CN114814500B - 交流绝缘检测方法及装置 - Google Patents

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CN114814500B CN202210744602.2A CN202210744602A CN114814500B CN 114814500 B CN114814500 B CN 114814500B CN 202210744602 A CN202210744602 A CN 202210744602A CN 114814500 B CN114814500 B CN 114814500B
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Abstract

本发明提供了一种交流绝缘检测方法及装置，方法包括：当第一受控开关导通、第二受控开关关断时，采集第一阻抗匹配电路输出的第一电压峰值；当所述第一受控开关关断，所述第二受控开关导通时，采集第二阻抗匹配电路输出的第二电压峰值；当所述第一受控开关和第二受控开关均导通时，采集所述第一阻抗匹配电路输出的第三电压峰值和所述第二阻抗匹配电路输出的第四电压峰值；根据所述第三电压峰值、所述第四电压峰值和预先确定的分压网络电阻阻值确定交流电压峰值；根据所述交流电压峰值、所述第一电压峰值、所述第二电压峰值和所述分压网络电阻阻值确定交流绝缘阻抗。本发明的技术方案提高了交流绝缘检测的适用性和准确性。

Description

交流绝缘检测方法及装置
技术领域
本发明涉及汽车电力电子技术领域，具体而言，涉及一种交流绝缘检测方法及装置。
背景技术
为了避免电动汽车绝缘失效对人身造成电击伤害，GB7258-2017的机动车安全技术条件规定：纯电、插电混动汽车REESS（REchargeable Energy Storage System，可充电储能系统）的交流绝缘阻抗低于500Ω/V时应通过一个明显的信号装置提醒驾驶人。
目前，常通过IMD（Insulation Monitoring Device，绝缘检测装置）采用电桥平衡法或信号注入法等来进行交流绝缘检测，但是，电桥平衡法在交流火线、零线同时对地绝缘失效（即交流火线对地的绝缘阻抗和交流零线对地的绝缘阻抗都很小）的情况下无法检测交流绝缘阻抗，适用性较差；采用信号注入法进行交流绝缘检测时，需要额外增加DDS（Direct Digital Synthesis，直接频率合成）高频信号发生及放大电路，同时为了降低对地电容和寄生电容的RC充电特性对检测精度的影响，还需要加入额外的谐振腔电路，增加了硬件成本。
发明内容
本发明解决的问题是如何提高交流绝缘阻抗检测的适用性，并降低成本。
为解决上述问题，本发明提供一种交流绝缘检测方法及装置。
第一方面，本发明提供了一种交流绝缘检测方法，基于与交流源连接的绝缘检测电路，所述交流绝缘检测方法包括：
当第一受控开关导通、第二受控开关关断时，采集第一阻抗匹配电路输出的第一电压峰值；当所述第一受控开关关断，所述第二受控开关导通时，采集第二阻抗匹配电路输出的第二电压峰值；当所述第一受控开关和第二受控开关均导通时，采集所述第一阻抗匹配电路输出的第三电压峰值和所述第二阻抗匹配电路输出的第四电压峰值；
基于第一预设规则，根据所述第三电压峰值、所述第四电压峰值和预先确定的分压网络电阻阻值确定交流电压峰值；
基于第二预设规则，根据所述交流电压峰值、所述第一电压峰值、所述第二电压峰值和所述分压网络电阻阻值确定交流绝缘阻抗。
可选地，还包括：
当所述第一受控开关和所述第二受控开关均关断时，采集所述第一阻抗匹配电路输出的第五电压峰值和所述第二阻抗匹配电路输出的第六电压峰值；
若所述第五电压峰值大于预设临界值，和/或所述第六电压峰值大于所述预设临界值，则输出电路故障信息。
可选地，所述分压网络电阻阻值包括分压网络中的分压电阻阻值和采样电阻阻值，基于第一预设规则，根据所述第三电压峰值、所述第四电压峰值和预先确定的分压网络电阻阻值确定交流电压峰值包括：
采用第一公式计算所述交流电压峰值，所述第一公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表示所述交流电压峰值，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
表示所述分压电阻阻值，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
表示所述采样电阻阻值，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
表示所述第三电压峰值，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
表示所述第四电压峰值。
所述交流绝缘阻抗包括交流火线对地的第一绝缘阻抗和交流零线对地的第二绝缘阻抗，所述交流绝缘阻抗为对地容抗时，所述基于第二预设规则，根据所述交流电压峰值、所述第一电压峰值、所述第二电压峰值和所述分压网络电阻阻值确定交流绝缘阻抗包括：
采用第二公式计算交流火线对地的所述第一绝缘阻抗，所述第二公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
表示所述第一绝缘阻抗，
Figure 67850DEST_PATH_IMAGE006
