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CN102279317A - 光伏并网逆变器的对地绝缘电阻在线检测方法 - Google Patents

光伏并网逆变器的对地绝缘电阻在线检测方法 Download PDF

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CN102279317A
CN102279317A CN201110171261A CN201110171261A CN102279317A CN 102279317 A CN102279317 A CN 102279317A CN 201110171261 A CN201110171261 A CN 201110171261A CN 201110171261 A CN201110171261 A CN 201110171261A CN 102279317 A CN102279317 A CN 102279317A
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resistor
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resistance
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韩军良
郑照红
徐海波
张源
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Yishite Jiangsu Energy Storage Technology Co ltd
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Guangdong East Power Co Ltd
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Abstract

本发明涉及光伏并网逆变器技术,尤其涉及一种光伏并网逆变器的对地绝缘电阻在线检测方法。本发明通过采样光伏电池的输出电压VPV,并通过使电阻开关电路中的开关S1处于断开或闭合状态,将电阻R5从上桥臂中脱离或接入上桥臂中,然后采样下桥臂的分压输出端的电压信号,以得到两组光伏电池的正极对地和光伏电池的负极对地的电压比方程,从而在线实时准确地计算出光伏电池的正极对地的绝缘电阻R+和光伏电池的负极对地的绝缘电阻R-。本发明的计算过程简洁、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。

Description

光伏并网逆变器的对地绝缘电阻在线检测方法
技术领域
本发明涉及光伏并网逆变器技术,尤其涉及一种光伏并网逆变器的对地绝缘电阻在线检测方法。
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,例如:大功率的光伏并网逆变器,其光伏电池的输出电压可以高达600V以上。同时,由于光伏电池的光伏电池板为露天放置,所以灰尘、雨雪、大雾等天气因素都会影响光伏电池的正极、负极对地(以下所称“对地”,均是指 “对于大地”,即Earth)绝缘的变化。作为一种高压系统,光伏并网逆变器安全的一项关键指标就是绝缘程度的好坏,绝缘电阻测量技术可以判断出当前系统的绝缘状态是否良好,以及绝缘状态的变化情况。
目前,检测光伏并网逆变器的对地绝缘电阻,通常采用基于电桥平衡原理的检测方法。请参考图1,为基于电桥平衡原理的对地绝缘电阻检测电路原理图,图1中虚线部分的R+为光伏电池的正极(PV+)对地的绝缘电阻,虚线部分的R-为光伏电池的负极(PV-)对地的绝缘电阻,其中,光伏电池的正极与大地之间、光伏电池的负极与大地之间均接有给定电阻R,当通过检测电压Uj和Um,再结合给定电阻R,即可计算出R+和R-。但是,当R+和R-同等下降时,这种基于电桥平衡原理的检测方法,并不能准确检测出光伏电池的正极实际对地的绝缘电阻大小和光伏电池的负极实际对地的绝缘电阻大小,即不能准确检测出光伏电池的正极、负极对地绝缘的变化。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种光伏并网逆变器的对地绝缘电阻在线检测方法,它可以在线实时准确地计算出光伏并网逆变器的光伏电池的正极对地的绝缘电阻和负极对地的绝缘电阻。
本发明的目的通过以下技术措施实现:一种光伏并网逆变器的对地绝缘电阻在线检测方法,它包括以下步骤:
A:采样光伏电池的输出电压VPV
B:使电阻开关电路中的开关S1处于断开状态,将电阻R5从上桥臂中脱离,下桥臂的电阻R3、R4分压输出的电压信号Vo1经过工频干扰抑制电路、滤波电路、电压跟随电路和隔离放大电路的处理后,得到输出信号Vad1,Vad1与Vo1的关系为:
Figure 2011101712616100002DEST_PATH_IMAGE001
                     (1)
设定R+为光伏电池的正极对地的绝缘电阻,R-为光伏电池的负极对地的绝缘电阻,根据上桥臂的电阻R1、R2和下桥臂的电阻R3、R4分压的关系,得到下面的式子:
Figure 432335DEST_PATH_IMAGE002
         (2)
C:使电阻开关电路中的开关S1处于闭合状态,将电阻R5接入上桥臂电路中,下桥臂的电阻R3、R4分压输出的电压信号Vo2经过工频干扰抑制电路、滤波电路、电压跟随电路和隔离放大电路的处理后,得到输出信号Vad2,Vad2与Vo2的关系为:
                    (3)
根据上桥臂的电阻R1、R2和下桥臂的电阻R3、R4分压的关系,得到下面的式子:
 
Figure 958256DEST_PATH_IMAGE004
     (4)
D: 由步骤B和C得到两组光伏电池的正极对地和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-,进行运算求得R+和R-的电阻值,过程推导如下:
分别把式子(1)代入式子(2)、式子(3)代入式子(4)可得:
Figure 2011101712616100002DEST_PATH_IMAGE005
       (5)
Figure 586684DEST_PATH_IMAGE006
      (6)
由于VPV、Vad1、Vad2 都是采样得到的数值,令
       
Figure 2011101712616100002DEST_PATH_IMAGE007
               (7)
               (8)
则可得到:
         
