CN115356540A - 一种逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置及其自检方法 - Google Patents

一种逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置及其自检方法 Download PDF

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CN115356540A
CN115356540A CN202211265626.6A CN202211265626A CN115356540A CN 115356540 A CN115356540 A CN 115356540A CN 202211265626 A CN202211265626 A CN 202211265626A CN 115356540 A CN115356540 A CN 115356540A
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谭厚志
朱万平
钱远东
赵仁明
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Sungrow Power Supply Co Ltd
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Abstract

本申请提供一种逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置及其自检方法，该交直流对地绝缘阻抗监测装置中，检测单元的输入端，可以连接逆变器的直流母线中点，也可以连接逆变器的交流侧至少一相；该检测单元的输出端接地，且其输入端和输出端之间还连接有自检电路；该自检单元可以控制该挂接开关和自检电路的通断，并以自身输入端在出现检测电流之前的电压作为参考，根据自身输入端在出现检测电流时的电压和检测电流，确定自身输入端所接位置的对地绝缘阻抗或者该自检电路的阻抗检测值。不仅可以以同一种交直流对地绝缘阻抗监测装置来实现对于逆变器交直流侧绝缘阻抗的检测；而且，还可以确定该自检电路的阻抗检测值，实现自检功能。

Description

一种逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置及其自检方法
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，特别涉及一种逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置及其自检方法。
背景技术
当前，连接三相电网的逆变器，其直流侧光伏阵列的对地绝缘阻抗，一般是采用专用的直流IMD（Insulation Monitoring Devices，绝缘监测设备）在逆变器并网前进行检测检测；对于其交流侧的对地绝缘阻抗，则需要专用的交流IMD来进行并网前的检测和并网后的实时监测。
也即，现有技术为了实现对于逆变器的交直流侧对地绝缘阻抗检测，需要同时配备直流IMD和交流IMD这两种设备；而且，现有技术中的这两种设备通常不能在工作之前进行自检，以确定自身是否合格。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置及其自检方法，该交直流对地绝缘阻抗监测装置可以实现对于逆变器直流侧绝缘阻抗的检测，也可以实现对于逆变器交流侧绝缘阻抗的检测，同时具备自检功能。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
本申请第一方面提供了一种逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置，包括：挂接开关、检测单元和自检电路；其中，
所述检测单元的输入端通过所述挂接开关，连接所述逆变器的直流母线中点，或者，所述逆变器的交流侧至少一相；
所述检测单元的输出端接地；
所述自检电路连接于所述检测单元的输入端和输出端之间，用于确定所述检测单元的性能是否正常；
所述挂接开关和所述自检电路的通断，受控于所述检测单元；
所述检测单元用于以自身输入端在出现检测电流之前的电压作为参考，根据自身输入端在出现所述检测电流时的电压和所述检测电流，确定自身输入端所接位置的对地绝缘阻抗或者所述自检电路的阻抗检测值。
可选的，所述自检电路，包括：自检电阻和自检开关；
所述自检电阻和所述自检开关串联连接于所述检测单元的输入端和输出端之间；
所述自检开关受控于所述检测单元。
可选的，所述检测单元，包括：控制器、检测电路、电参数采样模块和通信模块；其中，
所述检测电路的输入端作为所述检测单元的输入端，所述检测电路的输出端作为所述检测单元的输出端；所述检测电路用于根据所述控制器的控制，使所述检测单元的输入端出现所述检测电流；
所述电参数采样模块用于至少采样所述检测单元的输入端的电压，或者，所述检测单元的输入端所接位置的电压；并将采样结果发送至所述控制器；
所述控制器用于控制所述挂接开关和所述自检电路的通断，以及，计算所述检测单元的输入端所接位置的对地绝缘阻抗，并通过所述通信模块发出。
可选的，所述检测电路，包括：检测电阻模块、直流电源、方向选择模块及通路开关；
所述直流电源通过所述方向选择模块，连接所述检测电阻模块的一端和所述通路开关的一端；
所述检测电阻模块的另一端作为所述检测单元的输入端；
所述通路开关的另一端作为所述检测单元的输出端；
所述方向选择模块和所述通路开关，均受控于所述控制器。