表示所述分压电阻阻值，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE017
表示所述采样电阻阻值，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE019
表示中间变量；
采用第三公式计算交流零线对地的所述第二绝缘阻抗，所述第三公式包括：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE021
，
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE023
表示所述第二绝缘阻抗；
中间变量
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE025
采用第四公式计算得到，所述第四公式包括：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE027
，
其中，
Figure 110761DEST_PATH_IMAGE025
表示中间变量，
Figure DEST_PATH_IMAGE029
表示所述第一电压峰值，
Figure DEST_PATH_IMAGE030
表示所述交流电压峰值；
中间变量
Figure DEST_PATH_IMAGE032
采用第五公式计算得到，所述第五公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE034
，
其中，
Figure 808459DEST_PATH_IMAGE032
表示中间变量，
Figure DEST_PATH_IMAGE036
表示所述第二电压峰值。
可选地，所述交流绝缘阻抗包括交流火线对地的第一绝缘阻抗和交流零线对地的第二绝缘阻抗，所述交流绝缘阻抗为对地电阻时，所述基于第二预设规则，根据所述交流电压峰值、所述第一电压峰值、所述第二电压峰值和所述分压网络电阻阻值确定交流绝缘阻抗包括：
采用第六公式计算交流火线对地的所述第一绝缘阻抗，所述第六公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE038
，
其中，
Figure 167896DEST_PATH_IMAGE016
表示所述第一绝缘阻抗，
Figure 292847DEST_PATH_IMAGE006
表示所述分压电阻阻值，
Figure 370524DEST_PATH_IMAGE008
表示所述采样电阻阻值，
Figure DEST_PATH_IMAGE039
表示中间变量；
采用第七公式计算交流零线对地的所述第二绝缘阻抗，所述第七公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE041
，
其中，
Figure 137492DEST_PATH_IMAGE023
表示所述第二绝缘阻抗；
中间变量
Figure 413753DEST_PATH_IMAGE025
采用第八公式计算得到，所述第八公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE042
，
其中，
Figure 850550DEST_PATH_IMAGE025
表示中间变量，
Figure 274578DEST_PATH_IMAGE029
表示所述第一电压峰值，
Figure 251762DEST_PATH_IMAGE030
表示所述交流电压峰值；
中间变量
Figure 116949DEST_PATH_IMAGE032
采用第九公式计算得到，所述第九公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE043
，
其中，
Figure 724648DEST_PATH_IMAGE032
表示中间变量，
Figure DEST_PATH_IMAGE044
表示所述第二电压峰值。
可选地，所述根据所述交流电压峰值、所述第一电压峰值、所述第二电压峰值和所述分压网络电阻阻值确定交流绝缘阻抗之后，还包括：
控制所述第一受控开关导通至少两个交流基波周期，所述第二受控开关关断，采集所述第一阻抗匹配电路在各个交流基波周期中分别输出的所述第一电压峰值；
控制所述第一受控开关关断，所述第二受控开关导通至少两个交流基波周期，采集所述第二阻抗匹配电路在各个交流基波周期中分别输出的第二电压峰值；
根据各个交流基波周期中对应的所述第一电压峰值和所述第二电压峰值校验所述交流绝缘阻抗。
可选地，所述交流绝缘阻抗包括交流火线对地的第一绝缘阻抗和交流零线对地的第二绝缘阻抗，所述根据各个交流基波周期中对应的所述第一电压峰值和所述第二电压峰值校验所述交流绝缘阻抗包括：
采用第十公式校验所述交流绝缘阻抗，所述第十公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE046
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE048
表示第k个交流基波周期中的所述第一电压峰值，
Figure DEST_PATH_IMAGE050
表示第k个交流基波周期中的所述第二电压峰值，
Figure 701219DEST_PATH_IMAGE016
表示所述第一绝缘阻抗，
Figure 216514DEST_PATH_IMAGE023
表示所述第二绝缘阻抗。