Figure 2011101712616100002DEST_PATH_IMAGE009
                (9)
    
Figure 875025DEST_PATH_IMAGE010
              (10)
从而求得R+和R-的电阻值;
其中,所述上桥臂包括电阻R1、R2,电阻R1的一端与光伏电池的正极连接,电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接,电阻R2的另一端接大地;所述下桥臂包括电阻R3、R4,电阻R3的一端接大地,电阻R3的另一端为下桥臂的分压输出端,电阻R4的一端与下桥臂的分压输出端连接,电阻R4的另一端与光伏电池的负极连接;所述电阻开关电路包括电阻R5、开关S1,电阻R5的一端与光伏电池的正极连接,电阻R5的另一端与开关S1的第一端连接,开关S1的第二端接大地,开关S1的控制端为电阻开关电路的控制端;
所述工频干扰抑制电路为旁路滤波电容C1,旁路滤波电容C1的一端与下桥臂的分压输出端连接,旁路滤波电容C1的另一端与光伏电池的负极连接;所述滤波电路包括电阻R6、电容C2,电阻R6的一端与旁路滤波电容C1的一端连接,电阻R6的另一端与电压跟随电路的输入端、电容C2的一端连接,电容C2的另一端与光伏电池的负极连接;所述电压跟随电路由运算放大器U1A构成,运算放大器U1A的同相输入端为电压跟随电路的输入端,运算放大器U1A的反相输入端与运算放大器U1A的输出端连接,运算放大器U1A的供电电源正极与光伏并网逆变器的辅助电源模块的PWM控制芯片的供电电源连接,运算放大器U1A的供电电源负极与光伏电池的负极连接;
所述隔离放大电路包括电阻R7、R8、R9、R10,电容C3、C4、C5、C6,运算放大器U1B、运算放大器U2A、线性光耦U3;电阻R7的一端与运算放大器U1A的输出端连接,电阻R7的另一端与电容C3的一端、运算放大器U1B的反相输入端、电容C4的一端、线性光耦U3的3脚连接,电容C3的另一端、运算放大器U1B的同相输入端、线性光耦U3的4脚均与光伏电池的负极连接,电容C4的另一端与运算放大器U1B的输出端、电阻R8的一端连接,电阻R8的另一端与线性光偶U3的1脚连接,线性光耦U3的2脚与光伏并网逆变器的辅助电源模块的PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)控制芯片的供电电源连接,线性光耦U3的6脚与运算放大器U2A的反相输入端、电容C5的一端、电阻R9的一端连接,电容C5的另一端、电阻R9的另一端、电阻R10的一端均与运算放大器U2A的输出端连接,电阻R10的另一端为隔离放大电路的输出端,电容C6的一端与隔离放大电路的输出端连接,线性光耦U3的5脚、运算放大器U2A的同相输入端、电容C6的另一端均接模拟地,运算放大器U2A的供电电源正极与光伏并网逆变器的电源+VCCA连接,运算放大器U2A的供电电源负极与光伏并网逆变器的电源-VCCA连接。
在步骤D后,还包括步骤E:判断R+和R-的电阻值是否满足安规要求。
在步骤E后,还包括步骤F:根据判定结果,执行光伏并网逆变器下一步的动作,若R+和R-的电阻值满足安规要求,则允许光伏并网逆变器启动工作,若不满足安规要求,则禁止光伏并网逆变器启动工作,并发出报警信号。
所述步骤A是由微处理器通过PV电压检测电路采样光伏电池的输出电压VPV;其中,所述PV电压检测电路的第一检测端与光伏电池的正极连接,所述PV电压检测电路的第二检测端与光伏电池的负极连接,所述PV电压检测电路的输出端与所述微处理器的第二A/D(模拟/数字转换)输入端口连接。
所述电阻开关电路的控制端与所述微处理器的第一I/O(输入/输出)端口连接,所述微处理器通过电阻开关电路的控制端控制电阻开关电路中的开关S1处于断开或闭合状态。
