CN114019242B - 光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法及装置 - Google Patents

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CN114019242B CN202210007499.3A CN202210007499A CN114019242B CN 114019242 B CN114019242 B CN 114019242B CN 202210007499 A CN202210007499 A CN 202210007499A CN 114019242 B CN114019242 B CN 114019242B
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Abstract

本申请公开了一种光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法及装置，所述光伏逆变器包括直流输入端、直流母线正端、直流母线负端、信号地端以及接地端，光伏逆变器的直流输入端用于接入至少一串光伏面板，所述方法包括以下步骤：分别对接地端的电压和直流母线正端的电压进行采样；获得不同时刻的接地端的电压之间的第一电压差以及不同时刻的直流母线正端的电压之间的第二电压差；根据所述第一电压差、第二电压差以及所述光伏逆变器各端口对信号地端的等效电阻以及直流母线正端和直流母线负端对接地端的等效电阻计算出所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗，该方法去除了各端口与信号地端之间的电阻的影响，提高了检测精度，且无需额外添加器件，降低成本。

Description

光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法及装置
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，特别涉及光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法及装置。
背景技术
由于光伏逆变器工作时，直流输入侧连接光伏面板。正常情况下，光伏面板是浮地 的，其对地的阻抗是无穷大的。但是在雨雪大雾天气等特殊情景下，光伏面板对地的绝缘阻 抗可能会降低，这时若光伏逆变器开启，可能会危及人身安全。安规要求光伏面板对地阻抗
Figure 159821DEST_PATH_IMAGE001
（
Figure 521663DEST_PATH_IMAGE002
为光伏面板最大电压），光伏逆变器才能开始工作。因此，选择 合适的方法检测绝缘阻抗，是光伏逆变器必须具备的功能。
目前常用的绝缘阻抗检测方法主要有交流注入法和电桥法。交流注入法是指向光伏逆变器正负母线注入一个低频的交流信号，通过检测漏电流来确定绝缘阻抗的大小。这种方法受光伏面板分布电容的影响，而且成本较高。电桥法是搭建一个电阻桥路，通过开关控制其中一个桥臂的阻值，然后通过检测电压的变化来计算绝缘阻抗。该方法成本较低，但依然需要增加一个继电器来控制某一桥臂电阻的接入和断开。
发明内容
本申请目的是提供一种技术方案来提高光伏逆变器直流侧绝缘阻抗的检测精度，降低检测成本。
为了实现上述目的，本申请提供一种光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法，所述光伏逆变器包括直流输入端、直流母线正端、直流母线负端、信号地端以及接地端，光伏逆变器的直流输入端用于接入至少一串光伏面板，
所述方法包括以下步骤：
分别对接地端的电压和直流母线正端的电压进行采样；
获得不同时刻的接地端的电压之间的第一电压差以及不同时刻的直流母线正端的电压之间的第二电压差；
根据所述第一电压差、第二电压差以及所述光伏逆变器各端口对信号地端的等效电阻以及直流母线正端和直流母线负端对接地端的等效电阻计算出所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗。
进一步的，还包括：
根据所述光伏逆变器的实际电路，建立光伏逆变器各端口对信号地端以及光伏逆变器各端口对接地端的绝缘阻抗等效电路，所述绝缘阻抗等效电路包括接地端与信号地端之间的第一等效电阻，第一等效电阻的一端与包括直流母线正端和直流母线负端对接地端的等效电阻的第一支路相连，第一等效电阻的另一端与包括所述光伏逆变器各端口对信号地端的等效电阻的第二支路相连；
根据所述绝缘阻抗等效电路分别获得第一支路和第二支路的电流平衡方程；
根据所述第一支路和第二支路的电流平衡方程获得直流母线正端的电压和接地端的电压之间的关系式；
对不同时刻的直流母线正端的电压值和接地端的电压值之间的关系式作差，获得光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗。
进一步的，所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗为：
Figure 672022DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 516219DEST_PATH_IMAGE004
