CN204330893U - 光伏逆变器用直流母线在线式对地阻抗检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及变压器检测领域，特别涉及一种光伏逆变器用直流母线在线式对地阻抗检测装置。光伏逆变器用直流母线在线式对地阻抗检测装置，包括采样电路、信号处理芯片、通信转换芯片、通讯接口电路；采样电路对逆变器直流母线与地之间的阻抗进行采样，把采样结果输送给信号处理芯片；信号处理芯片对采样电路的结果进行处理并控制采样电路；信号处理芯片通过通信转换芯片转换信号，通过通讯接口电路和逆变器相互通信。通过对直流母线与地之间的阻抗进行在线采样，当逆变器输入的直流母线对地电阻在设定值以下，该模块应能及时作出反应，逆变器停止运行，并且显示故障内容及电阻值，防止更大的事故发生，从而达到对逆变器的保护。

Description

光伏逆变器用直流母线在线式对地阻抗检测装置

技术领域

本实用新型涉及变压器检测领域，特别涉及一种光伏逆变器用直流母线在线式对地阻抗检测装置。

背景技术

近年来新技术的广泛应用而日益引起人们的重视，电气安全工作的领域在不断扩展的。进一步完善传统的安全技术方法，以求建立完整的电气安全体系；并注重引进先进的自动化技术和计算机技术，研究电气检测技术和监控技术在电气安全领域的应用，已经是电气产品发展的必然趋势。瞄准这一时机，国内已有数家公司启动开发，争取在市场中抢占先机。

由于光伏并网逆变器设备、系统的连接对象是公共电网，稍有质量问题就会产生严重的社会后果，因此设备的安全性能变得尤为重要。光伏逆变器用直流母线在线式对地阻抗检测装置在之中起着重要作用。然而目前国内电气安全性能测试仪大多是单指标测试仪，并且由于要求产生大电流和高电压，信号电源系统常常采用传统的模拟电路供电，笨重且操作不便。针对这些不足，设计阻抗检测模块，其为嵌入逆变器系统中的一个监测模块，它有效监测逆变器的输入正负极对逆变器机壳之间的电阻，进而提高产品的安全性能。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种新型的光伏逆变器用直流母线在线式对地阻抗检测装置。

本实用新型的技术方案如下：包括采样电路、信号处理芯片、通信转换芯片、通讯接口电路；所述采样电路对逆变器直流母线与地之间的阻抗进行采样，把采样结果输送给所述信号处理芯片；所述信号处理芯片对所述采样电路的结果进行处理并控制所述采样电路；所述信号处理芯片通过所述通信转换芯片转换信号，通过所述通讯接口电路和逆变器相互通信。

逆变器直流母线正极连接有总电阻R1，逆变器直流母线负极连接有总电阻R2，所述采样电路包括设置在逆变器直流母线正极和地之间的阻抗R1’、设置在逆变器直流母线负极和地之间的阻抗R2’，还包括设置在阻抗R1’和逆变器直流母线正极总电阻R1间的继电器S1、设置在阻抗R2’和逆变器直流母线负极总电阻间R2的继电器S2。

所述通讯接口电路为RS485接口电路。

所述信号处理芯片外扩有电可擦可编程只读存储器。

本实用新型的光伏逆变器用直流母线在线式对地阻抗检测装置，通过对直流母线与地之间的阻抗进行在线采样，当逆变器输入的直流母线对地电阻在设定值以下，该模块应能及时作出反应，逆变器停止运行，并且显示故障内容及电阻值，防止更大的事故发生，从而达到对逆变器的保护。控制程序应用前已写入模块内的信号处理芯片(DSP)中，在进行检测时独立进行计算，与逆变器主程序无干扰，进行判断后将所需数据与信号与逆变器主程序进行通信。

本实用新型的光伏逆变器用直流母线在线式对地阻抗检测装置符合国内、国际标准，并且是目前国内较为先进的。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的工作原理图；

图3为本实用新型的采样电路的原理图；

图4为本实用新型的采样电路的电阻电压分压采样示意图。

具体实施方式

如图1至图4所示，本实用新型的一种光伏逆变器用直流母线在线式对地阻抗检测装置1，固定在逆变器内部，光伏组件4的直流母线正极、直流母线负极和检测装置1相连，逆变器输入侧直流电压输入处连接直流电压到检测装置1输入，将检测装置1内接地端接到逆变器内机壳接地端。逆变器内部电源3为检测装置1提供运行电源，运行电源为24V，逆变器中央处理芯片2发出指令，检测装置1开始工作，检测装置1得到测量结果后将数据传输给逆变器中央处理芯片2，逆变器中央处理芯片2对数据进行判断，如果直流母线对地电阻值偏低，则逆变器采取相应的动作。本实用新型的光伏逆变器用直流母线在线式对地阻抗检测装置1，包括采样电路11、信号处理芯片12、通信转换芯片13、通讯接口电路14；采样电路11对直流母线与地之间的阻抗进行采样，把采样结果输送给信号处理芯片12；信号处理芯片12对采样电路的结果进行处理并控制采样电路11；信号处理芯片12通过通信转换芯片13转换信号，通过通讯接口电路14和逆变器通信接口进行连接。所述通讯接口电路13为RS485接口电路。

还有程序烧写端口14，程序烧写端口14设置在电路板的正表面，方便随时更改程序。信号处理芯片12外扩有一电可擦可编程只读存储器(EEPROM)16,可以存储大量数据。

