CN104034978A - 直流充换电站绝缘检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流充换电站绝缘检测装置，其特征在于：包括用于串接在充换电站直流系统的正负极母线之间的上平衡支路和下平衡支路，上、下平衡支路上分别并联有对应的上、下非平衡支路，上、下平衡支路及上、下非平衡支路上串接有对应的平衡电路或非平衡电路，且每个支路上均串接有一个对应的控制开关；上、下平衡支路之间的连接点用于与地连接；该装置还包括用于检测正、负极母线对地电压的数据检测处理单元。本发明的直流充换电站绝缘检测装置采用平衡电路与不平衡线路互相切换的方法，将检测装置接入直流系统进行监测，通过绝缘漏电流检测，确保了系统的安全，防止了人为触电危险及减少了系统故障发生的概率。

Description

直流充换电站绝缘检测装置

技术领域

本发明属于电动汽车换电附属设备领域,具体涉及一种直流充换电站绝缘检测装置。

背景技术

直流充换电站绝缘检测装置是一种适用于电动汽车充换电站系统的绝缘检测装置，由于车载装置安装有绝缘检测功能，只能检测电动车绝缘情况，对于充换电站系统要求是绝缘检测装置要能够在电动车绝缘检测启动时不能启动充换电站的绝缘检测，同时具有电压电流采集功能。传统的绝缘检测装置体积大，并且没有与电动车绝缘检测系统配合的功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种直流充换电站绝缘检测装置，具有体积小、功能模块化、检测精度高、操作方便的特点。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种直流充换电站绝缘检测装置，包括用于串接在充换电站直流系统的正负极母线之间的上平衡支路和下平衡支路，所述上、下平衡支路上分别并联有对应的上、下非平衡支路，上、下平衡支路及上、下非平衡支路上串接有对应的平衡电路或非平衡电路，且每个支路上均串接有一个对应的控制开关；上、下平衡支路之间的连接点用于与地连接；该装置还包括用于检测正、负极母线对地电压的数据检测处理单元。

所述数据检测处理单元包括顺次连接的运算放大电路、A/D转换电路、数字隔离电路和处理器。

所述处理器上还连接有CAN通讯电路。

所述上、下平衡支路之间的连接点通过接地控制开关与地连接。

所述控制开关与接地控制开关均为光继电器。

所述上、下平衡支路中分别串接有一个分压电阻电路。

所述平衡电路及非平衡支路均由对应个数的电阻连接构成。

本发明的直流充换电站绝缘检测装置采用上、下平衡支路与上、下非平衡支路相结合，采用平衡电路与不平衡线路互相切换的方法，将检测装置接入直流系统进行监测，通过绝缘漏电流检测，确保了系统的安全，防止了人为触电危险及减少了系统故障发生的概率；另外，与电动车绝缘检测系统相互配合，确保了电动车充电过程中整个直流系统包括车体在内的绝缘安全。

采用光继电器方式将检测装置接入直流母线系统；通讯电路采用更加可靠的集成电源隔离、信号隔离、收发控制的高集成度通讯芯片。

附图说明

图1为本发明直流充换电站绝缘检测装置的连接原理图；

图2为本发明实施例的电路原理图；

图3为平衡电路的电路图；

图4为非平衡电路的电路图；

图5为本发明第二种实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。

如图1和图2所示为本发明直流充换电站绝缘检测装置实施例的结构原理图，由图可知，该装置包括用于串接在充换电站直流系统的正负极母线之间的上平衡支路和下平衡支路，上、下平衡支路上分别并联有对应的上、下非平衡支路，上、下平衡支路及上、下非平衡支路上串接有对应的平衡电路或非平衡电路，且每个支路上均串接有一个对应的控制开关；上、下平衡支路之间的连接点用于与地连接；该装置还包括用于检测正、负极母线对地电压的数据检测处理单元。

本实施例的数据检测处理单元包括顺次连接的运算放大电路、A/D转换电路、数字隔离电路和处理器；为便于与系统后台通讯，在处理器上还连接有CAN通讯电路。本实施例的运算放大电路包括两组，分别用于检测处理正极母线对地电压和负极母线对地电压；而A/D转换电路可以采用一个两通道的A/D模数转换芯片；处理器采用ARM Cortex-M3处理器作为装置控制核心；CAN通讯电路采用集成电源隔离、信号隔离、收发控制的高集成度通讯芯片。

另外，上、下平衡支路之间的连接点通过接地控制开关与地连接，本实施例的控制开关和接地控制开关均为光继电器，该检测装置接入与断开与直流母线系统的连接均采用光继电器控制。

如图3～4所示，平衡电路及非平衡支路均由对应个数的电阻连接构成，本实施例的平衡电路由两个电阻串联构成，而非平衡电路由三个电阻串联构成电阻的个数不局限于两个或三个，可根据实际需要进行选择调整。

