CN202710662U

CN202710662U - 光伏并网逆变器的对地绝缘电阻检测电路

Info

Publication number: CN202710662U
Application number: CN 201220403668
Authority: CN
Inventors: 韩军良; 郑照红; 徐海波
Original assignee: Guangdong East Power Co Ltd
Current assignee: Guangdong East Power Co Ltd
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2022-08-15

Abstract

本实用新型公开了光伏并网逆变器的对地绝缘电阻检测电路；其包括光伏电池电压检测电路、微处理器、开关电阻电路、光伏电池负极与地之间的下桥臂电压采样电路，开关电阻电路的第一端与大地连接，开关电阻电路的第二端与光伏电池的负极连接，开关电阻电路的控制端与微处理器的第一I/O端口连接，下桥臂电压采样电路的第一端与大地连接，下桥臂电压采样电路的第二端与光伏电池的负极连接，下桥臂电压采样电路的输出端与微处理器的第二A/D输入端口连接；本实用新型可实现光伏电池正极对地绝缘电阻、光伏电池负极对地绝缘电阻的在线实时测量，保证光伏并网逆变器安全可靠地工作。

Description

光伏并网逆变器的对地绝缘电阻检测电路

技术领域

本实用新型涉及光伏并网逆变器技术领域，尤其涉及光伏并网逆变器的对地绝缘电阻检测电路。

背景技术

在光伏并网逆变器中，光伏电池的输出电压比较高，光伏电池相对大地的绝缘电阻的大小对于保证光伏并网逆变器的安全、电网安全与人身安全具有重要意义。现有技术中，通常采用电桥平衡原理的检测方法对光伏电池的正、负极对地绝缘电阻进行测量，这种方法的缺陷是，当光伏电池的正、负极对地绝缘同等下降时，该技术不能检测出对地绝缘电阻的变化。

发明内容

本实用新型提供一种光伏并网逆变器的对地绝缘电阻检测电路，其可实现光伏电池正极对地绝缘电阻、光伏电池负极对地绝缘电阻的在线实时测量。

光伏并网逆变器的对地绝缘电阻检测电路，包括光伏电池电压检测电路、微处理器，光伏电池电压检测电路的第一检测端与光伏电池的正极连接，光伏电池电压检测电路的第二检测端与光伏电池的负极连接，光伏电池电压检测电路的输出端与微处理器的第一A/D输入端口连接，还包括开关电阻电路、光伏电池负极与地之间的下桥臂电压采样电路；开关电阻电路的第一端与大地连接，开关电阻电路的第二端与光伏电池的负极连接，开关电阻电路的控制端与微处理器的第一I/O端口连接；下桥臂电压采样电路的第一端与大地连接，下桥臂电压采样电路的第二端与光伏电池的负极连接，下桥臂电压采样电路的输出端与微处理器的第二A/D输入端口连接。

其中，还包括报警电路，报警电路与微处理器的第二I/O端口连接。

其中，还包括Boost电路及逆变电路，Boost电路及逆变电路与微处理器的PWM信号端口连接。

其中，微处理器为DSP微处理器。

其中，开关电阻电路包括辅助测试电路，辅助测试电路包括辅助测试电阻R0和受微处理器控制的开关S1，辅助测试电阻R0与开关S1串联，辅助测试电路连接在光伏电池的负极与大地之间；下桥臂电压采样电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10，电容C1、C2，运放U1A；U1A的型号为LM258，R1阻值+R2阻值+R3阻值+R4阻值= R6阻值+ R7阻值+ R8阻值+R9阻值，R5阻值=R10阻值；R1的一端与大地连接，R1的另一端与R2的一端连接，R2的另一端与R3的一端连接，R3的另一端与R4的一端连接，R4的另一端与R5的一端、C1的一端、U1A的第3脚连接，R5的另一端、C1的另一端接地，R6的一端与光伏电池的负极连接，R6的另一端与R7的一端连接，R7的另一端与R8的一端连接，R8的另一端与R9的一端连接，R9的另一端与R10的一端、C2的一端、U1A的第2脚连接，R10的另一端、C2的另一端、U1A的第1脚与微处理器的第二A/D输入端口连接。

