CN213547456U - 绝缘阻抗检测电路变流器及光伏离心机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了绝缘阻抗检测电路、变流器及光伏离心机，绝缘阻抗检测电路包括：接在待测直流母线正负极之间的阻抗检测模块，阻抗检测模块包括：并联设置的第一电阻桥和第二电阻桥，第一电阻桥通过采样电阻R1连接待测直流母线的正极，第二电阻桥通过采样电阻R2连接待测直流母线的负极，采样电阻R1和采样电阻R2均配置有用于采集电压值的电压采样芯片。本实用新型能实现绝缘阻抗值计算，具有成本低、精度高等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及绝缘阻抗检测技术领域，尤其涉及绝缘阻抗检测电路、变流器及光伏离心机。
背景技术
光伏绝缘阻抗是判断光伏组件电气绝缘性能的指标，动力电缆及其他绝缘材料老化甚至绝缘破损，使绝缘强度大大降低,会影响人员安全，影响低压电气的正常工作，检测光伏绝缘性能，对保证运维人员、电气设备正常工作具有重要意义。
目前主流的绝缘阻抗检测方法为不平衡电阻法，例如申请号为201610067090.5的实用新型专利，其通过直接采集母线正负极对地电压值，结合直流漏电电流传感器的输出值，计算支路接地电阻值，直接对直流母线的正负极对地电压值进行采样需要用到电压传感器，精度越高的电压传感器成本越大，实用性低，难以被广泛使用。
而且，即便是通过在阻抗检测电路中设计采样电阻，通过对采样电阻的电压进行检测来换算直流母线正负极对地电压，但由于不平衡的电阻阻值非常大，阻抗计算公式会对采样电压的误差放大几百倍，同时电压采样芯片自身存在一定的误差，一般需要通过软件进行采样修正，但是每个阻抗检测模块可能需要的修正值都不一样，现有电压采样芯片的修正方式是人为设置修正值，单独对采样芯片进行修正，灵活性差且修正难度大。
因此，如何设计成本低的绝缘阻抗检测电路是业界亟待解决的技术问题。
实用新型内容
为了解决现有技术中存在的缺陷，本实用新型提出绝缘阻抗检测电路、变流器及光伏离心机，该绝缘阻抗检测电路在待测直流母线正负极之间设置采样电阻，通过电压采样芯片对采样电阻的电压值进行采样实现绝缘阻抗值计算，电路成本低。
本实用新型采用的技术方案是，设计绝缘阻抗检测电路，包括：接在待测直流母线正负极之间的阻抗检测模块，阻抗检测模块包括：并联设置的第一电阻桥和第二电阻桥，第一电阻桥由串联连接的电阻R3和电阻R4构成，电阻R3和电阻R4之间的连接线接地，第二电阻桥由所述电阻R5、电阻R6以及分隔在电阻R5和电阻R6之间的开关S构成，电阻R5或者电阻R6通过开关S接地。
电阻R3和电阻R5均通过采样电阻R1连接待测直流母线的正极，电阻R4和电阻R6均通过采样电阻R2连接待测直流母线的负极，采样电阻R1和采样电阻R2均配置有用于采集电压值的电压采样芯片。
优选的，绝缘阻抗检测电路还包括：与待测直流母线并联设置的变流器直流母线、串联接在变流器直流母线的正极和地之间的正极校正电阻R7和开关S1、串联接在变流器直流母线的负极和地之间的负极校正电阻R8和开关S2。
其中，当开关S1接通、开关S2断开时，正极校正电阻串联在变流器直流母线的正极和地之间，正极校正电阻的阻值为变流器直流母线的实际正极对地阻抗值；当开关S1断开、开关S2接通时，负极校正电阻串联在变流器直流母线和负极和地之间，负极校正电阻的阻值为变流器直流母线的实际负极对地阻抗值。
优选的，变流器直流母线的正负极分别通过断路器S3连接待测直流母线；开关S1和/或开关S2接通时，断路器S3处于断开状态，且变流器直流母线上的母线电容放电。
优选的，阻抗检测模块设有与采样电阻R1连接的正接口和与采样电阻R2连接的负接口，正接口通过开关S4连接变流器直流母线的正极、通过开关S5连接待测直流母线的正极，负接口通过开关S6连接变流器直流母线的负极、通过开关S5连接待测直流母线的负极。
