CN218630023U - Dc/dc模块的故障检测设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种DC/DC模块的故障检测设备。其中，该设备包括：信号采集电路，所述信号采集电路与DC/DC模块连接，用于在接收到控制信号的情况下，采集所述DC/DC模块在弱电回路中的电压信号；调理电路，所述调理电路与所述信号采集电路连接，用于对所述电压信号进行调理；控制器，所述控制器分别与所述调理电路和所述信号采集电路连接，用于在向所述信号采集电路发送所述控制信号之后，根据所述调理电路的调理结果确定所述DC/DC模块的故障状态。通过本申请，可以在弱电环境下检测DC/DC模块的对地阻抗，及时发现故障并避免因对地短路造成的元件烧坏，可以解决DC/DC模块存在安全隐患的技术问题。

Description

DC/DC模块的故障检测设备

技术领域

本申请涉及故障检测技术领域，具体而言，涉及一种DC/DC模块的故障检测设备。

背景技术

DC/DC是光伏发电系统中重要的能量转换装置，它可以提高光伏发电的转换效率，降低光伏发电的成本。在实际应用中，光伏电压通过DC/DC进行寻优，使得光伏板能实现最大输出功率，DC/DC升压后将电能存储在直流母线中，之后母线存储的电能通过DC/AC(双向，可逆变也可整流)将直流电逆变为交流电馈入电网。

但DC/DC的母线电压无法维持在一个稳定值，需要DC/AC进行稳压。因此，在实际上电操作过程中，需要DC/AC先将母线稳定在一个稳定值，DC/DC才能输入光伏电压进行寻优。如附图1(C1、C2为电容、U1、U2为IGBT/MOS、L1为电感、D1、D2为二极管)所示，在目前的DC/DC电路拓扑中，PV-与DC-是连接在一起的，当母线已经稳定后，若接入的光伏PV-对地短路，此时由于DC-与PV-同属一个网络，也会造成DC-对地短路，进而造成元件烧坏，存在安全隐患，但现有电路中的绝缘阻抗检测电路只能在DC/DC模块接入强电时才能检测，无法解决上述问题。

针对上述DC/DC模块存在安全隐患的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本申请实施例中提供一种DC/DC模块的故障检测设备，以解决DC/DC模块存在安全隐患的技术问题。

为解决上述技术问题，根据本申请实施例的一个方面，提供了一种DC/DC模块的故障检测设备，包括：信号采集电路，所述信号采集电路与DC/DC模块连接，用于在接收到控制信号的情况下，采集所述DC/DC模块在弱电回路中的电压信号；调理电路，所述调理电路与所述信号采集电路连接，用于对所述电压信号进行调理；控制器，所述控制器分别与所述调理电路和所述信号采集电路连接，用于在向所述信号采集电路发送所述控制信号之后，根据所述调理电路的调理结果确定所述DC/DC模块的故障状态。

可选地，所述设备还包括：故障灯指示电路，所述故障灯指示电路与所述控制器连接，用于对所述DC/DC模块的故障状态进行提示。

可选地，所述故障灯指示电路包括：第九电阻，所述第九电阻的一端与所述控制器连接；发光二极管，所述发光二极管与所述第九电阻的另一端连接，用于在所述DC/DC模块发生故障的情况下点亮。

可选地，所述调理电路包括：电压跟随电路，所述电压跟随电路的一端与所述信号采集电路连接；滤波电路，所述滤波电路的一端与所述电压跟随电路的另一端连接，所述滤波电路的另一端与所述控制器连接，用于对所述电压信号进行滤波。

可选地，所述电压跟随电路包括：第五电阻，所述第五电阻的一端与所述信号采集电路连接；第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第五电阻的另一端连接，所述第六电阻的另一端接地；第一电容，所述第一电容的一端与所述第五电阻的另一端连接，所述第一电容的另一端接地；电压跟随器，所述电压跟随器的正极输入端与所述第五电阻的另一端连接，所述电压跟随器的输出端分别与所述电压跟随器的负极输入端和所述滤波电路连接。

