專利名稱：直流電源對地絕緣檢測電路及其檢測方法及逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于直流電源對地絕緣檢測領(lǐng)域，具體涉及一種直流電源對地絕緣檢測電路及其檢測方法，及采用該檢測電路的逆變器。
背景技術(shù)：
應用高壓直流電的場合，較高的工作電壓對直流電源與保護地之間的絕緣性能提出了更高的要求，高壓電纜線絕緣介質(zhì)老化或受潮濕環(huán)境影響等因素都會導致高電壓直流電源和保護地之間的絕緣性能下降，電源正負極引線將通過絕緣層和保護地構(gòu)成漏電流回路，使保護地電位上升，不僅會危及周圍人員的人身安全，而且，當高電壓直流電源和保護地之間發(fā)生多點絕緣性能嚴重下降時，還會導致漏電回路的熱積累效應，可能造成電氣火災。因此，實時、定量地檢測高壓直流電源與保護地間的絕緣電阻，發(fā)現(xiàn)絕緣故障，具有非常 重要的意義。目前的絕緣電阻檢測電路大都比較復雜，有的還要外接電子兆歐表，有的還采用大量模擬電路，可靠性差，精度低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電路簡單、精度高、可靠性高的直流電源對地絕緣檢測電路及其檢測方法，以及應用該檢測電路的逆變器。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案本發(fā)明包括直流電源和保護地，串聯(lián)連接的第一電路和第二電路，所述第一電路和第二電路的公共結(jié)點Viso與保護地相連，所述第一電路的另一端與直流電源的正極相連并相交于結(jié)點VBUS1，所述第二電路的另一端與直流電源的負極相連并相交于結(jié)點VBUS2，所述結(jié)點VBUS1、結(jié)點VBUS2和結(jié)點VISO與處理器相連，所述第一電路和第二電路中的至少一個為阻值可變的電路，其阻值通過處理器調(diào)節(jié)。進一步的，所述檢測電路還包括分壓電路，所述分壓電路與所述第一電路和第二電路組成的串聯(lián)電路并聯(lián)，所述檢測電路還包括第三電路，所述第三電路的一端與所述第一電路和第二電路連接于結(jié)點VISO，其另一端與分壓電路連接于VMID結(jié)點，所述VMID結(jié)點還與處理器相連，所述第一電路、第二電路和第三電路中的至少一個為阻值可變的電路，其阻值通過處理器調(diào)節(jié)。本發(fā)明還提供了基于上述第一種檢測電路的檢測方法，包括如下步驟步驟I :測量結(jié)點VBUSl、結(jié)點VBUS2和結(jié)點VISO的電壓值；步驟2 :通過處理器改變第一電路和第二電路中任一電路的阻值，再次測量步驟I中相同結(jié)點的電壓值；步驟3 :通過步驟I和步驟2測得的電壓值計算直流電源的正、負極和保護地之間虛擬電阻Rl和R2的值；步驟4 :將步驟3中測得的電阻Rl和R2的值和預設的值作比較，若電阻Rl和R2的值在安全范圍內(nèi)，則不動作，否則，執(zhí)行一個安全操作。本發(fā)明還提供了基于上述第二種檢測電路的檢測方法，包括如下步驟步驟I :測量結(jié)點VBUSl、結(jié)點VBUS2、結(jié)點VISO和結(jié)點VMID的電壓值；步驟2 :通過處理器改變第一電路、第二電路和第三電路中任一電路的阻值，再次測量步驟I中相同結(jié)點的電壓值；步驟3 :通過步驟I和步驟2測得的電壓值計算直流電源的正、負極和保護地之間虛擬電阻Rl和R2的值；步驟4 :將步驟3中測得的電阻Rl和R2的值和預設的值作比較，若電阻Rl和R2的值在安全范圍內(nèi)，則不動作，否則，執(zhí)行一個安全操作。由上述技術(shù)方案可知，通過連接幾個有阻值的電路并檢測其與絕緣電阻Rl和R2·有關(guān)系的點的電壓值來計算絕緣電阻的阻值，整個電路非常簡單，而且省去了很多模擬電路，使整個電路的可靠性和精度更高。本發(fā)明還提供了一種應用上述檢測電路的逆變器，所述逆變器包括所述的直流電源對地絕緣檢測電路，所述逆變器還包括DC/AC變換電路，所述DC/AC變換電路的輸入端與直流電源的正、負極相連，其輸出端通過開關(guān)與電網(wǎng)相連，所述開關(guān)受處理器控制。