其中，开关电阻电路还包括驱动控制电路，驱动控制电路包括电阻R11、R12、R13，三极管Q1，二极管D1；开关S1为继电器K1，K1的第1脚和第2脚为线圈的两端，K1的第3脚和第4脚为常开开关的两端，R12的一端与微处理器的第一I/O端口连接，R12的另一端与R13的一端、Q1的基极连接，R13的另一端、Q1的发射极接地，Q1的集电极与K1的第2脚、D1的正极连接，D1的负极与K1的第1脚、R11的一端连接，R11的另一端连接电源VCC，K1的第4脚连接光伏电池的负极，K1的第3脚连接R0的一端，R0的另一端连接大地。

本实用新型有益效果：光伏并网逆变器的对地绝缘电阻检测电路，包括光伏电池电压检测电路、微处理器，还包括开关电阻电路、光伏电池负极与地之间的下桥臂电压采样电路；开关电阻电路的第一端与大地连接，开关电阻电路的第二端与光伏电池的负极连接，开关电阻电路的控制端与微处理器的第一I/O端口连接；下桥臂电压采样电路的第一端与大地连接，下桥臂电压采样电路的第二端与光伏电池的负极连接，下桥臂电压采样电路的输出端与微处理器的第二A/D输入端口连接。本实用新型电路实现简单，测量精度高，可实现光伏电池正极对地绝缘电阻、光伏电池负极对地绝缘电阻的在线实时测量，进而判断光伏电池正极对地绝缘电阻和光伏电池负极对地绝缘电阻是否满足安规要求，微处理器根据检测结果控制相关电路及设备，从而保证光伏并网逆变器安全可靠地工作。

附图说明

图1是本实用新型光伏并网逆变器的对地绝缘电阻的原理示意图。

图2是本实用新型光伏并网逆变器的对地绝缘电阻检测电路的结构方框图。

图3是本实用新型光伏并网逆变器的对地绝缘电阻检测电路的电路图。

具体实施方式

参见图1至图3，以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。

本实施例的光伏并网逆变器的对地绝缘电阻检测电路，包括光伏电池电压检测电路2、微处理器4，光伏电池电压检测电路2的第一检测端与光伏电池的正极连接，光伏电池电压检测电路2的第二检测端与光伏电池的负极连接，光伏电池电压检测电路2的输出端与微处理器4的第一A/D输入端口连接，还包括开关电阻电路1、光伏电池负极与地之间的下桥臂电压采样电路3；开关电阻电路1的第一端与大地连接，开关电阻电路1的第二端与光伏电池的负极连接，开关电阻电路1的控制端与微处理器4的第一I/O端口连接；下桥臂电压采样电路3的第一端与大地连接，下桥臂电压采样电路3的第二端与光伏电池的负极连接，下桥臂电压采样电路3的输出端与微处理器4的第二A/D输入端口连接。

光伏电池电压检测电路2可采用隔离采样电路或者是差分采样电路；下桥臂电压采样电路3可采用隔离采样电路或者是差分采样电路。

本实施例中，对地绝缘电阻检测电路还包括报警电路5，报警电路5与微处理器4的第二I/O端口连接；还包括Boost电路及逆变电路6，Boost电路及逆变电路6与微处理器4的PWM信号端口连接。其中，微处理器4为DSP微处理器4。

以下为本实用新型的开关电阻电路1和下桥臂电压采样电路3的其中一种具体结构。

开关电阻电路1包括辅助测试电路，辅助测试电路包括辅助测试电阻R0和受微处理器4控制的开关S1，辅助测试电阻R0与开关S1串联，辅助测试电路连接在光伏电池的负极与大地之间。