可选地，所述根据所述交流电压峰值、所述第一电压峰值、所述第二电压峰值和所述分压网络电阻阻值确定交流绝缘阻抗之后，还包括：
将所述第一绝缘阻抗和所述第二绝缘阻抗分别与预设阈值进行对比，若所述第一绝缘阻抗小于所述预设阈值，和/或所述第二绝缘阻抗小于所述预设阈值，则输出报警信号。
第二方面，本发明提供了一种交流绝缘检测装置，其特征在于，包括与交流源连接的绝缘检测电路、存储器和处理器；
所述存储器，用于存储计算机程序；
所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如第一方面任一项所述的交流绝缘检测方法。
可选地，所述绝缘检测电路还包括第一受控开关、第二受控开关、第一分压网络、第二分压网络、第一阻抗匹配电路和第二阻抗匹配电路；
所述第一受控开关的一端与交流源的火线电连接，所述第一受控开关的另一端通过所述第一分压网络连接至所述第一阻抗匹配电路的输入端，所述第一阻抗匹配电路的输出端连接至所述处理器的第一信号输入端；
所述第二受控开关的一端与所述交流源的零线电连接，所述第二受控开关的另一端通过所述第二分压网络连接至所述第二阻抗匹配电路的输入端，所述第二阻抗匹配电路的输出端连接至所述处理器的第二信号输入端。
可选地，所述绝缘检测电路还包括第一继电器驱动电路和第二继电器驱动电路，所述处理器的第一信号输出端通过所述第一继电器驱动电路连接至所述第一受控开关，所述处理器的第二信号输出端通过所述第二继电器驱动电路连接至所述第二受控开关；
所述第一分压网络包括第一分压电阻和第一采样电阻，所述第二分压网络包括第二分压电阻和第二采样电阻，所述第一阻抗匹配电路包括第一运算放大器，所述第二阻抗匹配电路包括第二运算放大器；
所述第一分压电阻的一端连接至所述第一受控开关的另一端，所述第一分压电阻的另一端连接至所述第一运算放大器的输入端，并通过所述第一采样电阻接地；
所述第二分压电阻的一端连接至所述第二受控开关的另一端，所述第二分压电阻的另一端连接至所述第二运算放大器的输入端，并通过所述第二采样电阻接地。
本发明的交流绝缘检测方法及装置的有益效果是：基于与交流源连接的绝缘检测电路，采集第一受控开关和第二受控开关在不同开关状态时，第一阻抗匹配电路和第二阻抗匹配电阻输出的电压峰值，根据采集的电压峰值和分压网络电阻阻值计算交流电压峰值，进而结合交流电压峰值、采集的电压峰值和分压网络电阻阻值计算得到交流绝缘阻抗。相较于现有技术的电桥平衡法，在交流绝缘阻抗很小，即交流火线、零线同时对地绝缘失效时，也能检测出交流绝缘阻抗的数值，提高了交流绝缘检测的适用性。并且，相较于现有技术的信号注入法，无需额外增设硬件设备，降低了交流绝缘检测的成本。
附图说明
图1为本发明实施例的交流绝缘检测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的一种交流绝缘检测电路的结构示意图；
图3为本发明另一实施例的一种交流绝缘检测电路的结构示意图；
图4为本发明实施例的一种交流绝缘检测方法的流程示意图；
图5为本发明实施例的交流绝缘检测电路中器件的波形图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
应当理解，本发明的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。
本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”；术语“可选地”表示“可选的实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
本发明实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种交流绝缘检测装置，其包括与交流源连接的绝缘检测电路、存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如下所述的交流绝缘检测方法。
可选地，绝缘检测电路包括第一受控开关S1、第二受控开关S2、第一分压网络、第二分压网络、第一阻抗匹配电路和第二阻抗匹配电路；
所述第一受控开关S1的一端与交流源Vac的火线电连接，所述第一受控开关S1的另一端通过所述第一分压网络连接至所述第一阻抗匹配电路的输入端，所述第一阻抗匹配电路的输出端连接至所述处理器的第一信号输入端；
所述第二受控开关S2的一端与所述交流源Vac的零线电连接，所述第二受控开关S2的另一端通过所述第二分压网络连接至所述第二阻抗匹配电路的输入端，所述第二阻抗匹配电路的输出端连接至所述处理器的第二信号输入端。
具体地，图2和图3中，Rx为交流源火线L对地PE的绝缘阻抗，Ry为交流源零线N对地PE的绝缘阻抗。
需要说明的是，绝缘阻抗Rx、Ry交流进线L、N对PE的虚拟电阻或容抗，其不包括在检测电路结构内，它反映的是设备自身对外壳的空气绝缘和固体绝缘水平。
可选地，绝缘检测电路还包括第一继电器驱动电路和第二继电器驱动电路，所述处理器的第一信号输出端通过所述第一继电器驱动电路连接至所述第一受控开关S1的继电器，所述处理器的第二信号输出端通过所述第二继电器驱动电路连接至所述第二受控开关S2的继电器。
可选地，所述第一分压网络包括第一分压电阻和第一采样电阻，所述第二分压网络包括第二分压电阻和第二采样电阻，所述第一阻抗匹配电路包括第一运算放大器AMP1，所述第二阻抗匹配电路包括第二运算放大器AMP2；