可选的，所述检测电阻模块包括：一个检测电阻；
或者，
所述检测电阻模块包括：三个检测电阻；各所述检测电阻的第一端并联连接于所述方向选择模块的一端，各所述检测电阻的第二端分别用于连接所述逆变器的交流侧对应相，或者，任一所述检测电阻的第二端用于连接所述逆变器的直流母线中点。
可选的，所述方向选择模块，包括：四个可控开关；
所述直流电源的正极，通过两个可控开关，分别连接所述检测电阻模块和所述通路开关；
所述直流电源的负极，通过另外两个可控开关，分别连接所述检测电阻模块和所述通路开关。
可选的，所述方向选择模块，还包括：两个二极管；
两个所述二极管，分别设置于所述直流电源的两条正极传输支路上；
两个所述二极管的导通方向为所述直流电源向外输出电能的方向。
可选的，所述通路开关，包括：两个反向串联连接的开关管；
各所述开关管的控制端，通过相应的驱动电路，受控于所述控制器。
可选的，所述电参数采样模块，包括：第一电压采样模块和第二电压采样模块；
所述第一电压采样模块，用于采样所述检测单元的输入端电压，或者，所述自检电路中自检电阻上的电压；
所述第二电压采样模块，用于采样所述直流电源的输出电压。
可选的，所述第一电压采样模块用于采样所述自检电阻上的电压时，所述电参数采样模块还包括：第三电压采样模块和第四电压采样模块；
所述第三电压采样模块，用于采样所述逆变器的直流母线中点的电压；
所述第四电压采样模块，用于采样所述逆变器的交流侧电压。
可选的，所述检测电路，还包括：连接于所述直流电源的正负极之间的放电电阻。
可选的，所述挂接开关包括：第一开关或第二开关；
所述第一开关的一端连接于所述逆变器的直流母线中点；
所述第二开关的一端连接于所述逆变器的交流侧至少一相点；
所述第一开关的另一端和所述第二开关的另一端，均连接于所述检测单元的输入端；
所述第一开关和所述第二开关的通断，均受控于所述检测单元。
可选的，所述挂接开关还包括所述第一开关和所述第二开关中的另一个。
可选的，所述检测单元中检测电路的检测电阻模块包括一个检测电阻时，所述第一开关和所述第二开关均包括：一个可控开关；且所述第二开关连接于所述逆变器的交流侧任意一相；
所述检测电阻模块包括三个检测电阻时，所述第一开关包括：一个可控开关，连接任一检测电阻；所述第二开关包括：三个可控开关，分别连接于对应检测电阻与所述逆变器的交流侧对应相之间。
本申请第二方面提供一种逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置的自检方法，其特征在于，应用于如上述第一方面任一种所述的逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置中检测单元的控制器，所述交直流对地绝缘阻抗监测装置的自检方法包括：
S101、在所述交直流对地绝缘阻抗监测装置工作之前，控制其挂接开关断开、其自检电路导通，使其检测单元的输入端出现检测电流；并检测此时所述检测单元的输入端的电压，作为检测电压；
S102、计算所述所述检测电压除以所述检测电流得商，作为所述自检电路的阻抗检测值；
S103、判断所述自检电路的阻抗检测值是否满足预设检测精度要求；
若所述阻抗检测值满足所述预设检测精度要求，则执行步骤S104；若所述阻抗检测值不满足所述预设检测精度要求，则执行步骤S104和S105；
S104、控制所述自检电路断开；
S105、控制所述交直流对地绝缘阻抗监测装置关机并告警。
可选的，步骤S103，包括：
S201、计算所述阻抗检测值与存储的阻抗实际值之间的偏差度；
S202、判断所述偏差度是否小于等于预设阈值；
若所述偏差度小于等于所述预设阈值，则判定所述阻抗检测值满足所述预设检测精度要求；若所述偏差度大于所述预设阈值，则判定所述阻抗检测值不满足所述预设检测精度要求。
可选的，所述偏差度为：所述阻抗检测值与所述阻抗实际值之间的差值绝对值，在所述阻抗实际值中的占比。
可选的，所述挂接开关包括第一开关和第二开关时，若所述阻抗检测值满足所述预设检测精度要求，则在步骤S104之后，还包括：
控制所述第一开关或所述第二开关吸合，使所述交直流对地绝缘阻抗监测装置进入正常工作状态。
本申请提供的逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置，其检测单元的输入端，可以连接逆变器的直流母线中点，也可以连接逆变器的交流侧至少一相；该检测单元的输出端接地，且其输入端和输出端之间还连接有自检电路；该自检单元可以控制该挂接开关和自检电路的通断，并以自身输入端在出现检测电流之前的电压作为参考，根据自身输入端在出现检测电流时的电压和检测电流，确定自身输入端所接位置的对地绝缘阻抗或者该自检电路的阻抗检测值。若该检测单元的输入端连接逆变器的直流母线中点，则可以实现对于逆变器直流侧绝缘阻抗的检测；若该检测单元的输入端连接逆变器的交流侧至少一相，则可以实现对于逆变器交流侧绝缘阻抗的检测；进而可以以同一种交直流对地绝缘阻抗监测装置来实现对于逆变器交直流侧绝缘阻抗的检测，避免了现有技术中需要分别配备两种不同检测设备的情况。而且，当该自检电路导通时，该检测单元还可以确定该自检电路的阻抗检测值，进而可以确定检测单元的性能是否正常。
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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的交直流对地绝缘阻抗监测装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的交直流对地绝缘阻抗监测装置的具体结构示意图；