下桥臂电压采样电路3包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10，电容C1、C2，运放U1A；U1A的型号为LM258，R1阻值+R2阻值+R3阻值+R4阻值= R6阻值+ R7阻值+ R8阻值+R9阻值，R5阻值=R10阻值；R1的一端与大地连接，R1的另一端与R2的一端连接，R2的另一端与R3的一端连接，R3的另一端与R4的一端连接，R4的另一端与R5的一端、C1的一端、U1A的第3脚连接，R5的另一端、C1的另一端接地，R6的一端与光伏电池的负极连接，R6的另一端与R7的一端连接，R7的另一端与R8的一端连接，R8的另一端与R9的一端连接，R9的另一端与R10的一端、C2的一端、U1A的第2脚连接，R10的另一端、C2的另一端、U1A的第1脚与微处理器4的第二A/D输入端口连接。需要说明的是，R1、R2、R3、R4这四个电阻可以使用一个电阻代替，R6、R7、R8、R9这四个电阻也可以用一个电阻代替，这两个代替电阻的阻值相等。

开关电阻电路1还包括驱动控制电路，驱动控制电路包括电阻R11、R12、R13，三极管Q1，二极管D1；开关S1为继电器K1，K1的第1脚和第2脚为线圈的两端，K1的第3脚和第4脚为常开开关的两端，R12的一端与微处理器4的第一I/O端口连接，R12的另一端与R13的一端、Q1的基极连接，R13的另一端、Q1的发射极接地，Q1的集电极与K1的第2脚、D1的正极连接，D1的负极与K1的第1脚、R11的一端连接，R11的另一端连接电源VCC，K1的第4脚连接光伏电池的负极，K1的第3脚连接R0的一端，R0的另一端连接大地。本实施例通过R11、R12、R13、Q1、D1与K1的配合，控制R0与光伏电池负极的连接，当然，还可选用其它能实现该功能的驱动控制电路。

本实用新型光伏并网逆变器的对地绝缘电阻检测的原理是：令光伏电池的正极、负极对地的绝缘电阻分别为R+和R-，光伏电池的正极与大地之间构成了上桥臂，光伏电池的负极与大地之间构成了下桥臂。通过微处理器4控制开关电阻电路1的闭合与断开，可以得到两组光伏电池的正极对地与光伏电池的负极对地的电压比方程，其中未知参数是R+和R-，通过计算就可以得到R+和R-的电阻值。本实用新型光伏并网逆变器的对地绝缘电阻的原理示意图如图1所示，图中R0是辅助测量电阻。

本实用新型的对地绝缘电阻检测算法，包括以下步骤：

A：微处理器4通过光伏电池电压检测电路2检测光伏电池的输出电压信号，得到光伏电池的电压V_PV；

B：微处理器4发出控制信号，使开关电阻电路1中的开关S1处于断开状态，此时下桥臂电压采样电路3的输出信号为Vad1，微处理器4通过下桥臂电压采样电路3的输出信号可以得到此时光伏电池负极与地之间的下桥臂电压u1：

(1)

C：微处理器4发出控制信号，使开关电阻电路1中的开关S1处于闭合状态，此时下桥臂电压采样电路3的输出信号为Vad2，微处理器4通过下桥臂电压采样电路3的输出信号可以得到此时光伏电池负极与地之间的下桥臂电压u2：

(2)

D：微处理器4计算R+和R-，根据电路定理可得：

(3)

(4)

其中

，

，

。

由式子（3）、（4）则可得到：

(5)

(6)

则：

(7)

(8)

由式子(7)、(8)，微处理器4通过运算即可在线实时计算出R+和R-；

E: 判断R+和R-的电阻值是否满足安规要求，根据光伏并网逆变器的对地绝缘安规要求，光伏电池的正极对地的绝缘电阻和负极对地的绝缘电阻要满足大于1KΩ/V的标准，因此，R+和R-的阻值要满足式子(9)和(10)：

(9)

(10)

