检测逆变器的绝缘阻抗是否失效。

例如，如图1和图2所示，其中将输出火线L和输出零线N之间的交流电u_ac至交流负载R_L中，输出火线L与地线PE之间具有Y电容C_Y1，输出零线N与地线PE之间具有Y电容C_Y2。当在逆变器中接入交流负载R_L后，输出火线L相对于地线PE具有绝缘电阻R_L-PE，输出零线N相对于地线PE具有绝缘电阻R_N-PE。其中，第一节点为逆变器的输出火线或输出零线，第一电压信号为第一节点与地线之间的电压信号。

在实际应用中，直流偏置电路可以连接在输出火线L或输出零线N与地线PE之间，另一端与逆变器的第一节点相连。第一采样电路的第一端口可以与第一节点相连，第二端口与地线相连，第三端口与滤波器的第一端口相连。当第一节点与地线之间存在电压时，电压的信号通过第一采样电路和滤波器后进入控制器。滤波器的第一端口可以连接第一采样电路，第二端口与地线相连，第三端口与控制器的第一端口相连。控制器的第一端口可以连接滤波器，另一端口与地线相连。

因此，当第一节点与地线之间存在电压时，通过判断第一采样电路和滤波器之后进入控制器的信号可以确定逆变电路的绝缘阻抗是否失效。而且当绝缘电阻R_L-PE和R_N-PE任一者或两者发生变化而出现绝缘故障时，反映输出火线L和/或输出零线N与地线PE的绝缘阻抗的信号均发生变化。因此，单点和双点绝缘失效时均能被及时检测到，无检测盲区。

当然，本申请实施例提供的绝缘检测结构同样也可以适用于三相逆变器中，例如，如图3所示，提供了基于三相逆变器的在线绝缘检测电路的另一结构示意图。

下面对本发明实施例进行进一步地介绍。

在一些实施例中，通过通讯装置可以及时发送故障信号，以使逆变器停止工作。基于此，基于逆变器的在线绝缘检测电路还包括：通讯装置，用于在控制器检测逆变器的绝缘阻抗失效时，发送故障信号，以使逆变器停止工作。因此，逆变器能够实时检测到绝缘故障并及时发出停机指令，保护了人身安全。

在一些实施例中，直流偏置电路向输出火线L或输出零线N与地线PE之间的交流电压叠加一直流电压。作为一种示例，直流偏置电路包括：第一继电器、第一分压电阻以及第一直流偏置电源，第一继电器的一端与第一节点相连，另一端与第一分压电阻相连。第一分压电阻还与第一直流偏置电源的正极相连，第一直流偏置电源的负极与地线相连。

例如，如图4和图5所示，直流偏置电路连接在输出火线L或输出零线N与地线PE之间，其包括第一继电器Relay、第一分压电阻R_A和第一直流偏置电源U_dc构成的串联支路。串联支路的一端连接输出火线L或输出零线N，另一端连接地线PE。

需要说明的是，第一分压电阻R_A的阻值需选取在一定范围内。具体的，当逆变器的绝缘阻抗正常时，输出火线L或输出零线N与地线PE之间的阻抗远大于R_A的阻值，输出火线L或输出零线N与地线PE之间的直流分量电压可近似看作为U_dc。根据系统的人体保护阈值阻抗值为R_th=100kΩ，当人体阻抗R_th接入时，则输出火线L或输出零线N与地线PE之间的直流分量电压为U_dc·R_th/(R_th+R_A)。因此，输出火线L或输出零线N与地线PE之间的直流分量电压变化范围为U_dc·R_th/(R_th+R_A)~U_dc。为了输出火线L或输出零线N与地线PE之间的直流分量电压能有较为明显的变化，则选择R_A为百kΩ级别以上的电阻。因此，选择R_A=300 kΩ至500 kΩ之间，如400kΩ。