图3为本申请实施例提供的交直流对地绝缘阻抗监测装置中检测单元的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的交直流对地绝缘阻抗监测装置中检测电路的电路图；
图5为本申请实施例提供的交直流对地绝缘阻抗监测装置的自检方法的流程图；
图6为本申请实施例提供的交直流对地绝缘阻抗监测装置的自检方法的另一种流程图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
在本申请中，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，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本申请提供一种逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置，该交直流对地绝缘阻抗监测装置可以实现对于逆变器直流侧绝缘阻抗的检测，也可以实现对于逆变器交流侧绝缘阻抗的检测，同时具备自检功能。
参见图1，该交直流对地绝缘阻抗监测装置所连接的逆变器100，其直流侧通过直流母线（包括图中所示的PV+和PV-）连接非接地光伏阵列，该直流母线的正负极之间连接有母线电容，母线电容的中点N也即直流母线中点，该逆变器100的直流侧与该直流母线的正负极之间可以分别设置有相应的开关K1和K2；该逆变器100的交流侧连接IT型三相电网。图1中的RF DC+是逆变器100的直流侧正极对地绝缘阻抗，RF DC-是逆变器100的直流侧负极对地绝缘阻抗，RF AC是逆变器100的交流侧对地绝缘阻抗。
如图1中所示，该交直流对地绝缘阻抗监测装置，包括：检测单元10、自检电路11及挂接开关12；其中：
检测单元10的输入端（如图1中所示的a、b、c）通过挂接开关12，连接逆变器100的交流侧至少一相（图1中以三相为例进行展示）；或者，该检测单元10的输入端（如保留图1中所示a、b及c中的任一个）通过挂接开关12，连接逆变器100的直流母线中点N。
该检测单元10的输出端接地（如图1中所示的PE）。
该自检电路11连接于检测单元10的输入端（如图1中所示的c）和输出端之间；且该自检电路11和挂接开关12的通断，均受控于检测单元10。
实际应用中，该自检电路11可以包括图1中所示的：自检电阻RDETECT和自检开关K11；该自检电阻RDETECT和该自检开关K11串联连接于该检测单元11的输入端和输出端之间；该自检开关K11受控于该检测单元10。
检测单元10用于以自身输入端在出现检测电流之前的电压作为参考，根据自身输入端在出现检测电流时的电压和检测电流，确定自身输入端所接位置的对地绝缘阻抗或者自检电路11的阻抗检测值。
具体的工作原理为：
在该挂接开关12闭合时，该检测单元10的输入端可以连接逆变器100的交流侧对应相，或者，也可以连接逆变器100的直流母线中点N，视该交直流对地绝缘阻抗监测装置的应用位置而定；但不论该检测单元10的输入端连接逆变器100的直流侧还是交流侧，只要连接其中任一位置，该检测单元10均可以通过自身的工作使自身输入端和输出端之间形成通路，并使该通路中流通一定的电流；电流的方向不限，所以该检测单元10的输入端和输出端，只是对其电能传输所经不同端口的区分命名，并不限定电流从输入端流入、从输出端流出，实际应用中也可以从输出端流入、从输入端流出。
在检测单元10输入端处的电流可以称其为检测电流，该检测单元10用自身输入端在出现该检测电流之前的电压作为参考，根据自身输入端在出现该检测电流时的电压，计算其输入端的电压变化量；由于该电压变化量可以看成是该检测单元10输入端所接位置的对地绝缘阻抗（比如图1中所示的RF AC，或者，RF DC+与RF DC-的等效阻抗）在该输入端出现该检测电流时的分压，所以，该电压变化量除以该检测电流，即可得到该检测单元10输入端所接位置的对地绝缘阻抗。
或者，当控制该挂接开关12断开、而该自检电路11导通时，也可以通过该检测单元10的工作使其自身输入端和输出端之间形成通路，并使该通路中流通一定的电流；此时在该检测单元10的外部，该电流的方向一般是从该检测单元10的输入端流出，流经自检电路11之后，再从该检测单元10的输出端流入。并且，该情况下，该检测单元10的输入端在出现该检测电流之前的电压为零，检测单元10只要以其输入端在出现该检测电流时的电压除以该检测电流，即可得到该自检电路的阻抗检测值。
本实施例提供的该交直流对地绝缘阻抗监测装置，通过上述原理，可以实现对于逆变器100直流侧绝缘阻抗的检测，也可以实现对于逆变器100交流侧绝缘阻抗的检测；进而可以以同一种交直流对地绝缘阻抗监测装置来实现对于逆变器交直流侧绝缘阻抗的检测，避免了现有技术中需要分别配备两种不同检测设备的情况。而且，当该自检电路11导通时，该检测单元10还可以确定该自检电路11的阻抗检测值，进而可以与预先存储的阻抗实际值进行比较，实现开机前的自检功能，进而确定IMD软件和硬件的性能是否均正常。
在上一实施例的基础之上，该挂接开关12可以仅包括第一开关20，也可以仅包括第二开关30，还可以同时包括第一开关20和第二开关30（如图2中所示）；以图2为例进行说明：第一开关20连接于逆变器100的直流母线中点N，第二开关30的一端连接于逆变器100的交流侧至少一相（图2中以三相为例进行展示）；第一开关20的另一端和第二开关30的另一端，均连接于检测单元10的输入端（如图2中所示的a、b、c），且第一开关20可以连接于检测单元10的输入端任一接口（比如图1中所示的a）；该第一开关20和第二开关30的通断，均受控于检测单元10。
对于第一开关20和第二开关30的具体实现，可以有以下两种情况：