F: 根据判定结果，执行光伏并网逆变器下一步的动作，若微处理器44计算出的R+和R-的阻值满足安规要求，则微处理器4允许光伏并网逆变器的Boost电路及逆变电路6启动工作；若微处理器4算出的R+和R-的阻值不满足安规要求，则微处理器4会驱动报警电路5发出报警信号，并通过PWM信号端口禁止光伏并网逆变器的Boost电路及逆变电路6启动工作。

综上所述，本实用新型的电路实现简单、计算过程简洁、检测精度高，实现了光伏电池的正极对地绝缘电阻和光伏电池的负极对地绝缘电阻的在线实时检测，保证了光伏并网逆变器安全可靠地工作。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims

1.光伏并网逆变器的对地绝缘电阻检测电路，包括光伏电池电压检测电路、微处理器，光伏电池电压检测电路的第一检测端与光伏电池的正极连接，光伏电池电压检测电路的第二检测端与光伏电池的负极连接，光伏电池电压检测电路的输出端与微处理器的第一A/D输入端口连接，其特征在于：还包括开关电阻电路、光伏电池负极与地之间的下桥臂电压采样电路；

所述开关电阻电路的第一端与大地连接，所述开关电阻电路的第二端与光伏电池的负极连接，所述开关电阻电路的控制端与所述微处理器的第一I/O端口连接；

所述下桥臂电压采样电路的第一端与大地连接，所述下桥臂电压采样电路的第二端与光伏电池的负极连接，所述下桥臂电压采样电路的输出端与所述微处理器的第二A/D输入端口连接。

2.根据权利要求1所述的光伏并网逆变器的对地绝缘电阻检测电路，其特征在于：还包括报警电路，报警电路与所述微处理器的第二I/O端口连接。

3.根据权利要求2所述的光伏并网逆变器的对地绝缘电阻检测电路，其特征在于：还包括Boost电路及逆变电路，Boost电路及逆变电路与所述微处理器的PWM信号端口连接。

4.根据权利要求3所述的光伏并网逆变器的对地绝缘电阻检测电路，其特征在于：所述微处理器为DSP微处理器。

5.根据权利要求1所述的光伏并网逆变器的对地绝缘电阻检测电路，其特征在于：

所述开关电阻电路包括辅助测试电路，辅助测试电路包括辅助测试电阻R0和受所述微处理器控制的开关S1，辅助测试电阻R0与开关S1串联，辅助测试电路连接在光伏电池的负极与大地之间；

所述下桥臂电压采样电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10，电容C1、C2，运放U1A；U1A的型号为LM258，R1阻值+R2阻值+R3阻值+R4阻值= R6阻值+ R7阻值+ R8阻值+R9阻值，R5阻值=R10阻值；R1的一端与大地连接，R1的另一端与R2的一端连接，R2的另一端与R3的一端连接，R3的另一端与R4的一端连接，R4的另一端与R5的一端、C1的一端、U1A的第3脚连接，R5的另一端、C1的另一端接地，R6的一端与光伏电池的负极连接，R6的另一端与R7的一端连接，R7的另一端与R8的一端连接，R8的另一端与R9的一端连接，R9的另一端与R10的一端、C2的一端、U1A的第2脚连接，R10的另一端、C2的另一端、U1A的第1脚与所述微处理器的第二A/D输入端口连接。

6.根据权利要求5所述的光伏并网逆变器的对地绝缘电阻检测电路，其特征在于：所述开关电阻电路还包括驱动控制电路，驱动控制电路包括电阻R11、R12、R13，三极管Q1，二极管D1；所述开关S1为继电器K1，K1的第1脚和第2脚为线圈的两端，K1的第3脚和第4脚为常开开关的两端，R12的一端与所述微处理器的第一I/O端口连接，R12的另一端与R13的一端、Q1的基极连接，R13的另一端、Q1的发射极接地，Q1的集电极与K1的第2脚、D1的正极连接，D1的负极与K1的第1脚、R11的一端连接，R11的另一端连接电源VCC，K1的第4脚连接光伏电池的负极，K1的第3脚连接R0的一端，R0的另一端连接大地。