CN115792382A - 一种光储逆变器对地绝缘阻抗检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光储逆变器对地绝缘阻抗检测装置，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、采样电路、第一继电器和第二继电器；所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻和所述第四电阻依次连接，并且，所述第一电阻另一端接入光储逆变器的PV正端，所述第四电阻另一端接入所述光储逆变器的PV负端；所述第二电阻和所述第三电阻之间接地；所述第一继电器与所述第二电阻并联，所述第二继电器与所述第四电阻并联；所述采样电路用于测量所述检测电路各处的电压。该检测电路及方法在母线电压不平稳的情况下也能保证检测的精度。

Description

一种光储逆变器对地绝缘阻抗检测装置及方法

技术领域

本发明属于涉及光储逆变器绝缘阻抗检测技术领域，具体涉及一种光储逆变器对地绝缘阻抗检测装置及方法。

背景技术

光储系统中由于太阳能电池板的输出PV正端与PV负端对大地PE存在对地阻抗，同时逆变器与其他汇流能设备对大地PE也存在对地阻抗，绝缘阻抗即为逆变器PV输入端对大地的总的等效电阻。由于光储阵列为露天放置，受各种恶劣环境等因素影响，光储电池板的对地绝缘阻抗可能发生变化，会威胁到人身安全，也会对逆变器自身造成影响。因此，逆变器并网前，需要对直流侧绝缘阻抗进行检测，以便及时发现和消除安全隐患，当绝缘阻抗低于特定值，则逆变器不可使用，从而避免因对地绝缘阻抗过低导致整个光储系统造成损坏。

现有技术对于对地绝缘阻抗的检测，如果检测过程中光储电池板电压出现较大波动，会影响母线电压以及电池板负极对大地电压，进而影响检测精度。

因此，有必要提供一种检测装置和检测方法，将光储电池板电压出现较大波动的情况考虑进去，提升检测精度。

发明内容

本发明实施例提供一种光储逆变器对地绝缘阻抗检测装置及方法，该检测电路及方法在母线电压不平稳的情况下也能保证检测的精度。

本发明实施例是这样实现的，提供一种光储逆变器对地绝缘阻抗检测装置，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、采样电路、第一继电器和第二继电器；所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻和所述第四电阻依次连接，并且，所述第一电阻另一端接入光储逆变器的PV正端，所述第四电阻另一端接入所述光储逆变器的PV负端；所述第二电阻和所述第三电阻之间接地；所述第一继电器与所述第二电阻并联，所述第二继电器与所述第四电阻并联；所述采样电路用于测量所述检测电路各处的电压。

进一步地，所述第一电阻的阻值与所述第三电阻的阻值相等，所述第二电阻的阻值与所述第四电阻的阻值相等。

进一步地，所述光储逆变器的对地绝缘阻抗R为：

其中，所述R_x和R_z分别表示所述PV正端和所述PV负端对地的等效阻抗。

进一步地，所述采样电路包括运放，所述运放的一个输入端和所述第四电阻另一端电性连接，所述运放的另一个输入端与母线电性连接。

进一步地，还包括控制芯片，所述控制芯片和所述运放的输出端电性连接。

进一步地，所述控制芯片还分别和所述第一继电器和所述第二继电器电性连接以分别控制两者的通断。

基于同一发明构想，本发明还提供了一种光储逆变器对地绝缘阻抗检测方法，采用上述的检测电路，包括如下步骤：

S1、启动对地绝缘阻抗检测，断开所述第一继电器和所述第二继电器，并延时若干秒；

S2、断开所述第一继电器，并闭合所述第二继电器，延时若干秒后记录此时所述PV负端的对地电压和此时的母线电压，即第一对地电压和第一母线电压；

S3、闭合所述第一继电器，并断开所述第二继电器，延时若干秒后记录此时所述PV负端的对地电压和此时的母线电压，即第二对地电压和第二母线电压；

S4、根据所述第一对地电压、所述第二对地电压、所述第一母线电压和所述第二母线电压计算所述光储逆变器的对地绝缘阻抗R。

进一步地，所述光储逆变器的对地绝缘阻抗R的具体计算公式为：

其中，G_x表示所述对地绝缘阻抗R的电导，R₁表示所述第一电阻的阻值，R₁₂表示所述第一电阻和所述第二电阻的阻值之和，V_bus-offon表示所述第一母线电压，V_bus-onoff表示所述第二母线电压，V_b表示所述第一对地电压，V_c表示所述第二对地电压，K_a为中间计算量，Delta为补偿电压值。

进一步地，还包括步骤S5：判断所述对地绝缘阻抗R是否在设定范围内，若在所述设定范围内，则所述对地绝缘阻抗R的计算值有效，若不在所述设定范围内，则所述对地绝缘阻抗R的计算值无效。