第（1）种情况，该第一开关20包括一个可控开关K3，其在检测单元10的输入端设置有三个接口（如图2中所示的a、b、c）时，可以与其中任一接口（如图2中所示的a）相连。而该第二开关30包括三个可控开关K4、K5及K6，其中，可控开关K4连接于逆变器100的交流侧A相与检测单元10的输入端接口a之间，可控开关K5连接于逆变器100的交流侧B相与检测单元10的输入端接口b之间，可控开关K6连接于逆变器100的交流侧C相与检测单元10的输入端接口c之间。
该情况下，对交流侧对地绝缘阻抗进行检测时，其仅连接三相电网。具体的检测逻辑为：
逆变器100并网前，上位机发指令给检测单元10；在进入正常工作状态之前，检测单元10通过吸合自检开关K11，断开可控开关K3、K4、K5、K6，切入阻值一定的自检电阻RDETECT进行阻抗检测，得到其阻抗检测值RDETECT’，若该阻抗检测值RDETECT’与预先存储的阻抗实际值RDETECT之间的偏差度η满足预设检测精度要求，比如η≤n%，则判定该交直流对地绝缘阻抗监测装置合格，从而可以进入正常工作状态，实现后续的对地绝缘阻抗检测功能，而且自检完成后该自检开关K11一直处于断开状态。
该偏差度η的计算式为：η={|RDETECT’-RDETECT|/RDETECT}*100%。当η≤n%时，则判定该交直流对地绝缘阻抗监测装置自检合格，断开自检开关K11，吸合作为该第一开关20的可控开关K3，或者，吸合作为第二开关30的三个可控开关K4、K5、K6，进行绝缘阻抗检测；当η＞n%时，则判定该交直流对地绝缘阻抗监测装置自检不合格，断开自检开关K11，关闭该交直流对地绝缘阻抗监测装置，并通过显示设备显示故障，等待人为处理。
正常工作状态下，检测单元10可以先控制可控开关K3吸合，同时保持可控开关K4、K5及K6处于断开状态，进行直流侧对地绝缘阻抗检测。若直流侧对地绝缘阻抗正常，则断开可控开关K3，吸合可控开关K4、K5及K6，进行交流侧对地绝缘阻抗检测，同时上传直流侧对地绝缘阻抗值；若直流侧对地绝缘阻抗异常，则输出绝缘故障异常信号并上传直流侧对地绝缘阻抗值，同样断开可控开关K3，吸合可控开关K4、K5及K6，进行交流侧对地绝缘阻抗检测。若交流侧对地绝缘阻抗正常，则上传交流侧对地绝缘阻抗值；若交流侧对地绝缘阻抗异常，则输出绝缘故障信号同时上传交流侧对地绝缘阻抗检测值。
第（2）种情况，该第一开关20和该第二开关30可以分别包括一个可控开关（如图2中所示的K3，以及，K4、K5及K6中的任意一个），作为该第一开关20的可控开关K3连接于直流母线中点N与检测单元10的输入端之间，作为该第二开关30的可控开关（K4、K5及K6中被保留的一个）连接于交流侧任意一相与检测单元10的输入端之间。
该情况下，对交流侧对地绝缘阻抗进行检测时，其仅连接三相电网的其中任意一相。具体的检测逻辑为：
逆变器100并网前，由上位机发指令给检测单元10；在进入正常工作状态之前，检测单元10通过吸合自检开关K11，断开可控开关K3、K4、K5、K6，切入阻值一定的自检电阻RDETECT进行阻抗检测，得到其阻抗检测值RDETECT’，若该阻抗检测值RDETECT’与预先存储的阻抗实际值RDETECT之间的偏差度η满足预设检测精度要求，比如η≤n%，则判定该交直流对地绝缘阻抗监测装置合格，从而可以进入正常工作状态，实现后续的对地绝缘阻抗检测功能，而且自检完成后该自检开关K11一直处于断开状态。
该偏差度η的计算式为：η={|RDETECT’-RDETECT|/RDETECT}*100%。当η≤n%时，则判定该交直流对地绝缘阻抗监测装置自检合格，断开自检开关K11，吸合作为该第一开关20的可控开关K3，或者，吸合作为第二开关30的可控开关（K4、K5及K6中被保留的一个），进行绝缘阻抗检测；当η＞n%时，则判定该交直流对地绝缘阻抗监测装置自检不合格，断开自检开关K11，关闭该交直流对地绝缘阻抗监测装置，并通过显示设备显示故障，等待人为处理。
正常工作状态下，检测单元10可以先控制可控开关K3吸合，同时保持可控开关（K4、K5及K6中被保留的一个）处于断开状态，进行直流侧对地绝缘阻抗检测。若直流侧对地绝缘阻抗正常，则断开可控开关K3，吸合可控开关（K4、K5及K6中被保留的一个），进行交流侧对地绝缘阻抗检测，同时上传直流侧对地绝缘阻抗值；若直流侧对地绝缘阻抗异常，则输出绝缘故障异常信号并上传直流侧对地绝缘阻抗值，同样断开可控开关K3，吸合可控开关（K4、K5及K6中被保留的一个），进行交流侧对地绝缘阻抗检测。若交流侧绝缘阻抗正常，则上传交流侧对地绝缘阻抗值；若交流侧对地绝缘阻抗异常，则输出绝缘故障信号同时上传交流侧对地绝缘阻抗检测值。
实际应用中，为了满足安规要求，上述两个示例中的各可控开关均可以为继电器开关。
值得说明的是，该逆变器100为非隔离型逆变器时，该交直流对地绝缘阻抗监测装置不仅在逆变器100并网前可以分别实现对于直流侧和交流侧的对地绝缘阻抗检测，而且，在逆变器100并网后，检测单元10还可以通过吸合第二开关30以及控制自身工作，实现对于该逆变器100的系统对地绝缘阻抗的实时监测；也即，本实施例通过一个IMD设备，可以在逆变器100并网前分别实现交直流侧的对地绝缘阻抗检测，还可以在逆变器100并网后实现整个系统的对地绝缘阻抗监测，节省控制资源以及开发时间、人力和金钱成本。
具体的，对于第（1）种情况，在逆变器100并网后，可保持可控开关K3断开，可控开关K4、K5及K6吸合，进行系统对地绝缘阻抗检测。对于第（2）种情况，在逆变器100并网后，可保持可控开关K3断开，可控开关（K4、K5及K6中被保留的一个）吸合，进行系统对地绝缘阻抗检测。