为所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗，
Figure 777436DEST_PATH_IMAGE005
为所述第一电压差，
Figure 993785DEST_PATH_IMAGE006
为所述第二电压差，
Figure 580624DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 652397DEST_PATH_IMAGE008
为用于计算所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗的 系数，与所述光伏逆变器各端口对信号地端的等效电阻以及直流母线正端和直流母线负端 对接地端的等效电阻相关。
进一步的，所述第一支路包括所述直流母线正端对所述接地端的第二等效电阻、所述直流母线负端对所述接地端的第三等效电阻以及光伏面板对接地端的绝缘阻抗，所述光伏面板对接地端的绝缘阻抗为所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗；
所述第二支路包括，所述光伏逆变器的输入正端对所述信号地端的第四等效电阻，所述直流母线正端对所述信号地端的第五等效电阻，所述直流母线负端对所述光伏逆变器的信号地端的第六等效电阻，
所述系数
Figure 592671DEST_PATH_IMAGE009
和
Figure 443953DEST_PATH_IMAGE010
分别为：
Figure 952425DEST_PATH_IMAGE011
其中， RPE表示所述第一等效电阻，RP表示所述第二等效电阻，RN表示所述第三等效电阻，RPV表示所述第四等效电阻，RBUS+表示所述第五等效电阻，RBUS-表示所述第六等效电阻。
进一步的，所述光伏逆变器的直流母线正端和直流母线负端分别与储能单元连接，所述第一支路包括所述直流母线正端对所述接地端的第二等效电阻、所述直流母线负端对所述接地端的第三等效电阻以及光伏面板对接地端的绝缘阻抗，所述光伏面板对接地端的绝缘阻抗为所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗；
所述第二支路包括，所述光伏逆变器的输入正端对所述信号地端的第四等效电阻，所述直流母线正端对所述信号地端的第五等效电阻，所述直流母线负端对所述光伏逆变器的信号地端的第六等效电阻，
所述第二支路还包括储能单元的输入正端对所述信号地端的第七等效电阻，所述 系数
Figure 990789DEST_PATH_IMAGE012
和
Figure 843076DEST_PATH_IMAGE013
分别为：
Figure 548864DEST_PATH_IMAGE014
其中， RPE表示所述第一等效电阻，RP表示所述第二等效电阻，RN表示所述第三等效电阻，RPV表示所述第四等效电阻，RBUS+表示所述第五等效电阻，RBUS-表示所述第六等效电阻， RBATT表示所述第七等效电阻。
进一步的，所述方法还包括：
在计算所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗之前根据所述接地端的电压的电压变化率判断所述光伏逆变器的接地端的电压是否进入稳态；
当接地端的电压进入稳态后对光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗进行计算。
进一步的，所述根据所述接地端的电压的电压变化率判断所述光伏逆变器的接地端的电压是否进入稳态的步骤包括：
对不同时刻的接地端的电压进行采样，计算获得不同时间段的接地端的电压的电压变化率；
当任意两个时间段的电压变化率之差的绝对值小于预设阈值时，判定所述接地端的电压进入稳态，所述任意两个时间段的大小相同。
进一步的，所述预设阈值小于或等于0.5。
本申请还提供一种光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测装置，所述装置包括：
电压采样单元，用于采集接地端的电压和光伏逆变器直流母线正端的电压；
处理单元，包括计算单元，计算不同时刻的接地端的电压之间的第一电压差以及不同时刻的直流母线正端的电压之间的第二电压差；
根据所述第一电压差、第二电压差以及所述光伏逆变器各端口对信号地端的等效电阻以及直流母线正端和直流母线负端对接地端的等效电阻计算出所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗。
进一步的，所述处理单元还包括判断单元，所述判断单元计算获得不同时间段的接地端的电压的电压变化率并判断所述接地端的电压值是否进入稳态，当进入稳态后，所述计算单元计算所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗。
进一步的，所述装置还包括：控制单元，当所述处理单元计算得的所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗小于预设阻抗值时，所述控制单元禁止所述光伏逆变器启动，并继续检测所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗，当检测到所述绝缘阻抗大于所述预设阻抗值时，所述控制单元允许所述光伏逆变器启动。