所述微处理器是通过所述工频干扰抑制电路、滤波电路、电压跟随电路和隔离放大电路采样下桥臂的分压输出端的电压信号;其中,所述隔离放大电路的输出端与所述微处理器的第一A/D输入端口连接。
所述微处理器采用FIR(有限长冲击响应)数字滤波算法对A/D采样信号作进一步的数字滤波处理,该微处理器为DSP(Digital Signal Processor)微处理器。
所述微处理器设置有第二I/O端口,第二I/O端口连接有报警电路,微处理器通过第二I/O端口驱动报警电路发出报警信号。
所述微处理器设置有PWM信号端口,PWM信号端口与光伏并网逆变器的Boost电路及逆变电路连接,所述微处理器通过PWM信号端口控制光伏并网逆变器的Boost电路及逆变电路而控制是否允许光伏并网逆变器启动工作。
本发明有益效果在于:本发明通过采样光伏电池的输出电压VPV,并通过使电阻开关电路中的开关S1处于断开或闭合状态,将电阻R5从上桥臂中脱离或接入上桥臂中,然后采样下桥臂的分压输出端的电压信号,以得到两组光伏电池的正极对地和光伏电池的负极对地的电压比方程,从而在线实时准确地计算出光伏电池的正极对地的绝缘电阻R+和光伏电池的负极对地的绝缘电阻R-。本发明的计算过程简洁、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。
附图说明
图1是现有的基于电桥平衡原理的对地绝缘电阻检测电路原理图。
图2是本发明一种光伏并网逆变器的对地绝缘电阻在线检测方法的原理方框图。
图3是本发明一种光伏并网逆变器的对地绝缘电阻在线检测方法的PV电压检测电路的电路实现原理图。
图4是本发明一种光伏并网逆变器的对地绝缘电阻在线检测方法的上桥臂、下桥臂、电阻开关电路、工频干扰抑制电路、滤波电路、电压跟随电路和隔离放大电路的电路实现原理图。
在图2、图3和图4中包括有:
1——上桥臂               2——电阻开关电路
3——PV电压检测电路        4——报警电路
5——微处理器             6——下桥臂
7——工频干扰抑制电路     8——滤波电路
9——电压跟随电路         10——隔离放大电路
11——Boost电路及逆变电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
本发明的一种光伏并网逆变器的对地绝缘电阻在线检测方法,如图2~4所示,其包括以下步骤:
A:采样光伏电池的输出电压VPV
B:使电阻开关电路2中的开关S1处于断开状态,将电阻R5从上桥臂1中脱离,下桥臂6的电阻R3、R4分压输出的电压信号Vo1经过工频干扰抑制电路7、滤波电路8、电压跟随电路9和隔离放大电路10的处理后,得到输出信号Vad1,Vad1与Vo1的关系为:
Figure 324461DEST_PATH_IMAGE001
                     (1)
设定R+为光伏电池的正极对地的绝缘电阻,R-为光伏电池的负极对地的绝缘电阻,根据上桥臂1的电阻R1、R2和下桥臂6的电阻R3、R4分压的关系,得到下面的式子:
Figure 756579DEST_PATH_IMAGE002
         (2)
C:使电阻开关电路2中的开关S1处于闭合状态,将电阻R5接入上桥臂1电路中,下桥臂6的电阻R3、R4分压输出的电压信号Vo2经过工频干扰抑制电路7、滤波电路8、电压跟随电路9和隔离放大电路10的处理后,得到输出信号Vad2,Vad2与Vo2的关系为:
Figure 647175DEST_PATH_IMAGE003
                    (3)
根据上桥臂1的电阻R1、R2和下桥臂6的电阻R3、R4分压的关系,得到下面的式子:
 