所述第一分压电阻的一端连接至所述第一受控开关S1的另一端，所述第一分压电阻的另一端连接至所述第一运算放大器AMP1的输入端，并通过所述第一采样电阻接地；
所述第二分压电阻的一端连接至所述第二受控开关S2的另一端，所述第二分压电阻的另一端连接至所述第二运算放大器AMP2的输入端，并通过所述第二采样电阻接地。
具体地，第一分压电阻和第二分压电阻的数量可根据实际耐压要求和电阻规格进行调整，图3中，R1、R1’、R2、R2’、R3、R3’均为分压电阻，R1、R2、R3为第一分压电阻，R1’、R2’、 R3’为第二分压电阻，R4为第一采样电阻，R4’为第二采样电阻，本实施例串联的3个分压电阻（R1-R3或R1’-R3’）仅为示例性说明，D1/D1’为普通整流二极管。
第一分压电阻与第一采样电阻的比值应等于第二分压电阻与第二采样电阻的比值。以图3为例，分压电阻和取样电阻的比值满足：
Figure DEST_PATH_IMAGE052
，
优选地，可令R1=R1’，R2=R2’，R3=R3’，R4=R4’。
ANA0、ANA1为处理器MCU的模拟量输入端口，用于模拟量的采样和锁存，PWM3、PWM4为处理器MCU的PWM输出端口，用于继电器控制信号输出，处理器MCU能够实现峰值采样、绝缘阻抗计算、继电器驱动信号输出和故障上报等功能。
本实施例中，相较于现有技术的信号注入法，不需要额外增设DDS高频信号发生及放大电路和谐振腔电路等硬件设备，降低了硬件成本。
如图4所示，本发明提供的一种交流绝缘检测方法，基于与交流源连接的绝缘检测电路，具体可使用上述的绝缘检测电路。
所述交流绝缘检测方法包括：
步骤S100，当第一受控开关S1导通、第二受控开关S2关断时，采集第一阻抗匹配电路输出的第一电压峰值；当所述第一受控开关S1关断，所述第二受控开关S2导通时，采集第二阻抗匹配电路输出的第二电压峰值；当所述第一受控开关S1和第二受控开关S2均导通时，采集所述第一阻抗匹配电路输出的第三电压峰值和所述第二阻抗匹配电路输出的第四电压峰值。
具体地，可由处理器通过对应的继电器驱动电路控制第一受控开关S1和第二受控开关S2的通断状态，各个电压峰值的采集顺序可以互换。
步骤S200，基于第一预设规则，根据所述第三电压峰值、所述第四电压峰值和预先确定的分压网络电阻阻值确定交流电压峰值。
具体地，分压网络电阻阻值可为第一分压网络中各电阻的阻值，即第一分压网络中第一分压电阻和第一采样电阻的阻值，也可为第二分压网络中各电阻的阻值，即第二分压网络中第二分压电阻和第二采样电阻的阻值。
步骤S300，基于第二预设规则，根据所述交流电压峰值、所述第一电压峰值、所述第二电压峰值和所述分压网络电阻阻值确定交流绝缘阻抗。
具体地，交流绝缘阻抗包括交流火线对地的第一绝缘阻抗和交流零线对地的第二绝缘阻抗。
本实施例中，基于与交流源连接的绝缘检测电路，采集第一受控开关S1和第二受控开关S2在不同开关状态时，第一阻抗匹配电路和第二阻抗匹配电阻输出的电压峰值，根据采集的电压峰值和分压网络电阻阻值计算交流电压峰值，进而结合交流电压峰值、采集的电压峰值和分压网络电阻阻值计算得到交流绝缘阻抗。相较于现有技术的电桥平衡法，在交流绝缘阻抗很小，即交流火线、零线同时对地绝缘失效时，也能检测出交流绝缘阻抗的数值，提高了交流绝缘检测的适用性。并且，相较于现有技术的信号注入法，无需额外增设硬件设备，降低了交流绝缘检测的成本。
可选地，还包括：
当所述第一受控开关S1和所述第二受控开关S2均关断时，采集所述第一阻抗匹配电路输出的第五电压峰值和所述第二阻抗匹配电路输出的第六电压峰值；
若所述第五电压峰值大于预设临界值，和/或所述第六电压峰值大于所述预设临界值，则输出电路故障信息。
具体地，可预先判断第五电压峰值和/或第六电压峰值是否高于预设临界值OV，其中预设临界值可根据实测或需要进行设置，根据判断结果确定是否进入步骤S100。
其中，若第五电压峰值高于预设临界值，和/或第六电压峰值高于预设临界值，则上报电路故障，不再进入步骤S100；若第五电压峰值和第六电压峰值均低于预设临界值，则表示电路正常，进入到步骤S100。
本可选的实施例中，通过第一受控开关S1和第二受控开关S2均关断时，阻抗匹配电路输出的电压峰值可判断电路状态，若电路故障，则输出故障信息，提示工作人员及早处理；若电路正常，则进行交流绝缘阻抗检测。预先进行电路检测能够避免电路故障对交流绝缘阻抗的影响，提高交流绝缘阻抗的检测准确性。
可选地，所述分压网络电阻阻值包括分压网络中的分压电阻阻值和采样电阻阻值，基于第一预设规则，根据所述第三电压峰值、所述第四电压峰值和预先确定的分压网络电阻阻值确定交流电压峰值包括：
采用第一公式计算所述交流电压峰值，所述第一公式包括：
Figure 405050DEST_PATH_IMAGE002
，
其中，
Figure 980388DEST_PATH_IMAGE004
表示所述交流电压峰值，
Figure 379008DEST_PATH_IMAGE006
表示所述分压电阻阻值，
Figure 697994DEST_PATH_IMAGE008
表示所述采样电阻阻值，
Figure 741036DEST_PATH_IMAGE010
表示所述第三电压峰值，
Figure 221696DEST_PATH_IMAGE012
表示所述第四电压峰值。
具体地，图3中，分压电阻阻值
Figure 107613DEST_PATH_IMAGE006
可为第一分压电阻R1-R3阻值之和，对应地，采样电阻阻值