进一步地，步骤S1、步骤S2和步骤S3中均延时4秒。

本发明设计了一种光储逆变器对地绝缘阻抗检测装置及方法，由于光储逆变器在使用本发明提供的电路及方法进行检测时，会将母线电压变化考虑在内进行补偿，因此可以消除母线电压变化对检测精度的影响。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的光储逆变器对地绝缘阻抗检测装置示意图；

图2为本发明一实施例提供的光储逆变器对地绝缘阻抗检测方法步骤示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

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作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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的规定。同样地，本文中出现的类似于“一”的限定语并非是指对数量的限定，而是描述在前文中未曾出现的技术特征。同样地，除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在该技术方案中即可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。同样地，本文中在数词前出现的类似于“大约”、“近似地”的修饰语通常包含本数，并且其具体的含义应当结合上下文意理解。

参阅图1，本发明一实施例提供了一种光储逆变器对地绝缘阻抗检测装置，包括第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃、第四电阻R₄、采样电路、第一继电器S₁和第二继电器S₂；第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃和第四电阻R₄依次连接，并且，第一电阻R₁另一端接入光储逆变器的PV正端，第四电阻R₄另一端接入光储逆变器的PV负端；第二电阻R₂和第三电阻R₃之间接地；第一继电器S₁与第二电阻R₂并联，第二继电器S₂与第四电阻R₄并联；采样电路用于测量所述检测电路各处的电压。采用该电路，可以通过第一继电器S₁和第二继电器S₂的开闭控制，使用采样电路测量并计算BUS电压(母线电压)，并在光储逆变器对地绝缘阻抗的计算过程中，将母线电压的变化考虑在内进行补偿，以消除母线电压变化对检测精度的影响。

在本实施例中，为了计算的方便，通常将第一电阻R₁的阻值与第三电阻R₃的阻值设置为相等，并将第二电阻R₂的阻值与第四电阻R₄的阻值设置为相等。此时，所述光储逆变器的对地绝缘阻抗R为：

其中，如图1所示，所述R_x和R_z分别表示所述PV正端和所述PV负端对地的等效阻抗。

在本实施例中，为了测量的方便，采样电路一般包括运放，所述运放的一个输入端和所述第四电阻另一端电性连接，所述运放的另一个输入端与母线电性连接。另外，为了集中控制，该检测电路一般还包括控制芯片，控制芯片和运放的输出端电性连接，还分别和第一继电器S₁和第二继电器S₂电性连接以分别控制两者的通断。具体而言，采样电路可以包括运放AMP，运放AMP的一个输入端和所述第四电阻另一端电性连接，运放AMP的另一个输入端和直流母线电性连接，运放AMP采用差分或非差分的方式，用于采集大地对直流母线的电压信号并转化为数字信号。此外，该控制芯片一般具体为采样检测及开关控制的MCU芯片，控制芯片和运放AMP的输出端电性连接，用于接收运放AMP输出的电压信号。

参阅图2，基于同一发明构想，本发明还提供了一种光储逆变器对地绝缘阻抗检测方法，采用上述的检测电路，包括如下步骤：

S1、启动对地绝缘阻抗检测，断开第一继电器S₁和第二继电器S₂，并延时若干秒；

S2、断开第一继电器S₁，并闭合第二继电器S₂，延时若干秒后记录此时所述PV负端的对地电压和此时的母线电压，即第一对地电压和第一母线电压；

S3、闭合第一继电器S₁，并断开第二继电器S₂，延时若干秒后记录此时所述PV负端的对地电压和此时的母线电压，即第二对地电压和第二母线电压；

S4、根据所述第一对地电压、所述第二对地电压、所述第一母线电压和所述第二母线电压计算所述光储逆变器的对地绝缘阻抗R。

在本实施例中，对于步骤S1和步骤S2，首先第一继电器S₁和第二继电器S₂，等待若干秒，例如一般为4秒，接着闭合第二继电器S₂，第一继电器S₁保持断开，维持4秒，记录此状态下的PV负端的对地电压和母线电压，可得到如下公式：

其中，V_pv为PV电压值，V_b为此状态下的PV负端的对地电压，即所述第一对地电压，V_bus-offon为此状态下的母线电压，即所述第一母线电压，R₁₂第一电阻R₁和第二电阻R₂阻值之和，此时，V_pv和V_bus-offon基本一致。

在本实施例中，对于步骤S3，接着第二继电器S₂，第一继电器S₁，维持4s，记录此状态下的PV负端的对地电压和母线电压，即第二对地电压和第二母线电压，可得到如下公式：

其中，V_c为此状态下的PV负端的对地电压，即所述第二对地电压V_bus-onoff为此状态下的母线电压，即所述第二母线电压，Delta为补偿电压值，并且：

在本实施例中，对于步骤S4，计算所述光储逆变器的对地绝缘阻抗R，将上述的(1)式和(2)式相减，可以得到如下公式：

对上式进行化简可得：

其中，G_x表示所述对地绝缘阻抗R的电导：

从而计算得到所述光储逆变器的对地绝缘阻抗R。

因此，可以做如下总结：

所述光储逆变器的对地绝缘阻抗R的具体计算公式为：

其中，G_x表示所述对地绝缘阻抗R的电导，R₁表示所述第一电阻的阻值，R₁₂表示所述第一电阻和所述第二电阻的阻值之和，V_bus-offon表示所述第一母线电压，V_bus-onoff表示所述第二母线电压，V_b表示所述第一对地电压，V_c表示所述第二对地电压，K_a为中间计算量，Delta为补偿电压值。