Figure 506546DEST_PATH_IMAGE004
     (4)
D: 由步骤B和C得到两组光伏电池的正极对地和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-,进行运算(本实施例是通过微处理器5运算)求得R+和R-的电阻值,过程推导如下:
分别把式子(1)代入式子(2)、式子(3)代入式子(4)可得:
Figure 503383DEST_PATH_IMAGE005
       (5)
Figure 739192DEST_PATH_IMAGE006
      (6)
由于VPV、Vad1、Vad2 都是采样(均采样输入至微处理器5)得到的数值,令
       
Figure 812190DEST_PATH_IMAGE007
               (7)
Figure 780146DEST_PATH_IMAGE008
               (8)
则可得到:
                         (9)
    
Figure 213981DEST_PATH_IMAGE010
              (10)
从而求得R+和R-的电阻值;
其中,所述上桥臂1包括电阻R1、R2,电阻R1的一端与光伏电池的正极连接,电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接,电阻R2的另一端接大地;所述下桥臂6包括电阻R3、R4,电阻R3的一端接大地,电阻R3的另一端为下桥臂6的分压输出端,电阻R4的一端与下桥臂6的分压输出端连接,电阻R4的另一端与光伏电池的负极连接。当然,所述上桥臂1和下桥臂6也可以为其它方式构成,例如:由多个电阻并联构成,不仅限于本实施例选用的由两个电阻串联构成。
其中,所述电阻开关电路2包括电阻R5、开关S1,电阻R5的一端与光伏电池的正极连接,电阻R5的另一端与开关S1的第一端(即开关S1的管脚1)连接,开关S1的第二端(即开关S1的管脚2)接大地,开关S1的控制端(即开关S1的管脚3)为电阻开关电路2的控制端。开关S1为固态继电器,在工作时,通过开关S1的控制端可以控制开关S1断开或闭合,从而对应控制电阻R5从上桥臂1中脱离或接入上桥臂1中。当然,所述电阻开关电路2也可以为其它方式构成,不仅限于本实施例选用的由电阻和开关串联构成。
其中,所述工频干扰抑制电路7为旁路滤波电容C1,旁路滤波电容C1的一端与下桥臂6的分压输出端连接,旁路滤波电容C1的另一端与光伏电池的负极连接;当然,所述工频干扰抑制电路7也可以为其它滤波方式的电路,例如:LC、CLC等滤波方式,不仅限于本实施例选用的旁路滤波方式。
其中,所述滤波电路8包括电阻R6、电容C2,电阻R6的一端与旁路滤波电容C1的一端连接,电阻R6的另一端与电压跟随电路9的输入端、电容C2的一端连接,电容C2的另一端与光伏电池的负极连接;所述电压跟随电路9由运算放大器U1A构成,运算放大器U1A的同相输入端(即运算放大器U1A的管脚3)为电压跟随电路9的输入端,运算放大器U1A的反相输入端(即运算放大器U1A的管脚2)与运算放大器U1A的输出端(即运算放大器U1A的管脚1)连接,运算放大器U1A的供电电源正极(即运算放大器U1A的管脚8)与光伏并网逆变器的辅助电源模块的PWM控制芯片的供电电源(+VCCP)连接,运算放大器U1A的供电电源负极与光伏电池的负极(即运算放大器U1A的管脚4)连接。
其中,所述隔离放大电路10包括电阻R7、R8、R9、R10,电容C3、C4、C5、C6,运算放大器U1B、运算放大器U2A、线性光耦U3;电阻R7的一端(即隔离放大电路10的输入端)与运算放大器U1A的输出端连接,电阻R7的另一端与电容C3的一端、运算放大器U1B的反相输入端(即运算放大器U1B的管脚6)、电容C4的一端、线性光耦U3的3脚连接,电容C3的另一端、运算放大器U1B的同相输入端(即运算放大器U1B的管脚5)、线性光耦U3的4脚均与光伏电池的负极连接,电容C4的另一端与运算放大器U1B的输出端(即运算放大器U1B的管脚7)、电阻R8的一端连接,电阻R8的另一端与线性光偶U3的1脚连接,线性光耦U3的2脚与光伏并网逆变器的辅助电源模块的PWM控制芯片的供电电源连接,线性光耦U3的6脚与运算放大器U2A的反相输入端(即运算放大器U2A的管脚2)、电容C5的一端、电阻R9的一端连接,电容C5的另一端、电阻R9的另一端、电阻R10的一端均与运算放大器U2A的输出端(即运算放大器U2A的管脚1)连接,电阻R10的另一端为隔离放大电路10的输出端,电容C6的一端与隔离放大电路10的输出端连接,线性光耦U3的5脚、运算放大器U2A的同相输入端(即运算放大器U2A的管脚3)、电容C6的另一端均接模拟地(AGND),运算放大器U2A的供电电源正极(即运算放大器U2A的管脚8)与光伏并网逆变器的电源+VCCA连接,运算放大器U2A的供电电源负极(即运算放大器U2A的管脚4)与光伏并网逆变器的电源-VCCA连接。
在步骤D后,还包括步骤E:判断R+和R-的电阻值是否满足安规要求。其中,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(11)和(12):
                 (11)
                (12)
在步骤E后,还包括步骤F:根据判定结果,执行光伏并网逆变器下一步的动作,若R+和R-的电阻值满足安规要求,则允许光伏并网逆变器启动工作,若不满足安规要求,则禁止光伏并网逆变器启动工作,并发出报警信号。
步骤A是由微处理器5通过PV(即光伏电池)电压检测电路3采样光伏电池的输出电压VPV;其中,PV电压检测电路3的第一检测端与光伏电池的正极连接,PV电压检测电路3的第二检测端与光伏电池的负极连接,PV电压检测电路3的输出端与微处理器5的第二A/D输入端口(A/D_2)连接。PV电压检测电路3可以采用差分放大电路,通过差分放大电路可以对光伏电池的输出电压进行精确的隔离采样。当然,所述PV电压检测电路3也可以为其它类型的采样电路,例如:电压传感器隔离采样电路,不仅限于本实施例选用的差分放大电路。