可选地，所述调理电路包括：电压比较电路，所述电压比较电路的一端与所述信号采集电路连接，所述电压比较电路用于将所述电压信号与参考信号进行对比；滤波电路，所述滤波电路的一端与所述电压比较电路的另一端连接，所述滤波电路的另一端与所述控制器连接，用于对所述电压比较电路的比较结果进行滤波。

可选地，所述电压比较电路包括：第十一电阻，所述十一电阻的一端与所述信号采集电路连接；第四电容，所述第四电容的一端接地；第十电阻和第三电容，所述第十电阻的一端与所述第三电容的一端共地；第十二电阻，所述第十二电阻的一端与电源连接；电压比较器，所述电压比较器的正极输入端分别与所述第十电阻的另一端、所述第三电容的另一端以及所述参考信号的输入端连接，所述电压比较器的负极输入端分别与所述十一电阻的另一端和所述第四电容的另一端连接，所述电压比较器的输出端分别与所述第十二电阻的另一端和所述滤波电路连接。

可选地，所述滤波电路包括：第八电阻，所述第八电阻的一端与电压跟随电路或电压比较电路连接，所述第八电阻的另一端与所述控制器连接；第二电容，所述第二电容的一端接地，所述第二电容的另一端与所述第八电阻的另一端连接。

可选地，所述信号采集电路包括：信号处理电路，所述信号处理电路的一端与所述控制器连接，用于传输所述控制信号；第七电阻，所述第七电阻一端与所述DC/DC模块的第一检测端连接，所述第七电阻另一端与所述DC/DC模块的第二检测端连接；第三电阻，所述第三电阻的一端与电源连接；第四电阻，所述第四电阻的一端接地，所述第四电阻的另一端与所述调理电路连接；继电器，所述继电器的控制端与所述信号处理电路的另一端连接，用于在接收到所述控制信号的情况下，导通所述第一检测端与所述第三电阻的另一端、所述第二检测端与所述第四电阻的另一端。

应用本申请的技术方案，控制器向所述信号采集电路发送所述控制信号，信号采集电路按照控制信号的指示采集所述DC/DC模块在弱电回路中的电压信号，调理电路对所述电压信号进行调理后发送调理结果给控制器，控制器根据调理结果确定所述DC/DC模块的故障状态，从而可以在弱电环境下检测DC/DC模块的对地阻抗，及时发现故障并避免因对地短路造成的元件烧坏，可以解决DC/DC模块存在安全隐患的技术问题。

附图说明

图1是相关技术中的一种可选的DC/DC电路拓扑的示意图；

图2是根据本申请实施例的DC/DC模块的故障检测设备的示意图；

图3是根据本申请实施例的DC/DC模块的故障检测设备的示意图；

图4是根据本申请实施例的DC/DC模块的故障检测设备的示意图；

图5是根据本申请实施例的DC/DC模块的故障检测设备的示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本申请实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述某些技术特征，但这些技术特征不应限于这些术语。这些术语仅用来将这些技术特征区分开。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者装置中还存在另外的相同要素。

实施例1

图2是根据本申请实施例的DC/DC模块的故障检测设备的示意图，如图2所示，包括：

信号采集电路11，所述信号采集电路与DC/DC模块连接，用于在接收到控制信号的情况下，采集所述DC/DC模块在弱电回路中的电压信号。

上述信号采集电路包括：信号处理电路(包括第一电阻R1、第二电阻R2、三极管Q1、二极管D1)，所述信号处理电路的一端与所述控制器连接，用于传输所述控制信号；第七电阻R7，所述第七电阻一端与所述DC/DC模块的第一检测端PE连接，所述第七电阻另一端与所述DC/DC模块的第二检测端PV+/PV-连接；第三电阻R3，所述第三电阻的一端与电源连接；第四电阻R4，所述第四电阻的一端接地，所述第四电阻的另一端与所述调理电路连接；继电器J1，所述继电器的控制端与所述信号处理电路的另一端连接，用于在接收到所述控制信号的情况下，导通所述第一检测端与所述第三电阻的另一端、所述第二检测端与所述第四电阻的另一端。