本申请通过采样不同时刻的接地端的电压值和光伏逆变器的直流母线正端的电压值，分别计算出光伏逆变器的直流母线正端的电压的电压差和接地端的电压的电压差，根据直流母线正端的电压的电压差和接地端的电压的电压差以及各端口对信号地端的等效电阻、直流母线正端和直流母线负端分别对接地端的等效电阻即可准确计算出光伏逆变器直流侧绝缘阻抗，本申请的绝缘阻抗检测方法去除了各端口与信号地端之间的电阻对绝缘阻抗检测的影响，提高了检测精度，且无需额外添加器件（如继电器和开关等），计算简单，并简化了电路结构，降低的光伏逆变器的成本。
进一步地，本申请通过电压变化率比较法来确认电压是否进入稳态，在不增加额外的器件的基础上实现了避开电压的暂态变化过程，去除了光伏逆变器直流母线正端、光伏逆变器直流母线负端与接地端之间的Y电容以及寄生电容对绝缘阻抗计算的影响，进一步提高了光伏逆变器直流侧绝缘阻抗的检测精度。
附图说明
图1为本申请提供的光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法流程图；
图2为本申请提供的一种光伏发电系统的结构示意图；
图3为本申请提供的图2所示光伏发电系统的绝缘阻抗等效电路图；
图4为本申请提供考虑直流母线与接地端之间存在电容影响的绝缘阻抗等效电路示意图；
图5为本申请提供的光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测装置示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述，但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
本申请提供一种光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法，所述光伏逆变器包括直流输入端、直流母线正端BUS+、直流母线负端BUS-、信号地端SGND以及接地端PE，光伏逆变器的直流输入端用于接入至少一串光伏面板，如图1所示，为本申请提供的光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法流程图。光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法包括以下步骤：
分别对接地端PE的电压UPE和直流母线正端BUS+的电压UBUS+进行采样，获得不同时 刻的接地端PE的电压UPE之间的第一电压差
Figure 962659DEST_PATH_IMAGE015
以及不同时刻的直流母线正端BUS+的电 压UBUS+之间的第二电压差
Figure 753897DEST_PATH_IMAGE006
；
根据所述第一电压差
Figure 35974DEST_PATH_IMAGE015
、第二电压差
Figure 845536DEST_PATH_IMAGE006
、光伏逆变器各端口对信号地 端SGND的等效电阻以及直流母线正端BUS+和直流母线负端BUS-对接地端PE的等效电阻计 算所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗。
具体的，根据所述光伏逆变器的实际电路，建立光伏逆变器各端口对信号地端以及光伏逆变器各端口对接地端的绝缘阻抗等效电路，所述绝缘阻抗等效电路包括接地端与信号地端之间的第一等效电阻，第一等效电阻的一端与包括直流母线正端BUS+和直流母线负端BUS-对接地端PE的等效电阻的第一支路相连，第一等效电阻的另一端与包括所述光伏逆变器各端口对信号地端的等效电阻的第二支路相连；
根据所述绝缘阻抗等效电路分别获得第一支路和第二支路的电流平衡方程；
根据所述第一支路和第二支路的电流平衡方程获得直流母线正端BUS+的电压UBUS+和接地端PE的电压UPE之间的关系式；
对不同时刻的直流母线正端的电压值和接地端的电压值之间的关系式作差，获得光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗。
所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗为：
Figure 679500DEST_PATH_IMAGE016
其中，
Figure 708767DEST_PATH_IMAGE017
为所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗，
Figure 919168DEST_PATH_IMAGE015
为所述第一电压差，
Figure 583236DEST_PATH_IMAGE006
为所述第二电压差，
Figure 853681DEST_PATH_IMAGE018
和
Figure 104665DEST_PATH_IMAGE013
为用于计算所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗的 系数，与所述光伏逆变器各端口对信号地端的等效电阻以及直流母线正端和直流母线负端 对接地端的等效电阻相关。