其中，开关S1和/或开关S2接通时，开关S4和开关S6接通、开关S5和开关S7断开；开关S1和开关S2均断开时，开关S4和开关S6断开、开关S5和开关S7接通。
在优选实施例中，电阻R3、电阻R4、电阻R5以及电阻R6的阻值相同。
本实用新型还提出了采用上述绝缘阻抗检测电路的变流器。
本实用新型还提出了具有上述变流器的光伏离心机，上述待测直流母线为光伏组件的直流母线。
与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：
1、在待测直流母线正负极之间设计采样电阻，每个采样电阻配置有成本更低的电压采样芯片，利用采集到的电压值换算母线正负极对地电压，电路成本低、实用性高；
2、阻抗检测模块的外部设计有校正电路，通过校正电路对电压采样芯片的采样精度进行校正，提高绝缘阻抗值的计算精度，减小阻抗计算值误差；
3、校正电路适用于不同的阻抗检测模块，阻抗检测模块可在计算待测直流母线的绝缘阻抗值之前自行进行校正，校正完成之后再采集采样电阻的电压值，灵活性高、适合被推广使用。
附图说明
下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中：
图1是本实用新型中阻抗检测模块的连接示意图；
图2是本实用新型中绝缘阻抗检测电路的连接示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提出的绝缘阻抗检测电路可以但不限于使用在变流器中，绝缘阻抗检测电路包括阻抗检测模块，利用阻抗检测模块对待测直流母线的绝缘阻抗值进行检测计算，阻抗检测模块可以作为一个独立模块连接于待测直流母线上，在优选实施例中，绝缘阻抗检测电路还包括设于阻抗检测模块外部的校正电路，阻抗检测模块通过校正电路与待测直流母线连接或者变流器直流母线连接，绝缘阻抗检测电路中的所有电阻的阻值均已知。
如图2所示，具体来说，阻抗检测模块接在待测直流母线正负极之间，阻抗检测模块包括：并联设置的第一电阻桥和第二电阻桥，第一电阻桥由串联连接的电阻R3和电阻R4构成，电阻R3和电阻R4之间的连接线接地，第二电阻桥由电阻R5、电阻R6以及分隔在电阻R5和电阻R6之间的开关S构成，电阻R5或者电阻R6通过开关S接地。为了便于绝缘阻抗值的计算，在优选实施例中，电阻R3、电阻R4、电阻R5以及电阻R6的阻值相同。
电阻R3和电阻R5均通过采样电阻R1连接待测直流母线的正极，电阻R4和电阻R6均通过采样电阻R2连接待测直流母线的负极，采样电阻R1和采样电阻R2均配置有电压采样芯片，第一电压采样芯片采集采样电阻R1两端的电压，第二电压采样芯片采集采样电阻R2两端的电压，电压采样芯片可选用光耦隔离芯片，其成本低且精度可控，阻抗检测模块根据开关S切换前后的两个采样电阻的电压值计算待测直流母线的绝缘阻抗值，绝缘阻抗值包含正极对地阻抗和负极对地阻抗，计算方式在后文中详细说明。
阻抗检测模块外部的校正电路包括：与待测直流母线并联设置的变流器直流母线、串联接在变流器直流母线的正极和地之间的正极校正电阻R7和开关S1、串联接在变流器直流母线的负极和地之间的负极校正电阻R8和开关S2。
变流器直流母线的正负极分别通过断路器S3连接待测直流母线，对电压采样芯片进行校正之前，先对变流器直流母线上的电容充电，充电完成后将断路器S3置于断开状态，变流器直流母线上的母线电容放电。校正过程中，阻抗检测模块根据开关S切换前后的两个采样电阻的电压值计算变流器直流母线的绝缘阻抗值，比较绝缘阻抗值和对应的校正电阻，并根据比较结果校正电压采样芯片，此处的校正是指校正电压采样芯片的AD值，即减小电压采样芯片的采样误差。
阻抗检测模块设有与采样电阻R1连接的正接口和与采样电阻R2连接的负接口，正接口通过开关S4连接变流器直流母线的正极、通过开关S5连接待测直流母线的正极，负接口通过开关S6连接变流器直流母线的负极、通过开关S5连接待测直流母线的负极，校正电路的工作状态如下。