上述两个示例中的检测顺序，对于各可控开关的通断控制次数较少；实际应用中，也不排除先进行交流侧对地绝缘阻抗的并网前检测，后进行直流侧对地绝缘阻抗的并网前检测，再在逆变器100并网后进行系统对地绝缘阻抗的实时监测；只是对于交第一开关的通断控制次数增多，但也在本申请的保护范围内。
需要说明的是，当该挂接开关12仅包括第一开关20时，其可以用于连接逆变器100的直流母线中点N，也可以用于连接逆变器100的交流侧任意一相。当该挂接开关12仅包括第二开关30时，若其仅包括一个可控开关，则其与第一开关20相同；若其包括三个可控开关，则其可以分别连接逆变器100的交流侧三相，也可以择其中任一可控开关连接逆变器100的直流母线中点N。视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。
在上述实施例的基础之上，本实施例提供了检测单元10的一种具体实现形式，参见图3，其包括：控制器101、检测电路102、电参数采样模块103和通信模块104；其中：
检测电路102的输入端作为检测单元10的输入端，检测电路102的输出端作为检测单元10的输出端；检测电路102用于根据控制器101的控制，使检测单元10的输入端出现该检测电流。
电参数采样模块103用于至少采样检测单元10的输入端的电压，或者，检测单元10的输入端所接位置的电压；并将采样结果发送至控制器101。当该第二开关30只包括一个可控开关时，检测电路102的输入端通过同一接口（比如图2中所示的a）连接直流侧开关20和交流侧开关30，此时，可以设置该电参数采样模块103采样检测单元10的输入端的电压，进而可以通过一个检测设备实现交直流侧的电压采样复用。当该第二开关30包括三个可控开关时，可以设置该电参数采样模块103分别采样逆变器100的直流母线中点N的电压和交流侧所接各相的电压。
实际应用中，该电参数采样模块103还可以用于直接采样该检测电流并发送给控制器100；或者，该电参数采样模块103还可以通过采样该检测电路102中其他位置的电压，使控制器101可以获得检测电路102中已知阻值的检测电阻上的分压，进而可以计算得到该检测电流；视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。
优选的，如图3中所示，电参数采样模块103，包括：第一电压采样模块301和第二电压采样模块302；其中，第一电压采样模块301用于采样检测单元10的输入端电压，或者，自检电路11中自检电阻RDETECT上的电压；第二电压采样模块302用于采样直流电源DC的输出电压VISO。
更为优选的，如图3中所示，电参数采样模块103还包括：第三电压采样模块303和第四电压采样模块304。第三电压采样模块303用于采样逆变器100的直流母线中点N的电压；第四电压采样模块304用于采样逆变器100的交流侧电压，比如第二开关30中仅一个可控开关时的任意一相电网对地电压，或者第二开关30中包括三个可控开关时的三相电网对地电压。此时，该检测单元10还可以可通过检测三相电网电压实现电网断电检测，即使电网断电也可进行交流侧对地绝缘阻抗检测。
通信模块104用于实现控制器101与上位机之间的通讯。
控制器101用于计算检测单元10的输入端所接位置的对地绝缘阻抗，并通过通信模块104发出。该控制器101具体可以由MCU（Microcontroller Unit，微控制器）来实现，其作为整个交直流对地绝缘阻抗监测装置的控制核心，能够从该电参数采样模块103和通信模块104接收数据，从而进行对于第一开关20、第二开关30、自检电路11及该检测电路102的控制，并实现与通信模块104之间的通讯。
本实施例通过控制不同可控开关吸合，即可分别实现逆变器100直流侧和交流侧对地绝缘阻抗的并网前检测以及并网后的系统对地绝缘阻抗监测。由于交流侧和直流侧对地绝缘阻抗检测在一个控制器101内实现，所以可以采用同一个CPU控制，大大节省控制资源，降低控制器101的面积，同时降低成本。
在上述实施例的基础之上，本实施例对该交直流对地绝缘阻抗监测装置中的检测电路102给出了一种具体实现形式，参见图4，其具体可以包括：检测电阻模块201、直流电源DC、方向选择模块202及通路开关203；该方向选择模块202和通路开关203，均受控于控制器101。
直流电源DC通过方向选择模块202可以向外传输任一方向的电流，两者连接后通过对外端口，与检测电阻模块201及通路开关203串联连接于该检测电路102的两端之间。
优选的，直流电源DC及方向选择模块202设置于中间，检测电阻模块201的另一端作为检测单元10的输入端，通路开关203的另一端作为检测单元10的输出端、接地。也即，直流电源DC通过方向选择模块202，连接检测电阻模块201的一端和通路开关203的一端；检测电阻模块201的另一端作为检测单元10的输入端；通路开关203的另一端作为检测单元10的输出端。
实际应用中，该方向选择模块202，可以如图4中所示，包括：四个可控开关K7至K10；其中，直流电源DC的正极，通过可控开关K8连接检测电阻模块201，并通过可控开关K9连接通路开关203；直流电源DC的负极，通过可控开关K10连接检测电阻模块201，并通过可控开关K7连接通路开关203；而且，有共同连接点的可控开关，即K8和K10，K7和K9，K8和K9，以及，K7和K10，均不同时导通；只有K7和K8，以及，K9和K10，会同时导通，以实现一种方向的电流输出。实际应用中，这些可控开关K7至K10也可以为继电器开关。
优选的，该方向选择模块202中，还包括：两个二极管；如图4中所示，这两个二极管分别设置于直流电源DC的两条正极传输支路上，且这两个二极管的导通方向为直流电源DC向外输出电能的方向；进而可以避免电流倒灌至该直流电源DC。