Figure DEST_PATH_IMAGE053
为第一采样电阻R4的阻值。分压电阻阻值
Figure 230289DEST_PATH_IMAGE006
也可为第二分压电阻R1’-R3’阻值之和，对应地，采样电阻阻值
Figure 127838DEST_PATH_IMAGE053
为第二采样电阻R4’的阻值。
可选地，所述交流绝缘阻抗包括交流火线对地的第一绝缘阻抗和交流零线对地的第二绝缘阻抗，所述交流绝缘阻抗为对地容抗时，所述基于第二预设规则，根据所述交流电压峰值、所述第一电压峰值、所述第二电压峰值和所述分压网络电阻阻值确定交流绝缘阻抗包括：
采用第二公式计算交流火线对地的所述第一绝缘阻抗，所述第二公式包括：
Figure 44979DEST_PATH_IMAGE014
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE054
表示所述第一绝缘阻抗，
Figure DEST_PATH_IMAGE055
表示所述分压电阻阻值，
Figure 683770DEST_PATH_IMAGE017
表示所述采样电阻阻值，
Figure 547821DEST_PATH_IMAGE019
表示中间变量；
采用第三公式计算交流零线对地的所述第二绝缘阻抗，所述第三公式包括：
Figure 424510DEST_PATH_IMAGE021
，
其中，
Figure 512552DEST_PATH_IMAGE023
表示所述第二绝缘阻抗；
中间变量
Figure 45165DEST_PATH_IMAGE025
采用第四公式计算得到，所述第四公式包括：
Figure 447327DEST_PATH_IMAGE027
，
其中，
Figure 116206DEST_PATH_IMAGE025
表示中间变量，
Figure 703045DEST_PATH_IMAGE029
表示所述第一电压峰值，
Figure 722954DEST_PATH_IMAGE030
表示所述交流电压峰值；
中间变量
Figure 663228DEST_PATH_IMAGE032
采用第五公式计算得到，所述第五公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE056
，
其中，
Figure 452192DEST_PATH_IMAGE032
表示中间变量，
Figure 209933DEST_PATH_IMAGE036
表示所述第二电压峰值。
需要说明的是，如果检测的是对地容抗，对地容抗与分压网络中的电阻一起会对检测峰值的相位造成影响，如果对地容抗和分压网络电阻较大，会使得最初的几个交流周波峰值并不稳定，为了检测准确，应在交流周波峰值稳定后进行检测。
可选地，所述交流绝缘阻抗包括交流火线对地的第一绝缘阻抗和交流零线对地的第二绝缘阻抗，所述交流绝缘阻抗为对地电阻时，所述基于第二预设规则，根据所述交流电压峰值、所述第一电压峰值、所述第二电压峰值和所述分压网络电阻阻值确定交流绝缘阻抗包括：
采用第六公式计算交流火线对地的所述第一绝缘阻抗，所述第六公式包括：
Figure 451558DEST_PATH_IMAGE038
，
其中，
Figure 195523DEST_PATH_IMAGE016
表示所述第一绝缘阻抗，
Figure 104573DEST_PATH_IMAGE006
表示所述分压电阻阻值，
Figure 770566DEST_PATH_IMAGE008
表示所述采样电阻阻值，
Figure 765066DEST_PATH_IMAGE039
表示中间变量；
采用第七公式计算交流零线对地的所述第二绝缘阻抗，所述第七公式包括：
Figure 47143DEST_PATH_IMAGE041
，
其中，
Figure 810700DEST_PATH_IMAGE023
表示所述第二绝缘阻抗；
中间变量
Figure 316768DEST_PATH_IMAGE025
采用第八公式计算得到，所述第八公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE057
，
其中，
Figure 126461DEST_PATH_IMAGE025
表示中间变量，
Figure 212228DEST_PATH_IMAGE029
表示所述第一电压峰值，
Figure 830291DEST_PATH_IMAGE030
表示所述交流电压峰值；
中间变量
Figure 100736DEST_PATH_IMAGE032
采用第九公式计算得到，所述第九公式包括：
Figure 538670DEST_PATH_IMAGE043
，
其中，
Figure 224867DEST_PATH_IMAGE032
表示中间变量，
Figure DEST_PATH_IMAGE058
表示所述第二电压峰值。
具体地，根据基尔霍夫定律，第一受控开关S1导通，第二受控开关S2关断时，满足下式：
Figure DEST_PATH_IMAGE060
，
第一受控开关S1关断，第二受控开关S2导通时，满足下式：
Figure DEST_PATH_IMAGE062
，
上述公式构成了交流火线对地的第一绝缘阻抗Rx和交流零线对地的第二绝缘阻抗Ry的二元一次方程，对该二元一次方程进行求解，可得到第一绝缘阻抗Rx和第二绝缘阻抗Ry的表达式，如第二公式和第三公式所示。