在本实施例中，上述方法还包括步骤S5：判断所述对地绝缘阻抗R是否在设定范围内，若在所述设定范围内，则所述对地绝缘阻抗R的计算值有效，若不在所述设定范围内，则所述对地绝缘阻抗R的计算值无效，参阅图2，根据合理的绝缘阻抗阈值可判断出计算值是否符合要求。

实际应用场景，光储逆变器在并网之前作绝缘阻抗检测时，母线电压可能会发生较大波动，进而影响电池板正负极对大地的电压，会大大影响绝缘阻抗的检测精度。因此，光储逆变器在使用本发明提供的方法进行检测时，会将母线电压变化考虑在内进行补偿以消除母线电压变化对检测精度的影响。最后需要说明的是，大功率光储逆变器往往有多路MPPT，每一路MPPT因光储电池板配置不同，会导致PV电压的不同，在并网前，母线电压通常和PV电压最高的那一路一致，本发明一般用在当光储逆变器的每一路MPPT配置相近数量的电池板。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光储逆变器对地绝缘阻抗检测装置，其特征在于，包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、采样电路、第一继电器和第二继电器；所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻和所述第四电阻依次连接，并且，所述第一电阻另一端接入光储逆变器的PV正端，所述第四电阻另一端接入所述光储逆变器的PV负端；所述第二电阻和所述第三电阻之间接地；所述第一继电器与所述第二电阻并联，所述第二继电器与所述第四电阻并联；所述采样电路用于测量所述检测电路各处的电压。

2.根据权利要求1所述的光储逆变器对地绝缘阻抗检测装置，其特征在于，所述第一电阻的阻值与所述第三电阻的阻值相等，所述第二电阻的阻值与所述第四电阻的阻值相等。

3.根据权利要求2所述的光储逆变器对地绝缘阻抗检测装置，其特征在于，所述光储逆变器的对地绝缘阻抗R为：

其中，所述R_x和R_z分别表示所述PV正端和所述PV负端对地的等效阻抗。

4.根据权利要求1所述的光储逆变器对地绝缘阻抗检测装置，其特征在于，所述采样电路包括运放，所述运放的一个输入端和所述第四电阻另一端电性连接，所述运放的另一个输入端与母线电性连接。

5.根据权利要求4所述的光储逆变器对地绝缘阻抗检测装置，其特征在于，还包括控制芯片，所述控制芯片和所述运放的输出端电性连接。

6.根据权利要求5所述的绝缘阻抗检测电路，其特征在于，所述控制芯片还分别和所述第一继电器和所述第二继电器电性连接以分别控制两者的通断。

7.一种光储逆变器对地绝缘阻抗检测方法，其特征在于，采用如权利要求3所述的检测电路，包括如下步骤：S1、启动对地绝缘阻抗检测，断开所述第一继电器和所述第二继电器，并延时若干秒；S2、断开所述第一继电器，并闭合所述第二继电器，延时若干秒后记录此时所述PV负端的对地电压和此时的母线电压，即第一对地电压和第一母线电压；S3、闭合所述第一继电器，并断开所述第二继电器，延时若干秒后记录此时所述PV负端的对地电压和此时的母线电压，即第二对地电压和第二母线电压；S4、根据所述第一对地电压、所述第二对地电压、所述第一母线电压和所述第二母线电压计算所述光储逆变器的对地绝缘阻抗R。

8.根据权利要求4所述的光储逆变器对地绝缘阻抗检测方法，其特征在于，所述光储逆变器的对地绝缘阻抗R的具体计算公式为：

其中，G_x表示所述对地绝缘阻抗R的电导，R₁表示所述第一电阻的阻值，R₁₂表示所述第一电阻和所述第二电阻的阻值之和，V_bus-offon表示所述第一母线电压，V_bus-onoff表示所述第二母线电压，V_b表示所述第一对地电压，V_c表示所述第二对地电压，K_a为中间计算量，Delta为补偿电压值。

9.根据权利要求4所述的光储逆变器对地绝缘阻抗检测方法，其特征在于，还包括步骤S5：判断所述对地绝缘阻抗R是否在设定范围内，若在所述设定范围内，则所述对地绝缘阻抗R的计算值有效，若不在所述设定范围内，则所述对地绝缘阻抗R的计算值无效。

10.根据权利要求4所述的光储逆变器对地绝缘阻抗检测方法，其特征在于，步骤S1、步骤S2和步骤S3中均延时4秒。

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