调理电路12，所述调理电路与所述信号采集电路连接，用于对所述电压信号进行调理。调理电路的组成包括但不限于如下两种技术方案，参见图2和图4：

其一是，所述调理电路包括：电压跟随电路，所述电压跟随电路的一端与所述信号采集电路连接；滤波电路，所述滤波电路的一端与所述电压跟随电路的另一端连接，所述滤波电路的另一端与所述控制器连接，用于对所述电压信号进行滤波。

上述电压跟随电路包括：第五电阻R5，所述第五电阻的一端与所述信号采集电路连接；第六电阻R6，所述第六电阻的一端与所述第五电阻的另一端连接，所述第六电阻的另一端接地；第一电容C1，所述第一电容的一端与所述第五电阻的另一端连接，所述第一电容的另一端接地；电压跟随器，所述电压跟随器的正极输入端与所述第五电阻的另一端连接，所述电压跟随器的输出端分别与所述电压跟随器的负极输入端和所述滤波电路连接。

上述滤波电路包括：第八电阻R8，所述第八电阻的一端与电压跟随电路或电压比较电路连接，所述第八电阻的另一端与所述控制器连接；第二电容C2，所述第二电容的一端接地，所述第二电容的另一端与所述第八电阻的另一端连接。

其二是，所述调理电路包括：电压比较电路，所述电压比较电路的一端与所述信号采集电路连接，所述电压比较电路用于将所述电压信号与参考信号进行对比；滤波电路，所述滤波电路的一端与所述电压比较电路的另一端连接，所述滤波电路的另一端与所述控制器连接，用于对所述电压比较电路的比较结果进行滤波。

上述电压比较电路包括：第十一电阻R11，所述十一电阻的一端与所述信号采集电路连接；第四电容C4，所述第四电容的一端接地；第十电阻R10和第三电容C3，所述第十电阻的一端与所述第三电容的一端共地；第十二电阻R12，所述第十二电阻的一端与电源连接；电压比较器，所述电压比较器的正极输入端分别与所述第十电阻的另一端、所述第三电容的另一端以及所述参考信号的输入端连接，所述电压比较器的负极输入端分别与所述十一电阻的另一端和所述第四电容的另一端连接，所述电压比较器的输出端分别与所述第十二电阻的另一端和所述滤波电路连接。

上述滤波电路与前述实施例相同。

控制器13(可以为DSP)，所述控制器分别与所述调理电路和所述信号采集电路连接，用于在向所述信号采集电路发送所述控制信号之后，根据所述调理电路的调理结果确定所述DC/DC模块的故障状态。

可选地，故障检测设备还可包括：故障灯指示电路14，所述故障灯指示电路与所述控制器连接，用于对所述DC/DC模块的故障状态进行提示。

上述故障灯指示电路包括：第九电阻R9，所述第九电阻的一端与所述控制器的LED端口连接；发光二极管D2，所述发光二极管与所述第九电阻的另一端连接，用于在所述DC/DC模块发生故障的情况下点亮。

通过上述技术方案，控制器向所述信号采集电路发送所述控制信号，信号采集电路按照控制信号的指示采集所述DC/DC模块在弱电回路中的电压信号，调理电路对所述电压信号进行调理后发送调理结果给控制器，控制器根据调理结果确定所述DC/DC模块的故障状态，从而可以在弱电环境下检测DC/DC模块的对地阻抗，及时发现故障并避免因对地短路造成的元件烧坏，可以解决DC/DC模块存在安全隐患的技术问题。

实施例2

本申请在DC/DC处于待机状态时检测光伏正负对地阻抗，通过将光伏对地假想为一个电阻，使其串联在弱电回路中，通过检测电压值反推光伏对地阻抗，当对地阻抗不满足安全要求时，故障灯进行报警。从而指示操作人员不得再进行强电输入，解决了DC/DC模块在母线电压稳定后，接入光伏负端对地短路的光伏装置带来的安全问题，保障了系统安全运行。作为一种可选的实施例，下文结合图2至图5进一步详述本申请的技术方案。