本可选的实施例中，将采样的电压峰值带入上述公式，就可快速计算出交流绝缘阻抗，提高了交流绝缘阻抗检测的速度，检测过程简单、易于实现。相较于现有技术中的电桥平衡法，在第一绝缘阻抗Rx和第二绝缘阻抗Ry的数值都很小（小于某一阈值），即交流火线、零线同时对地绝缘失效时，也能检测出交流绝缘阻抗，可用于判断绝缘失效的原因等，提高了交流绝缘检测的适用性。相较于现有技术中的信号注入法，无需额外增加硬件设备，降低了硬件成本。
可选地，所述根据所述交流电压峰值、所述第一电压峰值、所述第二电压峰值和所述分压网络电阻阻值确定交流绝缘阻抗之后，还包括：
控制所述第一受控开关S1导通至少两个交流基波周期，所述第二受控开关S2关断，采集所述第一阻抗匹配电路在各个交流基波周期中分别输出的所述第一电压峰值。
具体地，控制第一受控开关S1导通k个交流基波周期，第二受控开关S2关断，采集第一运算放大器AMP1在各个交流基波周期中输出的第一电压峰值，可记为Vx1、Vx2…… Vxk，其中k代表交流基波周期数，k>=2。
控制所述第一受控开关S1关断，所述第二受控开关S2导通至少两个交流基波周期，采集所述第二阻抗匹配电路在各个交流基波周期中分别输出的第二电压峰值。
具体地，控制第一受控开关S1关断，第二受控开关S2导通k个交流基波周期，采集第二运算放大器AMP2在各个交流基波周期中输出的第二电压峰值，可记为Vy1、Vy2…… Vyk，其中，k代表交流基波周期数，k>=2。
根据各个交流基波周期中对应的所述第一电压峰值和所述第二电压峰值校验所述交流绝缘阻抗。
具体地，结合上述第一绝缘阻抗Rx和第二绝缘阻抗Ry的二元一次方程，可得：
Figure DEST_PATH_IMAGE064
，
化简后得到，
Figure DEST_PATH_IMAGE066
。
因此，若Vx2……Vxk、Vy2……Vyk满足第六公式，即Vx2……Vxk、Vy2……Vyk分别为Vx1和Vy1的“再现”峰值电压采样值，则说明绝缘阻抗的计算结果有效。
可选地，所述交流绝缘阻抗包括交流火线对地的第一绝缘阻抗和交流零线对地的第二绝缘阻抗，所述根据各个交流基波周期中对应的所述第一电压峰值和所述第二电压峰值校验所述交流绝缘阻抗包括：
采用第十公式校验所述交流绝缘阻抗，所述第十公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE067
，
其中，
Figure 228595DEST_PATH_IMAGE048
表示第k个交流基波周期中的所述第一电压峰值，
Figure 404361DEST_PATH_IMAGE050
表示第k个交流基波周期中的所述第二电压峰值，
Figure 595171DEST_PATH_IMAGE054
表示所述第一绝缘阻抗，
Figure 22741DEST_PATH_IMAGE023
表示所述第二绝缘阻抗。
本可选的实施例中，考虑到交流电网电压可能出现的电压畸变对采样造成的影响，多次采样并执行校验是保证交流绝缘检测结果准确的有效措施。
可选地，所述根据所述交流电压峰值、所述第一电压峰值、所述第二电压峰值和所述分压网络电阻阻值确定交流绝缘阻抗之后，还包括：
将所述第一绝缘阻抗和所述第二绝缘阻抗分别与预设阈值进行对比，若所述第一绝缘阻抗小于所述预设阈值，和/或所述第二绝缘阻抗小于所述预设阈值，则输出报警信号。
具体地，将检测得到的交流绝缘阻抗与预设阈值（例如500Ω/V）进行对比，若交流绝缘阻抗小于预设阈值，则可确定绝缘失效，通过输出报警信号，提示用户避免对人身造成电击伤害。
下面以实际交流绝缘阻抗Rx=0.2MegΩ、Ry=2MegΩ为例，对本发明的交流绝缘检测方法进行具体说明：
可取R1=R1’=R2=R2’=R3=R3’=220kΩ，R4=R4’=6.8kΩ。需要说明的是，上述阻值仅为可选示例，实际工程中R1-R4’的阻值可根据耐压、封装等要素进行取值。
如图5所示，S1_DRV、S2_DRV分别为受控开关S1、S2的控制信号，高电平有效。S1、S2固态继电器的型号可为AQV214EHAZ，导通电阻为50Ω，关断电阻500MegΩ。AMP1、AMP2可为两颗通用轨到轨运算放大器，型号：LMV358。MCU选择型号为PIC16F15225的单片机。Vac为周期20ms、幅值311V的正弦电压，为了准确获得第一阻抗匹配电路输出的电压Vx、第二阻抗匹配电路输出的电压Vy、交流电压峰值Vac_peak，本实施例中S1_DRV、S2_DRV高电平持续时间设为80ms，S1_DRV超前S2_DRV为40ms，一种开关状态期间（40ms）存在第一个峰值电压和第二个“再现”峰值电压，通过“再现”峰值电压校验第一个峰值电压的方式可以避免交流谐波失真造成的干扰。
按此示例，一次绝缘检测所需时间约120ms，为Vac震荡周期的6倍，最短可以做到3倍，即60ms一次，能够快速实现交流绝缘检测。将图5中所得的
Figure DEST_PATH_IMAGE069
带入第一公式至第五公式，最终得Rx=199kΩ，Ry=1.948MegΩ，与实际交流绝缘阻抗，可发现计算结果误差较小，检测精度较高。然后
Figure DEST_PATH_IMAGE071
带入第六公式中完成测量过程的校验：
Figure DEST_PATH_IMAGE073
，