当电压采样芯片进行校正时，开关S4和开关S6接通、开关S5和开关S7断开，然后接通开关S1、断开开关S2，正极校正电阻串联在变流器直流母线的正极和地之间，正极校正电阻的阻值为变流器直流母线的实际正极对地阻抗值，切换阻抗检测模块中的开关S，分别将电阻R5、电阻R6接地，阻抗检测模块根据开关S切换前后的两个采样电阻的电压值计算变流器直流母线的正极对地阻抗值，比较正极对地阻抗值与正极校正电阻，即比较计算的正极对地阻抗值与实际正极对地阻抗值，根据比较结果校正电压采样芯片。然后断开开关S1、接通开关S2时，负极校正电阻串联在变流器直流母线和负极和地之间，负极校正电阻的阻值为变流器直流母线的实际负极对地阻抗值，切换阻抗检测模块中的开关S，分别将电阻R5、电阻R6接地，阻抗检测模块根据开关S切换前后的两个采样电阻的电压值计算变流器直流母线的负极对地阻抗值，比较负极对地阻抗值与负极校正电阻，即比较计算的负极对地阻抗值与实际负极对地阻抗值，根据比较结果再次校正电压采样芯片。需要说明的是，两次校正的先后顺序可以调换，本实用新型对此不作限定。
当阻抗检测模块计算待测直流母线的绝缘阻抗值时，开关S4和开关S6断开、开关S5和开关S7接通，开关S1和开关S2也断开，切换阻抗检测模块中的开关S，分别将电阻R5、电阻R6接地，阻抗检测模块根据开关S切换前后的两个采样电阻的电压值计算待测直流母线的绝缘阻抗值。
上述绝缘阻抗检测电路的阻抗检测过程如下：
将阻抗检测模块接在待测直流母线的正负极之间，即开关S4和开关S6断开、开关S5和开关S7接通、开关S1和开关S2断开，采样电阻R1与待测直流母线的正极连接、采样电阻R2与待测直流母线的负极连接；
切换开关S，使得电阻R5和电阻R6中的一个接地，图2中开关S合至上侧时电阻R5接地、开关S合至下侧时电阻R6接地；
检测采样电阻R1和采样电阻R2的电压值，根据电压值计算待测直流母线的正对地电压V正对地1和负对地电压V负对地1；
切换开关S，使得电阻R5和电阻R6中的另一个接地；
检测采样电阻R1和采样电阻R2的电压值，根据电压值计算待测直流母线的正对地电压V正对地2和负对地电压V负对地2；
根据V正对地1、V负对地1、V正对地2以及V负对地2计算待测直流母线的绝缘阻抗值。
下文以V正对地1和V负对地1对应电阻R5接地时、V正对地2和V负对地2对应电阻R6接地为例，对检测流程中的具体计算方式进行说明。
根据电压值计算待测直流母线的正对地电压V正对地1和负对地电压V负对地1的计算公式为
、
。根据电压值计算待测直流母线的正对地电压V正对地2和负对地电压V负对地2的计算公式为
、
；VR1为电阻R5接地时采样电阻R1的电压值，VR1 ’为电阻R6接地时采样电阻R1的电压值，VR2为电阻R5接地时采样电阻R2的电压值，VR2 ’为电阻R6接地时采样电阻R2的电压值。
需要说明的是，在校正过程中，待测直流母线与阻抗检测模块之间断开，变流器直流母线作为待测直流母线与阻抗检测模块连接，其后开关S的切换及绝缘阻抗值计算过程与上文完全相同。
较优的，对待测直流母线进行检测之前，先对电压采样芯片进行校正，校正完成之后再将阻抗检测模块接在待测直流母线的正负极之间，校正过程在上文已详细说明，在此不在赘述。进一步的，校正过程中闭合开关S4和开关S6、断开开关S5和开关S7之后，阻抗检测板先对变流器直流母线的绝缘阻抗值进行检测计算，只判断变流器绝缘阻抗性能，不考虑计算的阻抗值精度，如果绝缘阻抗值与对应的校正电阻之间的差值超过设定阻抗误差值，则向外发出绝缘阻抗故障的报警信号，校正流程停止。其中，设定阻抗误差值可以根据实际情况通过人为输入设定。
