[發明專利]一種直流電源對地絕緣阻抗檢測裝置和方法

有效

• 申請號: 201310383387.9
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN104422825B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 邱寶象;李霖;資小林;李晟;林光鐘;張軍
• 申請（專利權）人: 浙江萬向太陽能有限公司;萬向集團公司
• 主分類號: G01R27/18
• 分類號: G01R27/18
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及絕緣阻抗檢測技術領域，尤其涉及一種直流電源對地絕緣阻抗檢測裝置和方法。

背景技術

直流電源(如電動汽車動力蓄電池、光伏陣列等)對地絕緣阻抗不良或阻值低于規定值，將使得直流電源對地形成高壓，進而使應用該直流電源的設備的外殼帶電，不僅易損壞設備，還給人身安全帶來巨大威脅。因此，有必要對直流電源對地絕緣阻抗進行檢測，以便及時采取相應的調節措施，保證絕緣阻抗始終滿足規定要求。現有技術方案一般通過電橋平衡原理的檢測方法，直流電源正負極對地之間均并聯給定的電阻值，與直流電源的正負極對地電阻形成一個電阻電橋，通過ADC數模轉換器采樣橋臂的電壓值結合直流電源正負極最大電壓值并通過微處理器軟件計算得到當前直流電源正負極對地電阻，再通過和標準規范中規定的絕緣阻抗值進行比較判斷當前直流電源正負極對地絕緣阻抗是否良好。

中國專利公開號CN102279317，公開日2011年12月14日，發明的名稱為光伏并網逆變器的對地絕緣電阻在線檢測方法，該申請案公開了一種光伏并網逆變器的對地絕緣電阻在線檢測方法，它通過采樣光伏電池的輸出電壓V_PV，并通過使電阻開關電路中的開關S1處于斷開或閉合狀態，將電阻R5從上橋臂中脫離或接入上橋臂中，然后采樣下橋臂的分壓輸出端的電壓信號，以得到兩組光伏電池的正極對地和光伏電池的負極對地的電壓比方程，從而在線實時準確地計算出光伏電池的正極對地的絕緣電阻R+和光伏電池的負極對地的絕緣電阻R-。其不足之處是，該方法對信號電壓經過多次采樣后計算當前絕緣阻抗數值，計算量大而繁雜，對應的硬件資源開銷大，需要通過開關改變電橋橋臂的阻值，并且通過ADC模擬數字轉換器件將模擬信號轉換成微計算機(微處理器或者DSP)能夠處理的數字信號并計算得到絕緣阻抗的阻值，再根據規定標準比較才能判斷當前絕緣狀態是否良好，如果處理器處理位數低，主頻不高的話，計算處理速度會很慢。

發明內容

本發明的目的是克服現有的直流電源對地絕緣阻抗檢測裝置結構復雜，通過微處理器計算絕緣阻抗的阻值，計算繁雜，檢測速度慢的技術問題，提供了一種直流電源對地絕緣阻抗檢測裝置和方法，其直接通過硬件電路輸出邏輯電平實現對當前絕緣阻抗是否滿足安全規定要求的判斷，無需通過微處理器軟件來計算當前的絕緣阻抗數值，提高了檢測速度，降低了成本。

為了解決上述問題，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明的一種直流電源對地絕緣阻抗檢測裝置，包括電阻電橋電路、電壓采樣電路、濾波放大電路、模擬信號隔離模塊和閾值比較電路，所述電阻電橋電路包括電阻R3、電阻R4、電阻R5和電阻R6，所述電阻R3一端與直流電源的正極相連，所述電阻R3另一端與電阻R4一端相連，所述電阻R4另一端接地，所述電阻R5一端接地，所述電阻R5另一端與電阻R6一端和電壓采樣電路的輸入端相連，所述電阻R6另一端與直流電源的負極相連，所述電壓采樣電路的輸出端與濾波放大電路的輸入端相連，所述濾波放大電路的輸出端與模擬信號隔離模塊的輸入端相連，所述模擬信號隔離模塊的輸出端與閾值比較電路的輸入端相連，所述閾值比較電路的輸出端輸出邏輯電平。

在本技術方案中，直流電源正極與地線之間有絕緣阻抗R1，直流電源負極與地線之間有絕緣阻抗R2。檢測時，電阻電橋電路將直流電源正負極對地阻抗變換成電壓值，其中電阻R5和電阻R6的分壓電路輸出電壓V_O，分路電壓V_O同直流電源正負極最高電壓V_max之間的關系如公式：因此通過采集電阻R5和電阻R6分壓電路輸出的電壓V_O就可以反映出直流電源正負極對地絕緣阻抗的變化。

電壓采樣電路采集電阻電橋電路輸出的電壓信號V_O，并將其輸出到濾波放大電路。濾波放大電路先對電壓信號進行工頻和高頻諧波濾波(主要通過低通濾波器濾除工頻和高頻諧波成分)，再將模擬電壓信號調理放大到匹配后級閾值比較電路的電壓標準(通過運算放大電路完成)。模擬信號隔離模塊將經過放大的采樣電壓模擬信號進行信號隔離，以提高信號的穩定性。

閾值比較電路將模擬信號隔離模塊輸出的電壓信號與電壓閾值上下限進行比較，如果電壓信號在電壓閾值上下限范圍內，則閾值比較電路輸出高電平，否則閾值比較電路輸出低電平。此邏輯電平信號為判斷當前直流電源正負極對地絕緣阻抗是否良好的標準，高電平表示絕緣阻抗狀態良好，低電平表示絕緣阻抗出現問題，不滿足安全規定的要求。