还需要说明的是，第一直流偏置电源U_dc应在安全电压等级下尽量抬高电压，因此给定的U_dc为35V至45V之间的直流偏置电压，如40V。通过外加第一直流偏置电源U_dc，可以向输出火线L或输出零线N与地线PE之间提供一个直流分量，则得到输出火线L或输出零线N与地线PE两端的电压是由u_ac产生的交流分量u₁与U_dc产生的直流分量U₂叠加而成的，其中已知u_ac的有效值为220V。如图6所示为交流分量电路示意图，图7为直流分量电路示意图。

其中，交流分量u₁的表达式为：

；

直流分量U2的表达式为：

；其中，“//”用于表示并联的关系。

具体的，由上述直流分量的表达式可知：当绝缘电阻R_L-PE和R_N-PE任一者或两者发生变化（即绝缘阻抗失效，可能会威胁人身安全）时，输出火线L或输出零线N与地线PE的直流分量U₂均发生改变，因此可通过检测输出火线L或输出零线N与地线PE的直流分量U₂来检测绝缘电阻是否失效。进一步，控制信号控制连接在输出火线L或输出零线N与交流负载R_L之间的第一继电器Relay断开，使得输出火线L或输出零线N之间无能量，从而保护人身安全。

因此，通过第一直流偏置电源U_dc产生的直流分量，可以有效起到绝缘检测的作用且不会受到外部负载类型的影响，提高了在线绝缘检测电路的实用性和高效性。

在一些实施例中，还可以通过第二采样电路来处理产生的第一直流偏置电压。基于此，基于逆变器的在线绝缘检测电路还可以包括：第二采样电路，第二采样电路分别与第一直流偏置电源的正极、控制器的第三端口以及地线相连。

例如，如图4和图5所示，第二采样电路的第一端口与第一直流偏置电源U_dc的正极相连，第二端口与地线PE相连，第三端口与控制器的第三端口相连。

在一些实施例中，若第一直流偏置电源U_dc产生的直流分量很小，从而叠加到输出火线L或输出零线N与地线PE之间的直流分量也会很小，则会导致通过第一采样电路和滤波器后送入控制器的直流信号分量很小，导致控制器的控制精度不够，因此需要利用采样电路将输出火线L或输出零线N与地线PE之间的电压采样至控制器的正常采样电压范围之内。基于此，第一采样电路用于将第一电压信号的电压值缩小第一预设倍数，其中，第一电压信号为第一节点与地线之间的电压信号。

例如，如图8所示，第一采样电路包括一差分放大器(由R₁、R₂、R₃、R₄、u₁构成，其中1.65v提供第一直流偏置电压)，差分放大器的同相输入端连接地线PE，反相输入端连接输出火线L或输出零线N，输出端输出第二电压信号。

如图9和图10所示，可知差分放大器的作用是将输出火线L或输出零线N与地线PE之间的电压采样至控制器的正常采样电压范围之内。差分放大器获得输出火线L或输出零线N与地线PE两端的电压信号，并将其以差分放大器的增益比例即第一预设倍数放大，如令R₂/R₁=R₄/R₃=K₁，则差分放大器的增益比例为-K₁，第一电压信号的电压值缩小K₁倍。

通过差分放大器，可以将输出火线L或输出零线N与地线PE之间的第二电压信号采样至控制器正常的采样电压范围之内。因此，通过第一采样电路处理第一电压信号，使得第一电压信号的电压值缩小至第一预设倍数，进一步提高了控制器的控制精度。

在一些实施例中，利用第二采样电路处理第一直流偏置电源的电压值。基于此，第二采样电路用于将第一直流偏置电源的电压值缩小第二预设倍数。

例如，如图4和图5所示，第二采样电路的第一端口与第一直流偏置电源U_dc的正极相连，用于将第一直流偏置电源的电压值U_dc缩小第二预设倍数K₂倍。

因此，通过第二采样电路，能够控制向输出火线L或输出零线N与地线PE之间交流电压叠加的第一直流偏置电源的电压值，提高了在线检测的精确度，保障了生命安全。

由于经过上述差分放大器之后的信号中含有的第一直流偏置信号的电压幅值非常小，从而导致控制器的采样精度不够或者当电路受到干扰时，控制器容易误触发。基于此，滤波器用于将第二电压信号进行处理和滤波，其中，第二电压信号为滤波器与地线之间的电压信号。