另外，如图4中所示，该通路开关203可以包括：两个反向串联连接的开关管Q2和Q3；各开关管的控制端，均通过相应的驱动电路（包括图4中所示的驱动光耦及其与各开关管Q2和Q3控制端之间的电阻），受控于控制器101。进而，可以通过增加半导体开关替代继电器进行通路的开关控制，从而延长整个设备的使用寿命。
对于该检测电阻模块201的结构设置分为以下两种情况：
（1）若第二开关30包括三个可控开关，则该检测电阻模块201包括：三个检测电阻（如图4中所示的三个R1）。
参见图4，各检测电阻R1的第一端并联连接于方向选择模块202的一端，各检测电阻R1的第二端分别经由检测单元10的输入端各接口（如图2和图4中所示的a、b、c），通过第二开关30中一个对应的可控开关（如图2中所示的K4、K5、K6）连接逆变器100的交流侧对应相，且任一检测电阻R1的第二端连接第一开关20。
该情况下，对于交流侧对地绝缘阻抗的并网前检测和并网后系统对地绝缘阻抗的实时监测，其具体过程为：
先保持各可控开关K7、K8、K9、K10和各开关管Q2、Q3断开，直流电源DC不工作，检测三相电网对地电压，对于每一相电网对地电压求均值，然后取三相电网对地电压均值的和除以3得到V0。
当V0＜0V时，吸合可控开关K7、K8和开关管Q2、Q3，保持可控开关K9、K10断开，使直 流电源DC工作，输出电压VISO，该电压VISO具体可以是软件设定值；同时再次检测三相电网对 地电压，对于每一相电网对地电压求均值，然后取三相电网对地电压均值的和除以3得到 V1；此时，检测绝缘阻抗值
Figure DEST_PATH_IMAGE001
的计算式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
当V0＞0V时，吸合可控开关K9、K10和开关管Q2、Q3，保持可控开关K7、K8断开，使直 流电源DC工作，输出电压VISO，该电压VISO具体可以是软件设定值；同时再次检测三相电网对 地电压，对于每一相电网对地电压求均值，然后取三相电网对地电压均值的和除以3得到 V1；此时，检测绝缘阻抗值
Figure 229270DEST_PATH_IMAGE001
的计算式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
（2）若第二开关30包括一个连接于逆变器100交流侧任意一相的可控开关（如图2中所示的K4、K5及K6中的任意一个），则检测电阻模块201包括：一个检测电阻（如图4中所示的任意一个R1）。因为三相对地电压的平均值始终相同，因此检测任一相电网对地电压平均值即可，与实际电路接在哪一相无关。
该情况下，对于交流侧对地绝缘阻抗的并网前检测和并网后系统对地绝缘阻抗的实时监测，其具体过程为：
先保持各可控开关K7、K8、K9、K10和各开关管Q2、Q3均断开，直流电源DC不工作，检测输入端（如图4中所示三个接口a、b及c中的任意一个）所接对应相电网对地电压，取其电压平均值得到V0。
当V0＜0V时，吸合可控开关K7、K8和开关管Q2、Q3，保持可控开关K9、K10断开，使直 流电源DC工作，输出电压VISO，该电压VISO具体可以是软件设定值；同时再次检测该相电网对 地电压求其平均值得到V1，此时，检测绝缘阻抗值
Figure 989416DEST_PATH_IMAGE001
的计算式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
当V0＞0V时，吸合可控开关K9、K10和开关管Q2、Q3，保持可控开关K7、K8断开，使直 流电源DC工作，输出电压VISO，该电压VISO具体可以是软件设定值；同时再次检测该相电网对 地电压求其平均值得到V1，此时，检测绝缘阻抗值
Figure 146464DEST_PATH_IMAGE001
的计算式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE009
对于直流侧对地绝缘阻抗的并网前检测，其具体过程与该情况下相同，只不过此时各计算式中所采用的电压V0和V1均是对直流母线中点N的检测电压，此处不再赘述。
对于自检功能，其具体过程与上述两种情况下V0＜0V时相同，只是各计算式中所采用的电压V0和V1均是对自检电阻RDETECT的检测电压，且V0=0V，此处不再赘述。
值得说明的是，不论该检测电阻模块201的结构设置采用上述哪种情况，该交直流 对地绝缘阻抗监测装置在并网后的工作过程中，均可以实时检测电网对地电压并求得V1， 进而可实时求得检测绝缘阻抗值RF+1，且与上一轮检测绝缘阻抗值RF进行比较；当相邻两轮 检测绝缘阻抗值的变化幅度
Figure 283047DEST_PATH_IMAGE010
超过M%时，M为软件设定值，断开开关管Q2和 Q3；并在重新进行电压V0的检测后，再开始新一轮绝缘阻抗检测，直到相邻两轮检测绝缘阻 抗值的变化幅度
Figure 951926DEST_PATH_IMAGE010
＜M%，才对外输出检测得到的绝缘阻抗值，以此来对系 统阻抗变化进行及时响应，提高IMD检测精度。
更为优选的，该检测电路102中还可以进一步包括：连接于直流电源DC的正负极之间的放电电阻R2，其用于在每次断开开关管Q2和Q3后，对直流电源DC两端的电压进行及时泄放。
本申请另一实施例还提供了一种逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置的自检方法，其应用于如上述任一实施例所述的逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置中检测单元的控制器，该交直流对地绝缘阻抗监测装置的结构及工作原理具体可以参见上述实施例，此处不再一一赘述。