如图2所示，为一种光伏发电系统的结构示意图。本申请以图2所示的光伏发电系统为例具体说明本发明实施例的光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法，所述光伏发电系统包括光伏面板、储能单元和光伏逆变器，所述光伏逆变器还包括直流变换电路和逆变电路，光伏面板的输出接入到光伏逆变器的直流输入端，光伏逆变器的直流输入端包括输入正端PV+和输入负端PV-，光伏面板的输出电压经直流变换电路转换为直流母线电压，经直流母线提供至逆变电路；储能单元包括输入正端BATT+和输入负端BATT-，经双向DC-DC电路与光伏逆变器的直流母线连接，
此时，光伏逆变器的输入负端PV-与直流母线负端BUS-以及储能单元的输入负端BATT-连接，所述光伏逆变器的直流变换电路例如为Boost电路，但不限于此。
在光伏发电系统的实际电路中，以上各个端口通过信号地端SGND与光伏发电系统的接地端PE连接，因此需要考虑各端口与信号地端SGND之间的阻抗对所述光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测的影响。
所述方法包括：
以信号地端SGND为连接点，建立光伏逆变器各端口和储能单元各端口对信号地端SGND以及直流母线正端BUS+和直流母线负端BUS-对接地端PE的绝缘阻抗等效电路；
图3示出图2所示光伏发电系统的绝缘阻抗等效电路图，如图3所示，
以光伏逆变器的信号地端SGND为连接点，所述绝缘阻抗等效电路包括接地端PE与所述光伏逆变器的信号地端SGND之间的第一等效电阻RPE。第一等效电阻RPE的一端与第一支路相连，第一等效电阻RPE的另一端与第二支路相连。
其中，所述第一支路包括所述光伏逆变器的直流母线正端BUS+对所述接地端PE的第二等效电阻RP、所述光伏逆变器的直流母线负端BUS-对所述接地端PE的第三等效电阻RN以及光伏面板对所述接地端PE的绝缘阻抗RISO，即光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗。
所述第二支路包括：所述光伏逆变器的输入正端PV+对所述光伏逆变器的信号地端SGND的第四等效电阻RPV，所述光伏逆变器的直流母线正端BUS+对所述光伏逆变器的信号地端SGND的第五等效电阻RBUS+，表示所述光伏逆变器的直流母线负端BUS-对所述光伏逆变器的信号地端SGND的第六等效电阻RBUS-，储能单元的输入正端BATT+对所述光伏逆变器的信号地端SGND的第七等效电阻RBATT。
由于储能单元是可选项，因此，仅当光伏发电系统中接入储能单元时才需要考虑储能单元对光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测的影响。
根据所述绝缘阻抗等效电路分别获得第一支路和第二支路的电流平衡方程；
具体的，将直流母线负端BUS-的电压视为0V，所述第一支路的电流平衡方程以及所述第二支路的电流平衡方程分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE019
（1），
其中，UPE为接地端PE的电压，USGND为所述光伏逆变器的信号地端SGND的电压，UEXT为光伏面板绝缘阻抗测量点的电压值，UBATT为储能单元的输入正端BATT+的电压，UBUS+为光伏逆变器的直流母线正端BUS+的电压，UPV为光伏逆变器的输入正端PV+的电压，RP为所述光伏逆变器的直流母线正端BUS+对所述接地端PE的等效电阻，RN为所述光伏逆变器的直流母线负端BUS-对所述接地端PE的等效电阻，RPV为所述光伏逆变器的输入正端PV+对所述光伏逆变器的信号地端SGND的等效电阻，RBUS+为所述光伏逆变器的直流母线正端BUS+对所述光伏逆变器的信号地端SGND的等效电阻，RBUS-为所述光伏逆变器的直流母线负端BUS-对所述光伏逆变器的信号地端SGND的等效电阻，RBATT为储能单元的输入正端BATT+对所述光伏逆变器的信号地端SGND的等效电阻，RISO表示所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗。
在所述第一支路的电流平衡方程和第二支路的电流平衡方程中，除所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗RISO外，第一至第七等效电阻的阻值为已知量，第一至第七等效电阻的阻值均可以通过光伏逆变器的原理图获得。因此。
光伏逆变器直流母线正端BUS+的电压UBUS+和接地端PE的电压UPE会随着光伏逆变器的Boost电路开始工作而发生变化，而光伏面板绝缘阻抗测量点的电压UEXT、电压UPV、以及电压UBATT的值在一定时间内保持不变。因此，当光伏逆变器的直流母线正端BUS+的电压UBUS+以及接地端PE的电压UPE进入稳态后所述第一支路的电流平衡方程和第二支路的电流平衡方程成立。
根据所述第一支路和第二支路的电流平衡方程获得电压UBUS+和电压UPE之间的关系式；
具体的，对所述第一支路的电流平衡方程和第二支路的电流平衡方程进行变形，获得如下表达式：
Figure 790861DEST_PATH_IMAGE020
(2)，
联立方程消去式（2）中的电压USGND，得到如下关系式：
Figure 569156DEST_PATH_IMAGE021
(3)，
对式（3）进行变形获得式（4）：
Figure 744922DEST_PATH_IMAGE022
（4）。