如图3所示的采样电路11，采样电路11包括设置在直流母线正极(PV+)和地之间的阻抗R1’、设置在直流母线负极(PV-)和地之间的阻抗R2’，还包括设置在阻抗R1’和直流母线正极总电阻R1间的继电器S1，和设置在阻抗R2’和直流母线负极总电阻R2间的继电器S2。

R1’、R2’为待测电阻，此电阻为直流母线与地之间的阻抗，并非实际电阻。R1、R2为装置内的测量电阻，R1为直流母线正极电阻总电阻，R2为直流母线负极电阻总电阻。S1、S2为装置内两个继电器，是由信号处理芯片12控制。开始测量，首先同时闭合S1、S2，得到R1和R2的两端电压V1’和V2’,然后断开S1与S2，设V＝V1’+V2’，V为直流母线正极与负极之间的电压。

根据

$\frac{V}{{R1}^{\text{'}}\left|\right|R1+{R2}^{\text{'}}\left|\right|R2}=\frac{{V1}^{\text{'}}}{{R1}^{\text{'}}\left|\right|R1}$ 与 $\frac{V}{{R1}^{\text{'}}\left|\right|R1+{R2}^{\text{'}}\left|\right|R2}=\frac{{V2}^{\text{'}}}{{R2}^{\text{'}}\left|\right|R2}$

得出

其次闭合S1，S2不动作，得到R1的两端电压V1。

根据

$\frac{V}{{R1}^{\text{'}}\left|\right|R1+{R2}^{\text{'}}}=\frac{V1}{{R1}^{\text{'}}\left|\right|R1}$ 得出 $V1=V\frac{{R1}^{\text{'}}R1}{{R1}^{\text{'}}R1+{R1}^{\text{'}}{R2}^{\text{'}}+R1{R2}^{\text{'}}}$

再其次闭合S2，S21不动作，得到R2的两端电压V2

$\frac{V}{{R1}^{\text{'}}+{R2}^{\text{'}}\left|\right|R2}=\frac{V2}{{R2}^{\text{'}}\left|\right|R2}$ 得出 $V2=V\frac{{R2}^{\text{'}}R2}{{R1}^{\text{'}}R2+{R1}^{\text{'}}R2+{R1}^{\text{'}}R2}$

令R1＝R2，将得到的V1’、V2’、V1、V2进行数学运算得出得出R1’R2’与R1、R2之间的关系：

$\frac{V-(V1+V2)}{V1}=\frac{{R2}^{\text{'}}}{R1}$ 得出 ${R2}^{\text{'}}=R1\frac{({V1}^{\text{'}}+{V2}^{\text{'}})-(V1+V2)}{V1}$

$\frac{V-(V_1+V_2)}{V_2}=\frac{{R_1}^{\text{'}}}{R_2}$ 得出 ${R1}^{\text{'}}=R2\frac{({V_1}^{\text{'}}+{V_2}^{\text{'}})-(V1+V2)}{V1}$

在光伏逆变器用直流母线在线式对地阻抗检测装置中，V1’+V2’为已知值,R1、R2为固定值电阻，阻值确定。只需测量出V1与V2值就可得到所要测量的阻抗值。

根据实际情况，将R1与R2分别化成数个电阻串联的形式，对其中的一些电阻进行电压采样，得到R1与R2上对应的分压。对串联成R1与R2的电阻数量可根据不同系统的要求而确定，划分越细得出的结果越精确。但是划分数量过多，信号处理芯片12的运行会耗损相应的功率。对于系统运行有一定影响。

$\frac{V_1}{V{S}_1}=\frac{R_1}{R_1-R_{11}}$ 得出 $V1=R1\frac{\mathrm{VS}1}{R1-R11}$

$\frac{V_2}{V{S}_2}=\frac{R_2}{R_2-R_{21}}$ 得出 $V2=R2\frac{\mathrm{VS}2}{R2-R21}$

具体计算编写成信号处理的程序，写入信号处理芯片12。根据逻辑顺序与总体程序共同构成软件整体，使系统正常运行。

光伏逆变器用直流母线在线式对地阻抗检测装置1用信号处理芯片12，将所得到的监测结果进行处理，可用具体电阻值的数据进行通信，也可以用电阻值判断后的结果进行通信。而且这两种信号处理结果不存在通信冲突，可同时应用。

Claims (4)

1.光伏逆变器用直流母线在线式对地阻抗检测装置，其特征在于，包括采样电路、信号处理芯片、通信转换芯片、通讯接口电路；所述采样电路对逆变器直流母线与地之间的阻抗进行采样，把采样结果输送给所述信号处理芯片；所述信号处理芯片对所述采样电路的结果进行处理并控制所述采样电路；所述信号处理芯片通过所述通信转换芯片转换信号，通过所述通讯接口电路和逆变器相互通信。

2.根据权利要求1所述的光伏逆变器用直流母线在线式对地阻抗检测装置，其特征在于，逆变器直流母线正极连接有总电阻R1，逆变器直流母线负极连接有总电阻R2，所述采样电路包括设置在逆变器直流母线正极和地之间的阻抗R1’、设置在逆变器直流母线负极和地之间的阻抗R2’，还包括设置在阻抗R1’和逆变器直流母线正极总电阻R1间的继电器S1、设置在阻抗R2’和逆变器直流母线负极总电阻间R2的继电器S2。

3.根据权利要求1所述的光伏逆变器用直流母线在线式对地阻抗检测装置，其特征在于，所述通讯接口电路为RS485接口电路。

4.根据权利要求1所述的光伏逆变器用直流母线在线式对地阻抗检测装置，其特征在于，所述信号处理芯片外扩有电可擦可编程只读存储器。