参见图5，该交直流对地绝缘阻抗监测装置的自检方法包括：
S101、在交直流对地绝缘阻抗监测装置工作之前，控制其挂接开关断开、其自检电路导通，使其检测单元的输入端出现检测电流；并检测此时检测单元的输入端的电压，作为检测电压。
该检测电压也即上述实施例中所述的电压V1。
S102、计算检测电压除以检测电流得商，作为自检电路的阻抗检测值。
S103、判断自检电路的阻抗检测值是否满足预设检测精度要求。
可选的，该步骤S103，包括图6中所示的：
S201、计算阻抗检测值与存储的阻抗实际值之间的偏差度。
该控制器内会预先存储有该检测电阻的阻抗实际值RDETECT。
该偏差度η具体为：阻抗检测值RDETECT’与阻抗实际值RDETECT之间的差值绝对值，在阻抗实际值中的占比。也即η={|RDETECT’-RDETECT|/RDETECT}*100%。
S202、判断偏差度是否小于等于预设阈值。
若偏差度η小于等于预设阈值，则判定阻抗检测值满足预设检测精度要求；若偏差度η大于预设阈值，则判定阻抗检测值不满足预设检测精度要求。该预设阈值也即上述实施例中所述的n%，其中，n的取值视其具体应用环境而定即可，此处不做限定。
若阻抗检测值满足预设检测精度要求，则执行步骤S104；若阻抗检测值不满足预设检测精度要求，则执行步骤S104和S105。
S104、控制自检电路断开。
具体是控制其自检开关K11断开。
S105、控制交直流对地绝缘阻抗监测装置关机并告警。
本实施例可在开机前进行IMD设备自检，保障了IMD设备的检测精度特性，验证了IMD设备的软件硬件的正常功能。
另外，当挂接开关包括第一开关和第二开关时，若阻抗检测值满足预设检测精度要求，则在步骤S104之后，还包括：控制第一开关或第二开关吸合，使交直流对地绝缘阻抗监测装置进入正常工作状态。
该正常工作状态下的检测逻辑参见上述实施例即可，此处也不再赘述。
本说明书中的各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业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的专业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。

Claims (18)

1.一种逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置，其特征在于，包括：挂接开关、检测单元和自检电路；其中，
所述检测单元的输入端通过所述挂接开关，连接所述逆变器的直流母线中点，或者，所述逆变器的交流侧至少一相；
所述检测单元的输出端接地；
所述自检电路连接于所述检测单元的输入端和输出端之间，用于确定所述检测单元的性能是否正常；
所述挂接开关和所述自检电路的通断，受控于所述检测单元；
所述检测单元用于以自身输入端在出现检测电流之前的电压作为参考，根据自身输入端在出现所述检测电流时的电压和所述检测电流，确定自身输入端所接位置的对地绝缘阻抗或者所述自检电路的阻抗检测值。
2.根据权利要求1所述的逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置，其特征在于，所述自检电路，包括：自检电阻和自检开关；
所述自检电阻和所述自检开关串联连接于所述检测单元的输入端和输出端之间；
所述自检开关受控于所述检测单元。
3.根据权利要求1所述的逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置，其特征在于，所述检测单元，包括：控制器、检测电路、电参数采样模块和通信模块；其中，
所述检测电路的输入端作为所述检测单元的输入端，所述检测电路的输出端作为所述检测单元的输出端；所述检测电路用于根据所述控制器的控制，使所述检测单元的输入端出现所述检测电流；
所述电参数采样模块用于至少采样所述检测单元的输入端的电压，或者，所述检测单元的输入端所接位置的电压；并将采样结果发送至所述控制器；
所述控制器用于控制所述挂接开关和所述自检电路的通断，以及，计算所述检测单元的输入端所接位置的对地绝缘阻抗，并通过所述通信模块发出。
4.根据权利要求3所述的逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置，其特征在于，所述检测电路，包括：检测电阻模块、直流电源、方向选择模块及通路开关；
所述直流电源通过所述方向选择模块，连接所述检测电阻模块的一端和所述通路开关的一端；
所述检测电阻模块的另一端作为所述检测单元的输入端；
所述通路开关的另一端作为所述检测单元的输出端；
所述方向选择模块和所述通路开关，均受控于所述控制器。
5.根据权利要求4所述的逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置，其特征在于，所述检测电阻模块包括：一个检测电阻；
或者，
所述检测电阻模块包括：三个检测电阻；各所述检测电阻的第一端并联连接于所述方向选择模块的一端，各所述检测电阻的第二端分别用于连接所述逆变器的交流侧对应相，或者，任一所述检测电阻的第二端用于连接所述逆变器的直流母线中点。
6.根据权利要求4所述的逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置，其特征在于，所述方向选择模块，包括：四个可控开关；