对不同时刻的电压UBUS+的电压值和电压UPE的电压值之间的关系式作差，获得光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗
Figure 748781DEST_PATH_IMAGE024
。
具体的，当进行绝缘阻抗检测时，接地端PE的电压UPE和光伏逆变器直流母线正端BUS+的电压UBUS+随着光伏逆变器的Boost电路的工作而发生变化时，其增量满足：
Figure 300985DEST_PATH_IMAGE025
(5)，
对式（5）进行变形，获得
Figure 939646DEST_PATH_IMAGE027
的表达式：
Figure 427259DEST_PATH_IMAGE028
(6)，
其中，
Figure 167682DEST_PATH_IMAGE029
为不同时刻的电压UBUS+之间的第一电压差，
Figure 743151DEST_PATH_IMAGE030
为不同时刻 的电压UPE之间的第二电压差。
令：
Figure 252630DEST_PATH_IMAGE031
(7)，
得到光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗
Figure 285046DEST_PATH_IMAGE032
计算公式为：
Figure 247185DEST_PATH_IMAGE033
(8)。
由公式（7）和（8）可知，本申请提供的光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法不需要 增加额外的器件（如继电器、电阻等），仅通过采样不同时刻的光伏逆变器直流母线正端BUS +的电压UBUS+和接地端PE的电压UPE，然后分别计算出第一电压差
Figure 16558DEST_PATH_IMAGE006
和第二电压差
Figure 131276DEST_PATH_IMAGE034
，结合各端口的等效电阻就可以计算出光伏逆变器直流侧绝缘阻抗，简化了电路， 节省了成本。
作为另一种可选的实现方式，当储能单元未接入光伏发电系统时，所述第一支路的电流平衡方程以及所述第二支路的电流平衡方程分别为：
Figure 85325DEST_PATH_IMAGE035
(9)，
对公式（9）进行与公式（1）~（6）相似的变换。其区别在于公式（9）中不存在储能单元参数的影响。
最终，在储能单元未接入光伏发电系统的情况下，光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗
Figure 49608DEST_PATH_IMAGE032
计算公式仍然可以通过公式（8）表示：
Figure 216147DEST_PATH_IMAGE033
(8)，
但是，公式（8）中的系数
Figure 575584DEST_PATH_IMAGE036
和
Figure 451268DEST_PATH_IMAGE037
分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE038
（10）。
本申请的绝缘阻抗检测方法还可以用于包括多个串联和/或并联的光伏面板、多个储能单元以及光伏逆变器的光伏发电系统，但不限于此。
综上所述，本申请通过采样不同时刻的接地端的电压值和光伏逆变器的直流母线正端的电压值，分别计算出光伏逆变器的直流母线正端电压的电压差和接地端电压的电压差，根据直流母线正端电压的电压差和接地端电压的电压差以及各端口对信号地端的等效电阻、直流母线正端和直流母线负端分别对接地端的等效电阻即可准确计算出光伏逆变器直流侧绝缘阻抗，本申请的绝缘阻抗检测方法去除了各端口与信号地端之间的电阻对绝缘阻抗检测的影响，检测精确性高，且无需额外添加器件（如继电器和开关等），简化了电路结构，降低的光伏逆变器的成本。
根据光伏逆变器的实际电路结构，光伏逆变器的直流母线正端BUS+和直流母线负端BUS-分别与接地端PE之间设置有一定数量的Y电容，并且还存在电路本身的寄生电容。
因此，如图4所示，为本申请提供考虑直流母线与接地端PE之间存在电容影响的绝缘阻抗等效电路示意图。由于Y电容以及寄生电容的影响，接地端PE的电压UPE不会立刻达到稳态，且不是线性变化。若在达到稳态前，进行光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测，可能会导致绝缘阻抗检测值不准确，和实际值的误差较大的问题。
因光伏逆变器的Boost电路使得光伏逆变器直流母线正端BUS+的电压UBUS+能够在短时间内进入稳态，从而排除光伏逆变器直流母线正端BUS+的电压UBUS+对光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测的影响。
为了去除Y电容以及寄生电容对光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测的干扰，提高检测精度。作为一种可选的实现方式，所述光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法还包括：在计算所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗之前判断所述光伏逆变器的接地端PE的电压UPE是否进入稳态，当光伏逆变器的接地端PE的电压UPE进入稳态后再对光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗进行计算。