本发明各电路均采用单元模块化设计，各单元模块完全电气隔离，提高了装置的稳定性、可靠性、可扩展性，降低了装置维护难度。

本发明直流充换电站绝缘检测装置的工作原理如下：当直流充换电站系统需要检测直流绝缘情况时，系统后台通过CAN通讯下发检测命令，处理器通过CAN电路收到命令，控制光继电器1、3、5闭合，检测装置接入图1中的充换电站直流系统母线与大地之间，直流电压通过平衡电路1、2的电阻分压后进入对应的运放电路，经过处理后进入A/D模数转换芯片将模拟信号转换为数字信号，通过串行通信送入处理器ARM M3对检测到的数据进行处理，处理器判断正、负直流母线对地电压值大小，然后控制光继电器2或4的闭合状态将对应的非平衡电路并接到平衡电路上，此时处理器检测到另外一组数据，最后处理器ARM M3把综合处理后的数据通过CAN通讯接口传递到系统后台。下面以图2为例对本发明正、负直流母线对地绝缘电阻的计算过程继续说明，其中，R1为上平衡支路对地电阻；R2为下平衡支路对地电阻；R5为正母线等效对地电阻；R6为负母线等效对地电阻；R3为上非平衡支路对地电阻；R4为下非平衡支路对地电阻；

1.闭合光继电器1、3、5，根据等效电路来看，相当于R1与R5并联，R2与R6并联，此时数据检测处理单元检测到两个电压值：正母线对地电压UL1与负母线对地电压UN1，将UL1与UN1代入公式(1)：

$\frac{\mathrm{UL}1}{\left(\frac{R1-R5}{R1+R5}\right)}=\frac{\mathrm{UN}1}{\left(\frac{R2-R6}{R2+R6}\right)}---\left(1\right)$

2.判断正、负母线对地电压值大小，并根据大小控制光继电器2或4闭合,此时数据检测处理单元检测到另外一组数据，并结合公式(1)计算正母线对地电阻R5与负母线对地电阻R6：

(1)如果UL1大于UN1，控制光继电器2闭合，将非平衡电路1并接到平衡电路1，根据等效电路来看，相当于R1、R3、R5并联，R2、R6并联，此时数据检测处理单元检测到正母线对地电压UL2与负母线对地电压UN2，将UL2、UN2代入公式(2):

$\frac{\mathrm{UL}2}{\left(\frac{R1-R3R5}{R1-R3+R1-R5+R3R5}\right)}=\frac{\mathrm{UN}2}{\left(\frac{R2-R6}{R2+R6}\right)}---\left(2\right)$

通过公式(1)与公式(2)解出正母线对地电阻R5与负母线对地电阻R6；

(2)如果UL1小于UN1，控制光继电器4闭合，将非平衡电路2并接到平衡电路2，根据等效电路来看，相当于R1、R5并联，R2、R4、R6并联，此时处理器检测检测到正母线对地电压UL3与负母线对地电压UN3，最后处理器将UL3、UN3代入公式3：

$\frac{\mathrm{UL}3}{\left(\frac{R1-R5}{R1+R5}\right)}=\frac{\mathrm{UN}3}{\left(\frac{R2-R4R6}{R2-R4+R2-R6+R4R6}\right)}---\left(3\right)$

通过公式(1)与公式(3)解出正母线对地电阻R5与负母线对地电阻R6；

3.将计算出的正母线对地电阻R5与负母线对地电阻R6与设定的阈值进行比较，如果大于设定的阈值，则判定该直流充换电站绝缘情况达标；如果小于设定的阈值，则判断该直流充换电站绝缘情况不达标，需进行相关的维修处理。

本实施例中通过平衡电路及非平衡电路的电阻分压来检测对应的正、负极母线对地电压，当然也可以通过在对应的上、下平衡支路中串接分压电阻的方式进行电压检测，如图5所示，如果采用分压电阻与平衡电路与非平衡电路的并联电路串联的方式连接时，其检测原理与上相同，但是对应的公式(1)～(3)需进行相应的调整；如果是采用分压电阻与平衡电路的串联支路与非平衡电路进行并联的方式，则计算原理与过程与上述实施例均相同。

以上实施例仅用于帮助理解本发明的核心思想，不能以此限制本发明，对于本领域的技术人员，凡是依据本发明的思想，对本发明进行修改或者等同替换，在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种直流充换电站绝缘检测装置，其特征在于：包括用于串接在充换电站直流系统的正负极母线之间的上平衡支路和下平衡支路，所述上、下平衡支路上分别并联有对应的上、下非平衡支路，上、下平衡支路及上、下非平衡支路上串接有对应的平衡电路或非平衡电路，且每个支路上均串接有一个对应的控制开关；上、下平衡支路之间的连接点用于与地连接；该装置还包括用于检测正、负极母线对地电压的数据检测处理单元。

2.根据权利要求1所述的直流充换电站绝缘检测装置，其特征在于：所述数据检测处理单元包括顺次连接的运算放大电路、A/D转换电路、数字隔离电路和处理器。

3.根据权利要求2所述的直流充换电站绝缘检测装置，其特征在于：所述处理器上还连接有CAN通讯电路。

4.根据权利要求1所述的直流充换电站绝缘检测装置，其特征在于：所述上、下平衡支路之间的连接点通过接地控制开关与地连接。

5.根据权利要求4所述的直流充换电站绝缘检测装置，其特征在于：所述控制开关与接地控制开关均为光继电器。

6.根据权利要求1所述的直流充换电站绝缘检测装置，其特征在于：所述上、下平衡支路中分别串接有一个分压电阻电路。

7.根据权利要求1所述的直流充换电站绝缘检测装置，其特征在于：所述平衡电路及非平衡支路均由对应个数的电阻连接构成。