所述直流电源的正极，通过两个可控开关，分别连接所述检测电阻模块和所述通路开关；
所述直流电源的负极，通过另外两个可控开关，分别连接所述检测电阻模块和所述通路开关。
7.根据权利要求6所述的逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置，其特征在于，所述方向选择模块，还包括：两个二极管；
两个所述二极管，分别设置于所述直流电源的两条正极传输支路上；
两个所述二极管的导通方向为所述直流电源向外输出电能的方向。
8.根据权利要求4所述的逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置，其特征在于，所述通路开关，包括：两个反向串联连接的开关管；
各所述开关管的控制端，通过相应的驱动电路，受控于所述控制器。
9.根据权利要求4所述的逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置，其特征在于，所述电参数采样模块，包括：第一电压采样模块和第二电压采样模块；
所述第一电压采样模块，用于采样所述检测单元的输入端电压，或者，所述自检电路中自检电阻上的电压；
所述第二电压采样模块，用于采样所述直流电源的输出电压。
10.根据权利要求9所述的逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置，其特征在于，所述第一电压采样模块用于采样所述自检电阻上的电压时，所述电参数采样模块还包括：第三电压采样模块和第四电压采样模块；
所述第三电压采样模块，用于采样所述逆变器的直流母线中点的电压；
所述第四电压采样模块，用于采样所述逆变器的交流侧电压。
11.根据权利要求3所述的逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置，其特征在于，所述检测电路，还包括：连接于所述直流电源的正负极之间的放电电阻。
12.根据权利要求1至11任一项所述的逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置，其特征在于，所述挂接开关包括：第一开关或第二开关；
所述第一开关的一端连接于所述逆变器的直流母线中点；
所述第二开关的一端连接于所述逆变器的交流侧至少一相；
所述第一开关的另一端和所述第二开关的另一端，均连接于所述检测单元的输入端；
所述第一开关和所述第二开关的通断，均受控于所述检测单元。
13.根据权利要求12所述的逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置，其特征在于，所述挂接开关还包括所述第一开关和所述第二开关中的另一个。
14.根据权利要求12所述的逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置，其特征在于，所述检测单元中检测电路的检测电阻模块包括一个检测电阻时，所述第一开关和所述第二开关均包括：一个可控开关；且所述第二开关连接于所述逆变器的交流侧任意一相；
所述检测电阻模块包括三个检测电阻时，所述第一开关包括：一个可控开关，连接任一检测电阻；所述第二开关包括：三个可控开关，分别连接于对应检测电阻与所述逆变器的交流侧对应相之间。
15.一种逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置的自检方法，其特征在于，应用于如权利要求1至14任一项所述的逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置中检测单元的控制器，所述交直流对地绝缘阻抗监测装置的自检方法包括：
S101、在所述交直流对地绝缘阻抗监测装置工作之前，控制其挂接开关断开、其自检电路导通，使其检测单元的输入端出现检测电流；并检测此时所述检测单元的输入端的电压，作为检测电压；
S102、计算所述所述检测电压除以所述检测电流得商，作为所述自检电路的阻抗检测值；
S103、判断所述自检电路的阻抗检测值是否满足预设检测精度要求；
若所述阻抗检测值满足所述预设检测精度要求，则执行步骤S104；若所述阻抗检测值不满足所述预设检测精度要求，则执行步骤S104和S105；
S104、控制所述自检电路断开；
S105、控制所述交直流对地绝缘阻抗监测装置关机并告警。
16.根据权利要求15所述的逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置的自检方法，其特征在于，步骤S103，包括：
S201、计算所述阻抗检测值与存储的阻抗实际值之间的偏差度；
S202、判断所述偏差度是否小于等于预设阈值；
若所述偏差度小于等于所述预设阈值，则判定所述阻抗检测值满足所述预设检测精度要求；若所述偏差度大于所述预设阈值，则判定所述阻抗检测值不满足所述预设检测精度要求。
17.根据权利要求16所述的逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置的自检方法，其特征在于，所述偏差度为：所述阻抗检测值与所述阻抗实际值之间的差值绝对值，在所述阻抗实际值中的占比。
18.根据权利要求15至17任一项所述的逆变器的交直流对地绝缘阻抗监测装置的自检方法，其特征在于，所述挂接开关包括第一开关和第二开关时，若所述阻抗检测值满足所述预设检测精度要求，则在步骤S104之后，还包括：
控制所述第一开关或所述第二开关吸合，使所述交直流对地绝缘阻抗监测装置进入正常工作状态。
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