作为一种可选的实现方式，本申请通过比较不同时间段的电压UPE的电压变化率来确认接地端PE的电压UPE是否进入稳态，从而实现避开电压UPE的暂态变化过程。
具体的，对不同时刻的接地端PE的电压UPE进行采样，计算获得不同时间段的电压UPE的电压变化率；
当任意两个时间段的电压UPE的电压变化率之差的绝对值小于预设阈值时，所述接地端PE的电压UPE进入稳态。
作为一种可选的实现方式，所述预设阈值的选择需要综合考虑检测时间和检测准确度，所述预设阈值可以根据实际需求进行变动。作为一种可选的实现方式，所述预设阈值可以小于或等于0.5。
以下通过具体的计算过程进一步说明本申请提供的通过电压变化率比较法来确认接地端PE的电压UPE是否进入稳态的具体流程。
具体的，设置时间间隔T，每间隔时间间隔T采集所述接地端PE的电压UPE。
获得t1、t2、t3以及t4时刻的接地端PE的电压UPE，分别记为UPE1、UPE2、UPE3以及 UPE4；
具体的，[t1-t2]时间段和[t3-t4]时间段的大小相同。
分别计算[t1-t2]和[t3-t4]时间段的电压UPE的电压变化率；
具体的，计算电压UPE2和电压UPE1之间的电压差
Figure 705443DEST_PATH_IMAGE039
：
Figure 675673DEST_PATH_IMAGE040
（11），
之后计算[t1-t2]时间段电压UPE的电压变化率
Figure DEST_PATH_IMAGE041
：
Figure 827300DEST_PATH_IMAGE042
（12）。
计算电压UPE4和电压UPE3之间的电压差
Figure 372420DEST_PATH_IMAGE043
：
Figure DEST_PATH_IMAGE044
（13），
之后计算[t3-t4]时间段电压UPE的电压变化率
Figure 999710DEST_PATH_IMAGE045
：
Figure DEST_PATH_IMAGE046
（14）。
比较[t1-t2]和[t3-t4]时间段的电压UPE的电压变化率。
具体的，若
Figure 321101DEST_PATH_IMAGE041
和
Figure 29032DEST_PATH_IMAGE045
满足：
Figure 495786DEST_PATH_IMAGE047
（15）。
则认为此时的接地端PE的电压UPE的值已经避开暂态变化过程进入稳态，此时再计算绝缘阻抗值可以去除Y电容和寄生电容对绝缘阻抗检测值的影响，提高检测精度。
综上所述，本申请通过采样不同时刻的接地端的电压值和光伏逆变器的直流母线正端的电压值，分别计算出光伏逆变器的直流母线正端的电压的电压差和接地端的电压的电压差，根据直流母线正端的电压的电压差和接地端的电压的电压差以及各端口对信号地端的等效电阻、直流母线正端和直流母线负端分别对接地端的等效电阻即可准确计算出光伏逆变器直流侧绝缘阻抗，本申请的绝缘阻抗检测方法去除了各端口与信号地端之间的电阻对绝缘阻抗检测的影响，提高了检测精度，且无需额外添加器件（如继电器和开关等），简化了电路结构，降低的光伏逆变器的成本。
进一步地，本申请通过电压变化率比较法来确认接地端的电压是否进入稳态，在不增加额外的器件的基础上实现了避开电压的暂态变化过程，去除了光伏逆变器直流母线正端、光伏逆变器直流母线负端与接地端之间的Y电容以及寄生电容对绝缘阻抗计算的影响，进一步提高了光伏逆变器直流侧绝缘阻抗的检测精度。
如图5所示，为本申请提供的光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测装置示意图。作为一种可选的实现方式，本申请提供的光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测装置100包括：
电压采样单元101，用于采集所述接地端PE的电压UPE和光伏逆变器直流母线正端BUS+的电压UBUS+；
处理单元102，处理单元102包括计算单元1021，计算不同时刻的接地端PE的电压 UPE之间的第一电压差
Figure DEST_PATH_IMAGE048
以及不同时刻的直流母线正端BUS+的电压UBUS+之间的第二电 压差
Figure 361105DEST_PATH_IMAGE049
，并根据所述第一电压差
Figure 673137DEST_PATH_IMAGE006
、第二电压差
Figure 235574DEST_PATH_IMAGE048
、光伏逆变器各端 口对信号地端SGND的等效电阻以及直流母线正端BUS+和直流母线负端BUS-对接地端PE的 等效电阻计算出所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗。
作为一种可选的实现方式，所述处理单元102还包括判断单元1022，所述判断单元1022计算获得不同时间段的电压UPE的电压变化率并判断所述接地端的电压值UPE是否进入稳态，当进入稳态后，所述计算单元1021计算所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗。