请参考图3,具体地说,在本实施例中,PV电压检测电路3包括电阻R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24 、R25,电容C7、C8、C9,运算放大器U4A;电阻R11、R12、R13、R14、R15、R16依次串联后,一端与光伏电池的负极连接,另一端与运算放大器U4A的反相输入端(即运算放大器U4A的管脚2)连接,即电阻R11的一端为PV电压检测电路3的第二检测端,电阻R11的另一端与电阻R12的一端连接,电阻R12的另一端与电阻R13的一端连接,电阻R13的另一端与电阻R14的一端连接,电阻R14的另一端与电阻R15的一端连接,电阻R15的另一端与电阻R16的一端连接,电阻R16的另一端与运算放大器U4A的反相输入端连接;电阻R18、R19、R20、R21、R22、R23依次串联后,一端与光伏电池的正极连接,另一端与运算放大器U4A的同相输入端(即运算放大器U4A的管脚3)连接,即电阻R18的一端为PV电压检测电路3的第一检测端,电阻R18的另一端与电阻R19的一端连接,电阻R19的另一端与电阻R20的一端连接,电阻R20的另一端与电阻R21的一端连接,电阻R21的另一端与电阻R22的一端连接,电阻R22的另一端与电阻R23的一端连接,电阻R23的另一端与运算放大器U4A的同相输入端连接;电阻R17与电容C7并联后,一端与运算放大器U4A的反相输入端连接,另一端与运算放大器U4A的输出端(即运算放大器U4A的管脚1)连接;电阻R24与电容C8并联后,一端与运算放大器U4A的同相输入端连接,另一端接模拟地(AGND);电阻R25的一端与运算放大器U4A的输出端连接,电阻R25的另一端为PV电压检测电路3的输出端;电容C9的一端与PV电压检测电路3的输出端连接,电容C9的另一端接模拟地;运算放大器U4A的供电电源正极(即运算放大器U4A的管脚8)与光伏并网逆变器的电源+VCCA连接,运算放大器U4A的供电电源负极(即运算放大器U4A的管脚4)与光伏并网逆变器的电源-VCCA连接。其中,电路参数满足如下关系:
    R11+R12+R13+R14+R15+R16= R18+R19+R20+R21+R22+R23;
R17=R24。
上述运算放大器U1A、运算放大器U1B、运算放大器U2A、运算放大器U4A的型号均为LM258,线性光耦U3的型号为HCNR200。当然,上述电子元器件的型号及参数值仅供参考,在具体实施本技术方案时,可根据实际环境进行修改。
电阻开关电路2的控制端与微处理器5的第一I/O端口(I/O_1)连接,微处理器5通过电阻开关电路2的控制端控制电阻开关电路2中的开关S1处于断开或闭合状态。
微处理器5是通过所述工频干扰抑制电路7、滤波电路8、电压跟随电路9和隔离放大电路10采样下桥臂6的分压输出端的电压信号;其中,隔离放大电路10的输出端与所述微处理器5的第一A/D输入端口(A/D_1)连接。
微处理器5采用FIR数字滤波算法,微处理器5通过FIR数字滤波算法对A/D采样信号作进一步的数字滤波处理,有效地消除电网工频信号对本发明的影响,且FIR数字滤波算法的计算过程简洁、计算精度高;该微处理器5为DSP微处理器,DSP微处理器具有强大数据处理能力和高运行速度等优点。
微处理器5设置有第二I/O端口,第二I/O端口连接有报警电路4,微处理器5通过第二I/O端口驱动报警电路4发出报警信号。在步骤F中,当微处理器5算出的R+和R-的阻值不满足安规要求时,则微处理器5会驱动报警电路4发出报警信号,以提醒用户注意。
微处理器5设置有PWM信号端口,PWM信号端口与光伏并网逆变器的Boost电路及逆变电路11连接,微处理器5通过PWM信号端口控制光伏并网逆变器的Boost电路及逆变电路11而控制是否允许光伏并网逆变器启动工作。在步骤F中,当微处理器5算出的R+和R-的阻值满足安规要求时,则微处理器5允许光伏并网逆变器的Boost电路及逆变电路11启动工作,即允许光伏并网逆变器启动工作;当微处理器5算出的R+和R-的阻值不满足安规要求,则微处理器5会通过PWM信号端口禁止光伏并网逆变器的Boost电路及逆变电路11启动工作,即禁止光伏并网逆变器启动工作。
综上所述,本发明的计算过程简洁、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发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种光伏并网逆变器的对地绝缘电阻在线检测方法,其特征在于:它包括以下步骤:
A:采样光伏电池的输出电压VPV
B:使电阻开关电路中的开关S1处于断开状态,将电阻R5从上桥臂中脱离,下桥臂的电阻R3、R4分压输出的电压信号Vo1经过工频干扰抑制电路、滤波电路、电压跟随电路和隔离放大电路的处理后,得到输出信号Vad1,Vad1与Vo1的关系为:
Figure 424097DEST_PATH_IMAGE001
                     (1)
设定R+为光伏电池的正极对地的绝缘电阻,R-为光伏电池的负极对地的绝缘电阻,根据上桥臂的电阻R1、R2和下桥臂的电阻R3、R4分压的关系,得到下面的式子:
Figure 896666DEST_PATH_IMAGE002
         (2)
C:使电阻开关电路中的开关S1处于闭合状态,将电阻R5接入上桥臂电路中,下桥臂的电阻R3、R4分压输出的电压信号Vo2经过工频干扰抑制电路、滤波电路、电压跟随电路和隔离放大电路的处理后,得到输出信号Vad2,Vad2与Vo2的关系为:
Figure 72433DEST_PATH_IMAGE003
                    (3)
根据上桥臂的电阻R1、R2和下桥臂的电阻R3、R4分压的关系,得到下面的式子:
 