通过验证可以看出本发明的交流绝缘检测方法计算的交流绝缘阻抗结果准确。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。在本申请中，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发明实施例方案的目的。另外，在本发明各个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，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种交流绝缘检测方法，其特征在于，基于与交流源连接的绝缘检测电路，所述绝缘检测电路包括第一受控开关、第二受控开关、第一分压网络、第二分压网络、第一阻抗匹配电路和第二阻抗匹配电路；所述第一受控开关的一端与交流源的火线电连接，所述第一受控开关的另一端通过所述第一分压网络连接至所述第一阻抗匹配电路的输入端，所述第一阻抗匹配电路的输出端连接至处理器的第一信号输入端；所述第二受控开关的一端与所述交流源的零线电连接，所述第二受控开关的另一端通过所述第二分压网络连接至所述第二阻抗匹配电路的输入端，所述第二阻抗匹配电路的输出端连接至所述处理器的第二信号输入端；
所述交流绝缘检测方法包括：
当第一受控开关导通、第二受控开关关断时，采集第一阻抗匹配电路输出的第一电压峰值；当所述第一受控开关关断，所述第二受控开关导通时，采集第二阻抗匹配电路输出的第二电压峰值；当所述第一受控开关和第二受控开关均导通时，采集所述第一阻抗匹配电路输出的第三电压峰值和所述第二阻抗匹配电路输出的第四电压峰值；
基于第一预设规则，根据所述第三电压峰值、所述第四电压峰值和预先确定的分压网络电阻阻值确定交流电压峰值；
基于第二预设规则，根据所述交流电压峰值、所述第一电压峰值、所述第二电压峰值和所述分压网络电阻阻值确定交流绝缘阻抗。
2.根据权利要求1所述的交流绝缘检测方法，其特征在于，还包括：
当所述第一受控开关和所述第二受控开关均关断时，采集所述第一阻抗匹配电路输出的第五电压峰值和所述第二阻抗匹配电路输出的第六电压峰值；
若所述第五电压峰值大于预设临界值，和/或所述第六电压峰值大于所述预设临界值，则输出电路故障信息。
3.根据权利要求1所述的交流绝缘检测方法，其特征在于，所述分压网络电阻阻值包括分压网络中的分压电阻阻值和采样电阻阻值，基于第一预设规则，根据所述第三电压峰值、所述第四电压峰值和预先确定的分压网络电阻阻值确定交流电压峰值包括：
采用第一公式计算所述交流电压峰值，所述第一公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，
其中，
Figure 73647DEST_PATH_IMAGE002
表示所述交流电压峰值，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表示所述分压电阻阻值，
Figure 248277DEST_PATH_IMAGE004
表示所述采样电阻阻值，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
表示所述第三电压峰值，
Figure 236306DEST_PATH_IMAGE006
表示所述第四电压峰值。
4.根据权利要求3所述的交流绝缘检测方法，其特征在于，所述交流绝缘阻抗包括交流火线对地的第一绝缘阻抗和交流零线对地的第二绝缘阻抗，所述交流绝缘阻抗为对地容抗时，所述基于第二预设规则，根据所述交流电压峰值、所述第一电压峰值、所述第二电压峰值和所述分压网络电阻阻值确定交流绝缘阻抗包括：
采用第二公式计算交流火线对地的所述第一绝缘阻抗，所述第二公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
，
其中，
Figure 496386DEST_PATH_IMAGE008
表示所述第一绝缘阻抗，
Figure 247304DEST_PATH_IMAGE003
表示所述分压电阻阻值，
Figure 745282DEST_PATH_IMAGE004
表示所述采样电阻阻值，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
表示中间变量；
采用第三公式计算交流零线对地的所述第二绝缘阻抗，所述第三公式包括：
Figure 48087DEST_PATH_IMAGE010
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
表示所述第二绝缘阻抗；
中间变量
Figure 654518DEST_PATH_IMAGE012
采用第四公式计算得到，所述第四公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
，
其中，
Figure 68182DEST_PATH_IMAGE012
表示中间变量，
Figure 155086DEST_PATH_IMAGE014
表示所述第一电压峰值，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
表示所述交流电压峰值；
中间变量
Figure 504159DEST_PATH_IMAGE016
采用第五公式计算得到，所述第五公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE017
，
其中，
Figure 473252DEST_PATH_IMAGE016
表示中间变量，
Figure 815241DEST_PATH_IMAGE018
表示所述第二电压峰值。