例如，如图8所示，滤波器采用巴特沃兹滤波器（低通滤波器），更具体的为二阶巴特沃兹滤波器(由R₅、R₆、R₇、C₁、C₂、u₂构成)，接收第二电压信号，并将处理和滤波后的电压信号输出给控制器。因其为低通滤波器，可将交流电压信号衰减并将直流电压信号放大。

因此，上述差分放大器之后采用二阶低通巴特沃兹滤波器，例如，可以将50Hz的交流电压进行衰减的同时放大直流偏置信号。

具体的，巴特沃兹滤波参数设计如下所示。

低通巴特沃兹滤波器接收第一电压信号u₁，输出第二电压信号u₂，通过KCL列出u₁与u₂的关系式：

；

其中，Zc=1/CS；s=jω；ω为角频率；j为复数单位。

则低通巴特沃兹滤波器的增益为：

；

假设

，等效品质因数Q为：

；

低通滤波频率f0为：

，

直流增益k为：

；

得到：

，

；

进而推出：

，

，

；

则计算出的合适的低通巴特沃兹滤波器参数分别为：C₂ =1˙10^-9, f₀=50, k=2, Q=0.71, n=6.049, C₁=6.049×10^-9, R₅=1.121×10⁶, R₆=7.472×10⁵, R₇=2.242×10⁶。

根据上述计算，巴特沃兹滤波器的参数绘制的增益曲线如图11所示，从而对应的50HZ的增益为：

；

由上述计算可知，可以在直流增益不变的情况下降低等效品质因数，则降低对应所需要衰减的频率的比即A=K·Q；假设直流增益需为4倍，50HZ频率需衰减至0.5倍，则计算出的合适的低通巴特沃兹滤波器参数分别为：C₂= 1˙10^-9, f₀=50, k=4, Q=0.125, n=0.313, C₁=3.125×10^-10, R₅=3.183×10⁶, R₆=2.546×10⁶, R₇=1.273×10⁷。

根据上述计算，巴特沃兹滤波器的参数绘制的增益曲线如图12所示，从而对应的50HZ的增益为：

；

综上所述，通过对巴特沃兹滤波器进行合理的设计滤波参数，可以适当地放大直流增益的同时衰减交流50HZ的交流幅值，从而提高了控制器对直流偏置电压的采样精度，增强了故障检测电路的稳定性和可靠性。

在一些实施例中，控制器用于处理电压信号，当判断为绝缘阻抗故障时可及时做出停机指令。基于此，控制器还用于在第三电压信号的电压值小于预设电压阈值时，确定逆变器的绝缘失效，并发出逆变器的停机指令，其中，第三电压信号为控制器的第一端口与地线之间的电压信号。

通过上述采样滤波之后的第二电压信号的模拟量送入控制器，控制器进行计算得到第三电压信号，之后输出控制器。

例如，具体的，控制器每20ms(一个工频周期)进行平均并计算出平均值，同时将交流分量平均掉，从而得到只有直流电压的信号。由于该直流电压信号只反映输出火线L或输出零线N与地线PE之间的直流电压分量，因此能够判断当前是否存在绝缘阻抗故障。进一步当该电压信号即第三电压信号低于预设电压阈值时，则控制信号控制连接在输出火线L或输出零线N与交流负载R_L之间的第一继电器Relay断开。也即第三电压信号为一阻抗信号，该预设电压阈值为对应输出火线L或输出零线N与地线PE之间的绝缘阻抗，且低于人体能够摆脱的最大电流所对应的阻抗。进一步。可以判断时间故障范围为60ms~80ms，具体的可参阅图13。