Figure 561445DEST_PATH_IMAGE004
     (4)
D: 由步骤B和C得到两组光伏电池的正极对地和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-,进行运算求得R+和R-的电阻值,过程推导如下:
分别把式子(1)代入式子(2)、式子(3)代入式子(4)可得:
Figure 848070DEST_PATH_IMAGE005
       (5)
Figure 909567DEST_PATH_IMAGE006
      (6)
由于VPV、Vad1、Vad2 都是采样得到的数值,令
                      (7)
Figure 731078DEST_PATH_IMAGE008
               (8)
则可得到:
         
Figure 759077DEST_PATH_IMAGE009
                (9)
    
Figure 504442DEST_PATH_IMAGE010
              (10)
从而求得R+和R-的电阻值;
其中,所述上桥臂包括电阻R1、R2,电阻R1的一端与光伏电池的正极连接,电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接,电阻R2的另一端接大地;所述下桥臂包括电阻R3、R4,电阻R3的一端接大地,电阻R3的另一端为下桥臂的分压输出端,电阻R4的一端与下桥臂的分压输出端连接,电阻R4的另一端与光伏电池的负极连接;所述电阻开关电路包括电阻R5、开关S1,电阻R5的一端与光伏电池的正极连接,电阻R5的另一端与开关S1的第一端连接,开关S1的第二端接大地,开关S1的控制端为电阻开关电路的控制端;
所述工频干扰抑制电路为旁路滤波电容C1,旁路滤波电容C1的一端与下桥臂的分压输出端连接,旁路滤波电容C1的另一端与光伏电池的负极连接;所述滤波电路包括电阻R6、电容C2,电阻R6的一端与旁路滤波电容C1的一端连接,电阻R6的另一端与电压跟随电路的输入端、电容C2的一端连接,电容C2的另一端与光伏电池的负极连接;所述电压跟随电路由运算放大器U1A构成,运算放大器U1A的同相输入端为电压跟随电路的输入端,运算放大器U1A的反相输入端与运算放大器U1A的输出端连接,运算放大器U1A的供电电源正极与光伏并网逆变器的辅助电源模块的PWM控制芯片的供电电源连接,运算放大器U1A的供电电源负极与光伏电池的负极连接;
所述隔离放大电路包括电阻R7、R8、R9、R10,电容C3、C4、C5、C6,运算放大器U1B、运算放大器U2A、线性光耦U3;电阻R7的一端与运算放大器U1A的输出端连接,电阻R7的另一端与电容C3的一端、运算放大器U1B的反相输入端、电容C4的一端、线性光耦U3的3脚连接,电容C3的另一端、运算放大器U1B的同相输入端、线性光耦U3的4脚均与光伏电池的负极连接,电容C4的另一端与运算放大器U1B的输出端、电阻R8的一端连接,电阻R8的另一端与线性光偶U3的1脚连接,线性光耦U3的2脚与光伏并网逆变器的辅助电源模块的PWM控制芯片的供电电源连接,线性光耦U3的6脚与运算放大器U2A的反相输入端、电容C5的一端、电阻R9的一端连接,电容C5的另一端、电阻R9的另一端、电阻R10的一端均与运算放大器U2A的输出端连接,电阻R10的另一端为隔离放大电路的输出端,电容C6的一端与隔离放大电路的输出端连接,线性光耦U3的5脚、运算放大器U2A的同相输入端、电容C6的另一端均接模拟地,运算放大器U2A的供电电源正极与光伏并网逆变器的电源+VCCA连接,运算放大器U2A的供电电源负极与光伏并网逆变器的电源-VCCA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在线检测方法,其特征在于:在步骤D后,还包括步骤E:判断R+和R-的电阻值是否满足安规要求。
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在线检测方法,其特征在于:在步骤E后,还包括步骤F:根据判定结果,执行光伏并网逆变器下一步的动作,若R+和R-的电阻值满足安规要求,则允许光伏并网逆变器启动工作,若不满足安规要求,则禁止光伏并网逆变器启动工作,并发出报警信号。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的光伏并网逆变器的对地绝缘电阻在线检测方法,其特征在于:所述步骤A是由微处理器通过PV电压检测电路采样光伏电池的输出电压VPV;其中,所述PV电压检测电路的第一检测端与光伏电池的正极连接,所述PV电压检测电路的第二检测端与光伏电池的负极连接,所述PV电压检测电路的输出端与所述微处理器的第二A/D输入端口连接。
5.根据权利要求4所述的光伏并网逆变器的对地绝缘电阻在线检测方法,其特征在于:所述电阻开关电路的控制端与所述微处理器的第一I/O端口连接,所述微处理器通过电阻开关电路的控制端控制电阻开关电路中的开关S1处于断开或闭合状态。
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在线检测方法,其特征在于:所述微处理器是通过所述工频干扰抑制电路、滤波电路、电压跟随电路和隔离放大电路采样下桥臂的分压输出端的电压信号;其中,所述隔离放大电路的输出端与所述微处理器的第一A/D输入端口连接。
7.根据权利要求6所述的光伏并网逆变器的对地绝缘电阻在线检测方法,其特征在于:所述微处理器采用FIR数字滤波算法对A/D采样信号作进一步的数字滤波处理,该微处理器为DSP微处理器。
8.根据权利要求6所述的光伏并网逆变器的对地绝缘电阻在线检测方法,其特征在于:所述微处理器设置有第二I/O端口,第二I/O端口连接有报警电路,微处理器通过第二I/O端口驱动报警电路发出报警信号。
