CN116338311A - 一种两相三线电网的地线检测电路及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种两相三线电网的地线检测电路及检测方法，包括滤波电路、隔离电容、分压电路、滤波电容和采样点组成，所述滤波电路的输入端与电网变压器的三个输出端即电网输出的L1、L2、中心点N相连，所述滤波电路的输出端依次串联隔离电容、分压电路；所述分压电路的分压端点即为采样点连接单片机的ADC模块，所述分压电路中远离隔离电容的电阻两端并联有信号滤波电容；所述滤波电路包括滤波电容CY1和滤波电容CY2，CY1和CY2电容量相等。本发明能够适配日本、北美等地区电网相线之间电压相位为180°的两相三线制电网地线检测，适配新能源汽车充电设备在国外的推广需要。
Description
技术领域
本发明涉及充电检测技术领域，尤其涉及一种两相三线电网的地线检测电路及检测方法。
背景技术
在新能源汽车充电领域中，为了保证充电时车辆和人身的安全，充电设备需要检测输入端接地阻抗来确认地线的接入。针对不同的电网形式通常采用如下两种方案：方案一：国内外单相三线制电网，N线接地的方式可以将L与PE的电压经过隔离后经过分压送入MCU进行AD采样，与采样阈值比较后判断地线是否接入。方案二：针对国内外两相三线电网，相线之间电压相位为120°的情况，可以将L1与L2经过隔离后汇合，汇合后的信号经过分压送入MCU进行AD采样，与采样阈值比较后判断地线是否接入。有别于方案二，日本、北美等地区电网也是两相三线制，但相线之间电压相位为180°，此时由于L1和L2的电压大小相等，方向相反，现有方案不能进行地线检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种两相三线电网的地线检测电路及检测方法，能够适配日本、北美等地区电网相线之间电压相位为180°的两相三线制电网地线检测，适配新能源汽车充电设备在国外的推广需要。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种两相三线电网的地线检测电路，包括滤波电路、隔离电容、分压电路、滤波电容和采样点组成，所述滤波电路的输入端与电网变压器的三个输出端即电网输出的L1、L2、中心点N相连，所述滤波电路的输出端依次串联隔离电容、分压电路；所述分压电路的分压端点即为采样点连接单片机的ADC模块，所述分压电路中远离隔离电容的电阻两端并联有信号滤波电容；所述滤波电路包括滤波电容CY1和滤波电容CY2，CY1和CY2电容量相等。
优选的，本检测电路的检测方法包括以下步骤：步骤1、电网变压器接两相三线电，供电正常开始检测；
步骤2、单片机连续检测采样点的接地阻抗检测信号；
步骤3、当完全接地时，接地阻抗检测信号值为隔离电容的等效电阻与分压电路串联后的分压值，记为Vadc1；
步骤4、当不完全接地时，接地阻抗检测信号值为Vadc2，由于接地阻抗上存在分压，因此Vadc2＜Vadc1；
步骤5、当完全不接地时，即接地阻抗趋近∞，CY1和CY2电容量相等，接地阻抗检测信号值为Vadc3，Vadc3＜Vadc1；
步骤6：单片机检测到接地阻抗异常故障后，充电设备指示故障。
有益效果：本地线检测电路及检测方法使用元器件较少，占用电路板面积小、精度高、成本低、安全、可靠，实用性较强，能够适配日本、北美等地区电网相线之间电压相位为180°的两相三线制电网地线检测，适配新能源汽车充电设备在国外的推广需要，提升国产新能源汽车在国外市场的竞争力。
附图说明
图1为本发明的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明公开一种两相三线电网的地线检测电路及检测方法，如图1所示，在电网变压器侧，T_L1表示电网输出的L1；T_L2表示电网输出的L2；T_N表示电网变压器中心点；T_PE表示电网接地点；T_L1对T_N与T_L2对T_N的电压大小相等，方向相反。Rpe代表从电网变压器中心点T_N到接地点T_PE的阻抗，即接地阻抗。
在PCB板侧，CY1与CY2为PCB板的输入滤波电容，CX1为采样电路输入的隔离电容，R1与R2组成分压电路，C1为信号滤波电容。通过采集R2前端的电压值进行接地阻抗Rpe的检测。
其具体实施过程如下：步骤1、电网变压器接入两相三线电，供电正常并开始检测；
步骤2、单片机连续检测R2前端的电压值即接地阻抗检测信号；
步骤3、当完全接地时，即Rpe=0，T_PE电压与T_N电压相等，PCB_L1对PCB_PE电压与T_L1对T_N电压相等，均为电网相线电压。此时，ADC信号值为CX1的等效电阻与R1、R2串联后的分压值，记为Vadc1；
步骤4、当不完全接地时，即Rpe≠0，由于CX1等效电阻与R1、R2的串联电阻网与滤波电容CY1等效电阻并联后再与Rpe串联后接入相电压，此时进入单片机的采样电压记为Vadc2，由于接入的接地阻抗Rpe上存在分压，因此Vadc2＜Vadc1；
步骤5、当完全不接地时，即Rpe=∞；PCB板与电网中心点无连接关系，CY2等效电阻与CY1等效电阻，CX1等效电阻，R1，R2组成的电阻网分压；由于CY1与CY2相等，因此PCB_L1对PCB_PE电压小于相线电压，此时进入单片机的采样电压Vadc3＜Vadc1；
步骤6、单片机检测到接地阻抗异常故障后，充电设备指示故障。
在具体工作中，选取合适的CY1和CY2对进入ADC电压的电压进行调制，使得其满足MCU的输入电压范围，按照所需的接地阻抗阈值确定软件参数。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (2)
1.一种两相三线电网的地线检测电路，其特征在于：包括滤波电路、隔离电容、分压电路、滤波电容和采样点组成，所述滤波电路的输入端与电网变压器的三个输出端即电网输出的L1、L2、中心点N相连，所述滤波电路的输出端依次串联隔离电容、分压电路；所述分压电路的分压端点即为采样点连接单片机的ADC模块，所述分压电路中远离隔离电容的电阻两端并联有信号滤波电容；所述滤波电路包括滤波电容CY1和滤波电容CY2，CY1和CY2电容量相等。
2.根据权利要求1所述的一种两相三线电网的地线检测电路的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、电网变压器接两相三线电，供电正常开始检测；
步骤2、单片机连续检测采样点的接地阻抗检测信号；
步骤3、当完全接地时，接地阻抗检测信号值为隔离电容的等效电阻与分压电路串联后的分压值，记为Vadc1；
步骤4、当不完全接地时，接地阻抗检测信号值为Vadc2，由于接地阻抗上存在分压，因此Vadc2＜Vadc1；
步骤5、当完全不接地时，即接地阻抗趋近∞，CY1和CY2电容量相等，接地阻抗检测信号值为Vadc3，Vadc3＜Vadc1；
步骤6：单片机检测到接地阻抗异常故障后，充电设备指示故障。
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2023
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