本实用新型还提出了具有上述变流器的光伏离心机，待测直流母线为光伏组件的直流母线，通过阻抗检测模块检测并计算光伏组件的绝缘阻抗值。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.绝缘阻抗检测电路，包括：接在待测直流母线正负极之间的阻抗检测模块，所述阻抗检测模块包括：并联设置的第一电阻桥和第二电阻桥，所述第一电阻桥由串联连接的电阻R3和电阻R4构成，电阻R3和电阻R4之间的连接线接地，所述第二电阻桥由所述电阻R5、电阻R6以及分隔在所述电阻R5和所述电阻R6之间的开关S构成，所述电阻R5或者电阻R6通过所述开关S接地；
其特征在于，所述电阻R3和所述电阻R5均通过采样电阻R1连接所述待测直流母线的正极，所述电阻R4和所述电阻R6均通过采样电阻R2连接所述待测直流母线的负极，所述采样电阻R1和所述采样电阻R2均配置有用于采集电压值的电压采样芯片。
2.根据权利要求1所述的绝缘阻抗检测电路，其特征在于，还包括：与所述待测直流母线并联设置的变流器直流母线、串联接在所述变流器直流母线的正极和地之间的正极校正电阻R7和开关S1、串联接在所述变流器直流母线的负极和地之间的负极校正电阻R8和开关S2。
3.根据权利要求2所述的绝缘阻抗检测电路，其特征在于，
当所述开关S1接通、所述开关S2断开时，所述正极校正电阻串联在所述变流器直流母线的正极和地之间，所述正极校正电阻的阻值为所述变流器直流母线的实际正极对地阻抗值；
当所述开关S1断开、所述开关S2接通时，所述负极校正电阻串联在所述变流器直流母线和负极和地之间，所述负极校正电阻的阻值为所述变流器直流母线的实际负极对地阻抗值。
4.根据权利要求2所述的绝缘阻抗检测电路，其特征在于，所述变流器直流母线的正负极分别通过断路器S3连接所述待测直流母线；
所述开关S1和/或所述开关S2接通时，所述断路器S3处于断开状态，且所述变流器直流母线上的母线电容放电。
5.根据权利要求2所述的绝缘阻抗检测电路，其特征在于，所述阻抗检测模块设有与所述采样电阻R1连接的正接口和与所述采样电阻R2连接的负接口，所述正接口通过开关S4连接所述变流器直流母线的正极、通过开关S5连接待测直流母线的正极，所述负接口通过开关S6连接所述变流器直流母线的负极、通过开关S5连接待测直流母线的负极；
所述开关S1和/或所述开关S2接通时，所述开关S4和所述开关S6接通、所述开关S5和所述开关S7断开；
所述开关S1和所述开关S2均断开时，所述开关S4和所述开关S6断开、所述开关S5和所述开关S7接通。
6.根据权利要求1至5任一项所述的绝缘阻抗检测电路，其特征在于，所述电阻R3、电阻R4、电阻R5以及电阻R6的阻值相同。
7.变流器，其特征在于，所述变流器采用权利要求1至6任一项所述的绝缘阻抗检测电路。
8.光伏离心机，其特征在于，所述光伏离心机具有权利要求7所述的变流器，所述待测直流母线为光伏组件的直流母线。
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| CN202022761774.XU CN213547456U (zh) | 2020-11-25 | 2020-11-25 | 绝缘阻抗检测电路变流器及光伏离心机 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117538713A (zh) * | 2024-01-10 | 2024-02-09 | 京清数电(北京)技术有限公司 | 储能变流器及其绝缘检测电路、检测方法、装置和介质 |
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2020
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| CN117538713A (zh) * | 2024-01-10 | 2024-02-09 | 京清数电(北京)技术有限公司 | 储能变流器及其绝缘检测电路、检测方法、装置和介质 |
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