5.根据权利要求3所述的交流绝缘检测方法，其特征在于，所述交流绝缘阻抗包括交流火线对地的第一绝缘阻抗和交流零线对地的第二绝缘阻抗，所述交流绝缘阻抗为对地电阻时，所述基于第二预设规则，根据所述交流电压峰值、所述第一电压峰值、所述第二电压峰值和所述分压网络电阻阻值确定交流绝缘阻抗包括：
采用第六公式计算交流火线对地的所述第一绝缘阻抗，所述第六公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE019
，
其中，
Figure 818969DEST_PATH_IMAGE008
表示所述第一绝缘阻抗，
Figure 666839DEST_PATH_IMAGE003
表示所述分压电阻阻值，
Figure 264174DEST_PATH_IMAGE020
表示所述采样电阻阻值，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
表示中间变量；
采用第七公式计算交流零线对地的所述第二绝缘阻抗，所述第七公式包括：
Figure 19640DEST_PATH_IMAGE022
，
其中，
Figure 815558DEST_PATH_IMAGE011
表示所述第二绝缘阻抗；
中间变量
Figure 21280DEST_PATH_IMAGE012
采用第八公式计算得到，所述第八公式包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE023
，
其中，
Figure 964965DEST_PATH_IMAGE012
表示中间变量，
Figure 727385DEST_PATH_IMAGE014
表示所述第一电压峰值，
Figure 581071DEST_PATH_IMAGE015
表示所述交流电压峰值；
中间变量
Figure 505165DEST_PATH_IMAGE016
采用第九公式计算得到，所述第九公式包括：
Figure 201726DEST_PATH_IMAGE024
，
其中，
Figure 502257DEST_PATH_IMAGE016
表示中间变量，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
表示所述第二电压峰值。
6.根据权利要求1至5任一项所述的交流绝缘检测方法，其特征在于，所述根据所述交流电压峰值、所述第一电压峰值、所述第二电压峰值和所述分压网络电阻阻值确定交流绝缘阻抗之后，还包括：
控制所述第一受控开关导通至少两个交流基波周期，所述第二受控开关关断，采集所述第一阻抗匹配电路在各个交流基波周期中分别输出的所述第一电压峰值；
控制所述第一受控开关关断，所述第二受控开关导通至少两个交流基波周期，采集所述第二阻抗匹配电路在各个交流基波周期中分别输出的第二电压峰值；
根据各个交流基波周期中对应的所述第一电压峰值和所述第二电压峰值校验所述交流绝缘阻抗。
7.根据权利要求6所述的交流绝缘检测方法，其特征在于，所述交流绝缘阻抗包括交流火线对地的第一绝缘阻抗和交流零线对地的第二绝缘阻抗，所述根据各个交流基波周期中对应的所述第一电压峰值和所述第二电压峰值校验所述交流绝缘阻抗包括：
采用第十公式校验所述交流绝缘阻抗，所述第十公式包括：
Figure 462647DEST_PATH_IMAGE026
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE027
表示第n个交流基波周期中的所述第一电压峰值，
Figure 354380DEST_PATH_IMAGE028
表示第n个交流基波周期中的所述第二电压峰值，
Figure 413603DEST_PATH_IMAGE008
表示所述第一绝缘阻抗，
Figure 517825DEST_PATH_IMAGE011
表示所述第二绝缘阻抗；
和/或，所述根据所述交流电压峰值、所述第一电压峰值、所述第二电压峰值和所述分压网络电阻阻值确定交流绝缘阻抗之后，还包括：
将所述第一绝缘阻抗和/或所述第二绝缘阻抗分别与预设阈值进行对比，若所述第一绝缘阻抗小于所述预设阈值，和/或所述第二绝缘阻抗小于所述预设阈值，则输出报警信号。
8.一种交流绝缘检测装置，其特征在于，包括与交流源连接的绝缘检测电路、存储器和处理器；
所述存储器，用于存储计算机程序；
所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至7任一项所述的交流绝缘检测方法。
9.根据权利要求8所述的交流绝缘检测装置，其特征在于，所述绝缘检测电路还包括第一继电器驱动电路和第二继电器驱动电路，所述处理器的第一信号输出端通过所述第一继电器驱动电路连接至所述第一受控开关，所述处理器的第二信号输出端通过所述第二继电器驱动电路连接至所述第二受控开关；
所述第一分压网络包括第一分压电阻和第一采样电阻，所述第二分压网络包括第二分压电阻和第二采样电阻，所述第一阻抗匹配电路包括第一运算放大器，所述第二阻抗匹配电路包括第二运算放大器；
所述第一分压电阻的一端连接至所述第一受控开关的另一端，所述第一分压电阻的另一端连接至所述第一运算放大器的输入端，并通过所述第一采样电阻接地；
所述第二分压电阻的一端连接至所述第二受控开关的另一端，所述第二分压电阻的另一端连接至所述第二运算放大器的输入端，并通过所述第二采样电阻接地。
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