如图2所示，RLY为DSP发出的控制信号，R1、R2为控制信号的分压电阻；Q1为三极管，导通时可控制继电器J1的线圈得电，D1为二极管，用于在Q1关断时为继电器J1的线圈续流，防止关断时的冲击电压损坏二极管与电源，Rx为PV+/PV-对地阻抗(待检测)，R7为绝缘阻抗电路中的电阻，阻值已知；R3、R4为分压电阻，24V为弱电电源，U4为被检测点电压，R5、R6、C1与运放组成了电压跟随器电路，将采集到的电压送入滤波电路(R8、C2组成)，最后将数据传递给DSP，D2与R9组成故障灯指示电路。

参见附图2所示，为本申请提供的一种弱电阻抗检测装置，在整个系统处于待机状态(只有弱电)时，对PV+/PV-对地进行阻抗检测，本申请的方案与绝缘阻抗电路不同，绝缘阻抗电路只有在系统有强电时才能开始检测，本申请在弱电状态下便可实现阻抗检测。具体检测原理如下：

当系统待机状态时，DSP控制RLY输出高电平信号，此时该电压信号通过分压电阻R1、R2输入到Q1的门极，控制Q1导通，Q1导通后，将继电器J1线圈的2端电平拉低到地。此时，继电器J1线圈得电，继电器开关吸合，将PV+/PV-与PE接入弱电回路中。图3所示为继电器开关闭合后的电路，采集R4两端电压U4，将采集到的电压信号送入调理电路，之后电压信号被滤波后送入DSP中进行处理。DSP根据电压U4可得到弱电回路中的电流，又R3、R4、R7的阻值已知，可得到

DSP计算出Rx后与光伏对地阻抗的阈值(阈值R＝U_max，pv/30mA,U_max，pv是光伏方阵最大输出电压)进行比较，若Rx>R＝U_max，pv/30mA，则光伏对地阻抗满足要求，DSP控制RLY输出低电平，三极管Q1关断，继电器J1断开，光伏对地阻抗与弱电电源断开；若Rx<＝R＝U_max，pv/30mA，则光伏对地阻抗值不满足要求，DSP控制LED引脚输出低电平，发光二极管D2点亮进行故障指示。

本申请提出的电路在DC/DC处于待机状态时检测光伏正负极对地阻抗，在检测出光伏对地阻抗不满足要求时，可进行故障指示，指示操作人员此时不能输入强电，从而避免了对地短路的光伏装置接入系统造成短路，保障了系统安全运行。同时本申请提出的电路设计简单容易实现，成本低。

实施例3

如图4所示，将电压跟随器电路改为比较器电路，其他元件不变。具体检测原理如下：当系统待机状态时，DSP控制RLY输出高电平信号，此时该电压信号通过分压电阻R1、R2输入到Q1的门极，控制Q1导通，Q1导通后，将继电器J1线圈的2端电平拉低到地。此时，继电器J1线圈得电，继电器开关吸合，将PV+/PV-与PE接入弱电回路中。图5所示为继电器开关闭合后的电路，采集R4两端电压U4，将采集到的电压信号送入比较器，REF为Rx＝光伏对地的阈值电阻时串入弱电回路中对应的R4两端电压值，若采集到的电压信号U4<REF，则光伏对地阻抗满足要求，DSP控制RLY输出低电平，三极管Q1关断，继电器J1断开，光伏对地阻抗与弱电电源断开；若采集到的电压信号U4>REF,则光伏对地阻抗值不满足要求，比较器输出低电平，DSP收到比较器输出的低电平信号后，控制LED引脚输出低电平，发光二极管D2点亮进行故障指示。本实施例相比前述实施例而言，指示故障的速度更快。

本申请提出的电路在DC/DC处于待机状态时检测光伏正负极对地阻抗，在检测出光伏对地阻抗不满足要求时，可进行故障指示，指示操作人员此时不能输入强电，从而避免了对地短路的光伏装置接入系统造成短路，保障了系统安全运行。同时本申请提出的电路设计简单容易实现，成本低。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种DC/DC模块的故障检测设备，其特征在于，所述故障检测设备包括：