9.根据权利要求6所述的光伏并网逆变器的对地绝缘电阻在线检测方法,其特征在于:所述微处理器设置有PWM信号端口,PWM信号端口与光伏并网逆变器的Boost电路及逆变电路连接,所述微处理器通过PWM信号端口控制光伏并网逆变器的Boost电路及逆变电路而控制是否允许光伏并网逆变器启动工作。
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Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102520254A (zh) * 2012-01-06 2012-06-27 西安龙腾新能源科技发展有限公司 一种高精度的光伏逆变器绝缘电阻的检测方法
CN102621394A (zh) * 2012-03-30 2012-08-01 广东易事特电源股份有限公司 双支路输入光伏并网逆变器对地绝缘电阻检测系统及方法
CN102798761A (zh) * 2012-08-31 2012-11-28 阳光电源股份有限公司 一种对地绝缘阻抗检测方法、电路及具有该电路的设备
CN103018572A (zh) * 2012-12-20 2013-04-03 江苏宏宝电子有限公司 一种光伏并网逆变器绝缘阻抗监控电路
CN103323674A (zh) * 2013-05-21 2013-09-25 江苏宝丰新能源科技有限公司 光伏并网逆变器的对地绝缘阻抗的实时检测电路和检测方法
CN103558503A (zh) * 2013-11-22 2014-02-05 深圳市汇川技术股份有限公司 光伏逆变器接地故障检测电路
CN103558496A (zh) * 2013-11-14 2014-02-05 阳光电源股份有限公司 一种单极接地系统及其故障检测装置、方法
TWI450481B (zh) * 2012-03-09 2014-08-21 Delta Electronics Inc 並網逆變器的啟動裝置及其控制方法
CN104378068A (zh) * 2014-11-21 2015-02-25 江苏兆伏爱索新能源有限公司 一种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测方法及电路
CN104407220A (zh) * 2014-11-20 2015-03-11 合肥国轩高科动力能源股份公司 电动汽车高压电绝缘电阻测量装置
CN104422825A (zh) * 2013-08-29 2015-03-18 浙江万向太阳能有限公司 一种直流电源对地绝缘阻抗检测装置和方法
CN105720907A (zh) * 2016-01-25 2016-06-29 南京科远自动化集团股份有限公司 一种用于逆变器中抑制光伏组件pid效应的方法及装置
CN106093578A (zh) * 2016-06-07 2016-11-09 浙江昱能科技有限公司 一种逆变器的绝缘电阻检测电路
CN106353695A (zh) * 2016-10-24 2017-01-25 郑州云海信息技术有限公司 一种直流电源对地绝缘故障检测装置及方法
CN106997008A (zh) * 2017-05-31 2017-08-01 阳光电源股份有限公司 一种绝缘检测装置及逆变器
CN107290671A (zh) * 2016-04-13 2017-10-24 江苏陆地方舟新能源电动汽车有限公司 一种电动汽车电池的绝缘监测模块
CN107861010A (zh) * 2017-09-20 2018-03-30 深圳市超思维电子股份有限公司 一种检测线掉线检测电路及方法
CN108427037A (zh) * 2018-04-16 2018-08-21 北京动力源科技股份有限公司 一种光伏并网逆变器绝缘电阻的监测装置和电子设备
CN109254235A (zh) * 2018-11-26 2019-01-22 重庆长安汽车股份有限公司 新能源汽车交流线束的绝缘监测装置及方法
CN110927457A (zh) * 2019-11-08 2020-03-27 华为技术有限公司 逆变器及绝缘检测电路
CN111562439A (zh) * 2020-03-31 2020-08-21 中国电力科学研究院有限公司 一种利用不平衡电桥测量储能系统绝缘阻抗的电路系统
CN112505395A (zh) * 2020-11-30 2021-03-16 贵州航天风华实业有限公司 一种交流电压及频率检测系统
CN115210585A (zh) * 2020-03-11 2022-10-18 弗罗纽斯国际有限公司 用于确定光伏系统对地的绝缘电阻的方法和光伏逆变器
CN116148538A (zh) * 2023-04-19 2023-05-23 深之蓝海洋科技股份有限公司 直流高压绝缘检测系统及检测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1687799A (zh) * 2005-04-06 2005-10-26 南京师范大学 直流接地电阻的开关状态组合检测装置及组合检测方法
EP2302784A1 (en) * 2009-09-25 2011-03-30 Astec International Limited DC-AC inverters
CN102097823A (zh) * 2010-12-21 2011-06-15 山东电力集团公司烟台供电公司 一种无直流电压传感器的两级三相光伏并网系统及控制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1687799A (zh) * 2005-04-06 2005-10-26 南京师范大学 直流接地电阻的开关状态组合检测装置及组合检测方法
EP2302784A1 (en) * 2009-09-25 2011-03-30 Astec International Limited DC-AC inverters
CN102097823A (zh) * 2010-12-21 2011-06-15 山东电力集团公司烟台供电公司 一种无直流电压传感器的两级三相光伏并网系统及控制方法