又例如，试验电路图如图14所示，当控制器为DSP且与地线PE同地，其中第一直流偏置电压U_dc=35~40V，模拟保护阈值R₁=R₂=100kΩ，模型参数R_A=400kΩ与人体电阻分压，S₁、S₂模拟绝缘失效开关。在保证人安全电压的情况下，可通过增大第一直流偏置电压来缩小交流电压与直流电压的差值。

具体的，当逆变器发出直流到交流变换指令后，控制器DSP发出控制信号使第一继电器Relay闭合，并且延迟1.5s之后直流电压向X电容充电完成，进而开始在线绝缘检测。若无绝缘阻抗异常，则逆变器正常工作；若检测到绝缘阻抗异常，则逆变器停机，因此能够实时监测绝缘阻抗是否存在故障。

基于此，进行空载时L-PE绝缘失效试验如下：在故障触发点闭合S₁，S₂保持断开，则从输出火线L和输出零线N间的交流电压波形出现再持续131ms后停机，具体波形可参考图15所示。其中的CH2: S₂控制信号、CH3：S₁控制信号、CH4：输出电流。

进一步，进行满载时N-PE绝缘失效试验如下：在故障触发点闭合S₂，S₁保持断开，则从输出火线L和输出零线N间的交流电压波形出现再持续128.5ms后停机，具体波形可参考图16所示。其中的CH2: S₂控制信号、CH3：S₁控制信号、CH4：输出电流。

具体的，进行满载时L和N-PE双点绝缘失效试验如下：在故障触发点闭合S₂和S₁，则从输出火线L和输出零线N间的交流电压波形出现再持续138.5ms后停机，具体波形可参考图17所示。其中的CH2: S₂控制信号、CH3：S₁控制信号、CH4：输出电流。

因此，控制器可以及时判断绝缘阻抗是否失效，提高了在线检测的准确性和实时性，避免了电击事故的发生。

在一些实施例中，控制器还可以计算出当前的绝缘电阻值，准确判断出是否有绝缘阻抗故障。作为一个示例，控制器还用于根据第三电压信号、第四电压信号以及第一分压电阻，计算逆变器的绝缘电阻的阻值，其中，第三电压信号为控制器的第一端口与地线之间的电压信号；第四电压信号为控制器的第三端口与地线之间的电压信号。

例如，控制器可继续根据第三电压信号、采样的第一直流偏置电源U_dc和第四电压信号进行计算分析，得到绝缘电阻值。

具体的，在逆变模式下，输出火线L与输出零线N之间的电压为220V。当人触碰到输出火线L或输出零线N时，为了确保逆变器能够及时检测到绝缘故障并及时停机，则控制器计算出的绝缘阻抗需低于人体能够摆脱最大电流所对应的阻抗。而且为了留有保护裕量，可设定阈值为100kΩ（两倍的人体绝缘电阻）。所以当计算出的绝缘阻抗值低于100kΩ时，且连续触发三次之后（选择适当地触发次数上限可降低误触发的概率），控制器上报绝缘阻抗失效故障，逆变器停机。

因此，控制器也可以计算出绝缘电阻的阻值，能够准确地判断出是否出现了绝缘阻抗失效故障，提高了在线检测电路的准确性，保护了人身安全。

图18为本申请实施例提供的一种逆变器系统的结构示意图。如图18所示，该系统包括：目标逆变器以及上述实施例提供的基于逆变器的在线绝缘检测电路，基于逆变器的在线绝缘检测电路与目标逆变器的交流输出侧连接，基于逆变器的在线绝缘检测电路用于对目标逆变器的交流输出侧进行在线绝缘检测。

例如，如图19所示，本申请实施例中的直流偏置电路的直流源U_dc由一Boost变换器变换得到，其中Boost变换器的输入端连接直流输入端U1。当车载充电机OBC进行直流到交流的转换时，采用上述方法在线检测目标逆变器的交流侧是否绝缘失效。具体的，车载充电机OBC为一12v的电压且此电压作为新能源汽车的低压直流辅电，由于车载充电机OBC的机壳与地相连即同时与控制器和地线PE共地，所以直流源U_dc不需要隔离，同时由于机壳的电压相对稳定，从而直流到交流的转换更简单。