信号采集电路，所述信号采集电路与DC/DC模块连接，用于在接收到控制信号的情况下，采集所述DC/DC模块在弱电回路中的电压信号；

调理电路，所述调理电路与所述信号采集电路连接，用于对所述电压信号进行调理；

控制器，所述控制器分别与所述调理电路和所述信号采集电路连接，用于在向所述信号采集电路发送所述控制信号之后，根据所述调理电路的调理结果确定所述DC/DC模块的故障状态。

2.根据权利要求1所述的故障检测设备，其特征在于，所述故障检测设备还包括：

故障灯指示电路，所述故障灯指示电路与所述控制器连接，用于对所述DC/DC模块的故障状态进行提示。

3.根据权利要求2所述的故障检测设备，其特征在于，所述故障灯指示电路包括：

第九电阻，所述第九电阻的一端与所述控制器连接；

发光二极管，所述发光二极管与所述第九电阻的另一端连接，用于在所述DC/DC模块发生故障的情况下点亮。

4.根据权利要求1所述的故障检测设备，其特征在于，所述调理电路包括：

电压跟随电路，所述电压跟随电路的一端与所述信号采集电路连接；

滤波电路，所述滤波电路的一端与所述电压跟随电路的另一端连接，所述滤波电路的另一端与所述控制器连接，用于对所述电压信号进行滤波。

5.根据权利要求4所述的故障检测设备，其特征在于，所述电压跟随电路包括：

第五电阻，所述第五电阻的一端与所述信号采集电路连接；

第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第五电阻的另一端连接，所述第六电阻的另一端接地；

第一电容，所述第一电容的一端与所述第五电阻的另一端连接，所述第一电容的另一端接地；

电压跟随器，所述电压跟随器的正极输入端与所述第五电阻的另一端连接，所述电压跟随器的输出端分别与所述电压跟随器的负极输入端和所述滤波电路连接。

6.根据权利要求1所述的故障检测设备，其特征在于，所述调理电路包括：

电压比较电路，所述电压比较电路的一端与所述信号采集电路连接，所述电压比较电路用于将所述电压信号与参考信号进行对比；

滤波电路，所述滤波电路的一端与所述电压比较电路的另一端连接，所述滤波电路的另一端与所述控制器连接，用于对所述电压比较电路的比较结果进行滤波。

7.根据权利要求6所述的故障检测设备，其特征在于，所述电压比较电路包括：

第十一电阻，所述十一电阻的一端与所述信号采集电路连接；

第四电容，所述第四电容的一端接地；

第十电阻和第三电容，所述第十电阻的一端与所述第三电容的一端共地；

第十二电阻，所述第十二电阻的一端与电源连接；

电压比较器，所述电压比较器的正极输入端分别与所述第十电阻的另一端、所述第三电容的另一端以及所述参考信号的输入端连接，所述电压比较器的负极输入端分别与所述十一电阻的另一端和所述第四电容的另一端连接，所述电压比较器的输出端分别与所述第十二电阻的另一端和所述滤波电路连接。

8.根据权利要求4或6所述的故障检测设备，其特征在于，所述滤波电路包括：

第八电阻，所述第八电阻的一端与电压跟随电路或电压比较电路连接，所述第八电阻的另一端与所述控制器连接；

第二电容，所述第二电容的一端接地，所述第二电容的另一端与所述第八电阻的另一端连接。

9.根据权利要求1至7中任意一项所述的故障检测设备，其特征在于，所述信号采集电路包括：

信号处理电路，所述信号处理电路的一端与所述控制器连接，用于传输所述控制信号；

第七电阻，所述第七电阻一端与所述DC/DC模块的第一检测端连接，所述第七电阻另一端与所述DC/DC模块的第二检测端连接；

第三电阻，所述第三电阻的一端与电源连接；

第四电阻，所述第四电阻的一端接地，所述第四电阻的另一端与所述调理电路连接；

继电器，所述继电器的控制端与所述信号处理电路的另一端连接，用于在接收到所述控制信号的情况下，导通所述第一检测端与所述第三电阻的另一端、所述第二检测端与所述第四电阻的另一端。

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