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102520254A (zh) * 2012-01-06 2012-06-27 西安龙腾新能源科技发展有限公司 一种高精度的光伏逆变器绝缘电阻的检测方法
TWI450481B (zh) * 2012-03-09 2014-08-21 Delta Electronics Inc 並網逆變器的啟動裝置及其控制方法
CN102621394A (zh) * 2012-03-30 2012-08-01 广东易事特电源股份有限公司 双支路输入光伏并网逆变器对地绝缘电阻检测系统及方法
CN102798761A (zh) * 2012-08-31 2012-11-28 阳光电源股份有限公司 一种对地绝缘阻抗检测方法、电路及具有该电路的设备
CN102798761B (zh) * 2012-08-31 2015-01-07 阳光电源股份有限公司 一种对地绝缘阻抗检测方法、电路及具有该电路的设备
CN103018572A (zh) * 2012-12-20 2013-04-03 江苏宏宝电子有限公司 一种光伏并网逆变器绝缘阻抗监控电路
CN103323674A (zh) * 2013-05-21 2013-09-25 江苏宝丰新能源科技有限公司 光伏并网逆变器的对地绝缘阻抗的实时检测电路和检测方法
CN103323674B (zh) * 2013-05-21 2016-08-03 江苏宝丰新能源科技有限公司 光伏并网逆变器的对地绝缘阻抗的实时检测电路和检测方法
CN104422825B (zh) * 2013-08-29 2017-10-27 浙江万向太阳能有限公司 一种直流电源对地绝缘阻抗检测装置和方法
CN104422825A (zh) * 2013-08-29 2015-03-18 浙江万向太阳能有限公司 一种直流电源对地绝缘阻抗检测装置和方法
CN103558496A (zh) * 2013-11-14 2014-02-05 阳光电源股份有限公司 一种单极接地系统及其故障检测装置、方法
CN103558496B (zh) * 2013-11-14 2016-08-17 阳光电源股份有限公司 一种单极接地系统及其故障检测装置、方法
CN103558503A (zh) * 2013-11-22 2014-02-05 深圳市汇川技术股份有限公司 光伏逆变器接地故障检测电路
CN104407220A (zh) * 2014-11-20 2015-03-11 合肥国轩高科动力能源股份公司 电动汽车高压电绝缘电阻测量装置
CN104407220B (zh) * 2014-11-20 2017-05-24 合肥国轩高科动力能源有限公司 电动汽车高压电绝缘电阻测量装置
CN104378068A (zh) * 2014-11-21 2015-02-25 江苏兆伏爱索新能源有限公司 一种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测方法及电路
CN104378068B (zh) * 2014-11-21 2018-03-16 艾思玛新能源技术(江苏)有限公司 一种光伏组件阵列对地绝缘阻抗检测方法及电路
CN105720907A (zh) * 2016-01-25 2016-06-29 南京科远自动化集团股份有限公司 一种用于逆变器中抑制光伏组件pid效应的方法及装置
CN107290671A (zh) * 2016-04-13 2017-10-24 江苏陆地方舟新能源电动汽车有限公司 一种电动汽车电池的绝缘监测模块
CN106093578A (zh) * 2016-06-07 2016-11-09 浙江昱能科技有限公司 一种逆变器的绝缘电阻检测电路
CN106353695A (zh) * 2016-10-24 2017-01-25 郑州云海信息技术有限公司 一种直流电源对地绝缘故障检测装置及方法
CN106997008B (zh) * 2017-05-31 2020-11-10 阳光电源股份有限公司 一种绝缘检测装置及逆变器
CN106997008A (zh) * 2017-05-31 2017-08-01 阳光电源股份有限公司 一种绝缘检测装置及逆变器
CN107861010A (zh) * 2017-09-20 2018-03-30 深圳市超思维电子股份有限公司 一种检测线掉线检测电路及方法
CN107861010B (zh) * 2017-09-20 2020-01-21 深圳市超思维电子股份有限公司 一种检测线掉线检测电路及方法
CN108427037A (zh) * 2018-04-16 2018-08-21 北京动力源科技股份有限公司 一种光伏并网逆变器绝缘电阻的监测装置和电子设备
CN108427037B (zh) * 2018-04-16 2023-11-24 北京动力源科技股份有限公司 一种光伏并网逆变器绝缘电阻的监测装置和电子设备
CN109254235A (zh) * 2018-11-26 2019-01-22 重庆长安汽车股份有限公司 新能源汽车交流线束的绝缘监测装置及方法
CN110927457B (zh) * 2019-11-08 2021-04-20 华为技术有限公司 逆变器及绝缘检测电路
CN110927457A (zh) * 2019-11-08 2020-03-27 华为技术有限公司 逆变器及绝缘检测电路
CN115210585A (zh) * 2020-03-11 2022-10-18 弗罗纽斯国际有限公司 用于确定光伏系统对地的绝缘电阻的方法和光伏逆变器
CN111562439A (zh) * 2020-03-31 2020-08-21 中国电力科学研究院有限公司 一种利用不平衡电桥测量储能系统绝缘阻抗的电路系统
CN112505395A (zh) * 2020-11-30 2021-03-16 贵州航天风华实业有限公司 一种交流电压及频率检测系统
CN116148538A (zh) * 2023-04-19 2023-05-23 深之蓝海洋科技股份有限公司 直流高压绝缘检测系统及检测方法

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