本申请提供的光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测装置还包括：控制单元103，当所述处理单元102计算得的所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗小于预设阻抗值时，控制单元103禁止光伏逆变器启动，并继续检测光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗，当检测到绝缘阻抗大于预设阻抗值时，控制单元103允许光伏逆变器启动。
作为一种可选的实现方式，光伏逆变器直流侧绝缘阻抗的预设阻抗值可以大于或 等于
Figure DEST_PATH_IMAGE050
，其中，
Figure 76491DEST_PATH_IMAGE051
为光伏面板的最大电压值。
本申请提供的光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法及装置充分考虑了光伏逆变器的各端口和信号地端之间的电阻以及直流母线端口与接地端之间设置的电容对绝缘阻抗计算的影响，在不增加额外器件的基础上，通过建立绝缘阻抗检测等效电路，推导绝缘阻抗的计算公式，仅需检测接地端和直流母线正端的电压变化即可计算得到直流侧的绝缘阻抗，并通过对接地端的电压的电压变化率的比较判断，避开接地端的电压值的暂态过程。利用本申请提供的光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法计算出来的绝缘阻抗更加准确，且由于不需要额外增加器件所以成本更低。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，然其并非用以限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (11)

1.一种光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法，所述光伏逆变器包括直流输入端、直流母线正端、直流母线负端、信号地端以及接地端，光伏逆变器的直流输入端用于接入至少一串光伏面板，
其特征在于，所述方法包括以下步骤：
分别对接地端的电压和直流母线正端的电压进行采样；
获得不同时刻的接地端的电压之间的第一电压差以及不同时刻的直流母线正端的电压之间的第二电压差；
根据绝缘阻抗等效电路的电流平衡方程获得所述第一电压差、第二电压差与绝缘阻抗等效电路中等效电阻之间的关系式，所述绝缘阻抗等效电路包括接地端与信号地端之间的第一等效电阻，第一等效电阻的一端与包括直流母线正端和直流母线负端对接地端的等效电阻的第一支路相连，第一等效电阻的另一端与包括所述光伏逆变器各端口对信号地端的等效电阻的第二支路相连；
根据所述第一电压差、第二电压差以及所述第一电压差、第二电压差与绝缘阻抗等效电路中等效电阻之间的关系式计算出所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗。
2.根据权利要求1所述的光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法，其特征在于，还包括：
根据所述光伏逆变器的实际电路，建立光伏逆变器各端口对信号地端以及光伏逆变器各端口对接地端的绝缘阻抗等效电路；
根据所述绝缘阻抗等效电路分别获得第一支路和第二支路的电流平衡方程；
根据所述第一支路和第二支路的电流平衡方程获得直流母线正端的电压和接地端的电压之间的关系式；
对不同时刻的直流母线正端的电压值和接地端的电压值之间的关系式作差，获得所述第一电压差、第二电压差与绝缘阻抗等效电路中等效电阻之间的关系式。
3.根据权利要求1或2所述的光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法，其特征在于，所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为所述第一电压差，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为所述第二电压差，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
和
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为用于计算所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗的系数，与所述光伏逆变器各端口对信号地端的等效电阻以及直流母线正端和直流母线负端对接地端的等效电阻相关。
4.根据权利要求3所述的光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法，其特征在于，
所述第一支路包括所述直流母线正端对所述接地端的第二等效电阻、所述直流母线负端对所述接地端的第三等效电阻以及光伏面板对接地端的绝缘阻抗，所述光伏面板对接地端的绝缘阻抗为所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗；
所述第二支路包括，所述光伏逆变器的输入正端对所述信号地端的第四等效电阻，所述直流母线正端对所述信号地端的第五等效电阻，所述直流母线负端对所述光伏逆变器的信号地端的第六等效电阻，