通过将目标逆变器的交流输出侧连接在基于逆变器的在线绝缘检测电路上，可以实时检测目标逆变器的交流侧是否绝缘失效，提高了在线检测的效率，实时保障使用者人身安全。

本申请实施例提供的一种逆变器系统，与上述实施例提供的一种基于逆变器的在线绝缘检测电路具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

另外，在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请实施例中的控制器可以是处理器的形式，该处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述各功能可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各功能及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的设备、装置、电路以及系统等可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件实现上述功能。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和系统等，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，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通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

再例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例中的功能。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM）、随机存取存储器（RandomAccess Memory，简称RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于逆变器的在线绝缘检测电路，其特征在于，包括：直流偏置电路、第一采样电路、滤波器以及控制器；

所述直流偏置电路的一端与地线相连，另一端与所述逆变器的第一节点相连；所述第一采样电路分别与地线、所述第一节点以及所述滤波器相连；所述滤波器还分别与所述控制器的第一端口以及地线相连；所述控制器的第二端口与地线相连；其中，所述第一节点为所述逆变器的输出火线或输出零线；

在所述第一节点与地线之间存在电压时，所述电压的信号通过所述第一采样电路和所述滤波器后进入所述控制器；所述控制器用于对所述电压的信号进行处理，并基于处理结果检测所述逆变器的绝缘阻抗是否失效；

其中，所述直流偏置电路包括：第一继电器、第一分压电阻以及第一直流偏置电源；

所述第一继电器的一端与所述第一节点相连，另一端与所述第一分压电阻相连；所述第一分压电阻还与所述第一直流偏置电源的正极相连，所述第一直流偏置电源的负极与地线相连。

2.根据权利要求1所述的基于逆变器的在线绝缘检测电路，其特征在于，还包括：

通讯装置，用于在所述控制器检测所述逆变器的绝缘阻抗失效时，发送故障信号，以使所述逆变器停止工作。

3.根据权利要求1所述的基于逆变器的在线绝缘检测电路，其特征在于，还包括：第二采样电路；

所述第二采样电路分别与所述第一直流偏置电源的正极、所述控制器的第三端口以及地线相连。

4.根据权利要求3所述的基于逆变器的在线绝缘检测电路，其特征在于，所述第一采样电路用于将第一电压信号的电压值缩小第一预设倍数；

其中，所述第一电压信号为所述第一节点与地线之间的电压信号。

5.根据权利要求4所述的基于逆变器的在线绝缘检测电路，其特征在于，所述第二采样电路用于将所述第一直流偏置电源的电压值缩小第二预设倍数。

6.根据权利要求1所述的基于逆变器的在线绝缘检测电路，其特征在于，所述滤波器用于将第二电压信号进行处理和滤波；

其中，所述第二电压信号为所述滤波器与地线之间的电压信号。

7.根据权利要求1所述的基于逆变器的在线绝缘检测电路，其特征在于，所述控制器还用于在第三电压信号的电压值小于预设电压阈值时，确定所述逆变器的绝缘失效，并发出所述逆变器的停机指令；

其中，所述第三电压信号为所述控制器的第一端口与地线之间的电压信号。

8.根据权利要求4所述的基于逆变器的在线绝缘检测电路，其特征在于，所述控制器还用于根据第三电压信号、第四电压信号以及所述第一分压电阻，计算所述逆变器的绝缘电阻的阻值；

其中，所述第三电压信号为所述控制器的第一端口与地线之间的电压信号；所述第四电压信号为所述控制器的第三端口与地线之间的电压信号。

9.一种逆变器系统，其特征在于，包括：目标逆变器以及权利要求1-8任一项所述的基于逆变器的在线绝缘检测电路；

所述基于逆变器的在线绝缘检测电路与所述目标逆变器的交流输出侧连接；

所述基于逆变器的在线绝缘检测电路用于对所述目标逆变器的交流输出侧进行在线绝缘检测。

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