所述系数
Figure 22564DEST_PATH_IMAGE009
和
Figure 267601DEST_PATH_IMAGE011
分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
其中， RPE表示所述第一等效电阻，RP表示所述第二等效电阻，RN表示所述第三等效电阻，RPV表示所述第四等效电阻，RBUS+表示所述第五等效电阻，RBUS-表示所述第六等效电阻。
5.根据权利要求3所述的光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法，其特征在于，所述光伏逆变器的直流母线正端和直流母线负端分别与储能单元连接，所述第一支路包括所述直流母线正端对所述接地端的第二等效电阻、所述直流母线负端对所述接地端的第三等效电阻以及光伏面板对接地端的绝缘阻抗，所述光伏面板对接地端的绝缘阻抗为所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗；
所述第二支路包括，所述光伏逆变器的输入正端对所述信号地端的第四等效电阻，所述直流母线正端对所述信号地端的第五等效电阻，所述直流母线负端对所述光伏逆变器的信号地端的第六等效电阻，
所述第二支路还包括储能单元的输入正端对所述信号地端的第七等效电阻，所述系数
Figure 280294DEST_PATH_IMAGE009
和
Figure 898007DEST_PATH_IMAGE011
分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
其中， RPE表示所述第一等效电阻，RP表示所述第二等效电阻，RN表示所述第三等效电阻，RPV表示所述第四等效电阻，RBUS+表示所述第五等效电阻，RBUS-表示所述第六等效电阻，RBATT表示所述第七等效电阻。
6.根据权利要求1所述的光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法，其特征在于，所述方法还包括：
在计算所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗之前根据所述接地端的电压的电压变化率判断所述光伏逆变器的接地端的电压是否进入稳态；
当接地端的电压进入稳态后对光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗进行计算。
7.根据权利要求6所述的光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法，其特征在于，所述根据所述接地端的电压的电压变化率判断所述光伏逆变器的接地端的电压是否进入稳态的步骤包括：
对不同时刻的接地端的电压进行采样，计算获得不同时间段的接地端的电压的电压变化率；
当任意两个时间段的电压变化率之差的绝对值小于预设阈值时，判定所述接地端的电压进入稳态，所述任意两个时间段的大小相同。
8.根据权利要求7所述的光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测方法，其特征在于，所述预设阈值小于或等于0.5。
9.一种光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测装置，其特征在于，所述装置包括：
电压采样单元，用于采集接地端的电压和光伏逆变器直流母线正端的电压；
处理单元，包括计算单元，计算不同时刻的接地端的电压之间的第一电压差以及不同时刻的直流母线正端的电压之间的第二电压差；
根据所述第一电压差、第二电压差以及由绝缘阻抗等效电路的电流平衡方程获得的所述第一电压差、第二电压差与绝缘阻抗等效电路中等效电阻之间的关系式计算出所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗，所述绝缘阻抗等效电路包括接地端与信号地端之间的第一等效电阻，第一等效电阻的一端与包括直流母线正端和直流母线负端对接地端的等效电阻的第一支路相连，第一等效电阻的另一端与包括所述光伏逆变器各端口对信号地端的等效电阻的第二支路相连。
10.根据权利要求9所述的光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测装置，其特征在于，所述处理单元还包括判断单元，所述判断单元计算获得不同时间段的接地端的电压的电压变化率并判断所述接地端的电压值是否进入稳态，当进入稳态后，所述计算单元计算所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗。
11.根据权利要求10所述的光伏逆变器直流侧绝缘阻抗检测装置，其特征在于，所述装置还包括：
控制单元，当所述处理单元计算得的所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗小于预设阻抗值时，所述控制单元禁止所述光伏逆变器启动，并继续检测所述光伏逆变器直流侧的绝缘阻抗，当检测到所述绝缘阻抗大于所述预设阻抗值时，所述控制单元允许所述光伏逆变器启动。
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