圖I是本發(fā)明檢測電路的一個實施例的電路圖；圖2是本發(fā)明檢測電路的一個實施例的電路圖；圖3是本發(fā)明檢測電路的一個實施例的電路圖；圖4是本發(fā)明逆變器的電路圖。
具體實施例方式本發(fā)明主要利用同一點流入、流出的電流相等的原理，如圖I所示，本發(fā)明包括直流電源I和保護地2，串聯(lián)連接的第一電路3和第二電路4，所述第一電路3和第二電路4的公共結(jié)點VISO與保護地2相連，所述第一電路3的另一端與直流電源I的正極相連并相交于結(jié)點VBUS1，所述第二電路4的另一端與直流電源I的負極相連并相交于結(jié)點VBUS2，所述結(jié)點VBUSl、結(jié)點VBUS2和結(jié)點VISO與處理器6相連，所述第一電路3和第二電路4中的至少一個為阻值可變的電路，其阻值通過處理器6調(diào)節(jié)。本發(fā)明還提供了上述檢測電路的檢測方法，包括如下步驟步驟I :測量結(jié)點VBUSl、結(jié)點VBUS2和結(jié)點VISO的電壓值；步驟2 :通過處理器6改變第一電路3和第二電路4中任一電路的阻值，再次測量步驟I中相同結(jié)點的電壓值；步驟3 :通過步驟I和步驟2測得的電壓值計算直流電源I的正、負極和保護地2之間虛擬電阻Rl和R2的值；步驟4 :將步驟3中測得的電阻Rl和R2的值和預設的值作比較，若電阻Rl和R2的值在安全范圍內(nèi)，則不動作，否則，執(zhí)行一個安全操作。具體的，上述步驟3中的計算方法為阻值變化前，所述第一電路3的阻值為R11，第二電路4的阻值為R12，設結(jié)點VBUS2電壓為O，結(jié)點VBUSl和結(jié)點VISO電壓分別為VBUSl和VIS01，則保護地2方向流入結(jié)點VISO的電流IGl為IGl = VIS01/R12-(VBUS1-VIS01)/RlI ；阻值變化后，所述第一電路3的阻值為Rll'，第二電路4的阻值為R12'，設結(jié)點VBUS2電壓為O,結(jié)點VBUSl和結(jié)點VISO電壓分別為VBUSl和VISOl'，則保護地2方向流入結(jié)點VISO的電流IG2為IG2 = VISOr /RU' - (VBUS1-VIS01' )^11;；則Rl = VBUSlX (VISOl' -VIS01) / (IGl XVISOl' -IG2XVIS01),R2 = VBUSlX (VISOl' -VIS01) / (IGl X VBUS1-IG1 X VISOl; IG2XVBUS1+IG2XVIS01),
當Rl、R2的值有負的時候，取其絕對值。本發(fā)明通過連接幾個有阻值的電路并檢測其與絕緣電阻Rl和R2有關(guān)系的點的電壓值來計算絕緣電阻的阻值，整個電路非常簡單，而且省去了很多模擬電路，使整個電路的可靠性和精度更高。進一步的，如圖2所示，所述檢測電路還包括分壓電路8，所述分壓電路8與所述第一電路3和第二電路4組成的串聯(lián)電路并聯(lián)，所述檢測電路還包括第三電路7，所述第三電路7的一端與所述第一電路3和第二電路4連接于結(jié)點VIS0，其另一端與分壓電路8連接于VMID結(jié)點，所述VMID結(jié)點還與處理器6相連，所述第一電路3、第二電路4和第三電路7中的至少一個為阻值可變的電路，其阻值通過處理器6調(diào)節(jié)。本發(fā)明還提供了上述檢測電路的檢測方法，包括如下步驟步驟I :測量結(jié)點VBUSI、結(jié)點VBUS2、結(jié)點VISO和結(jié)點VMID的電壓值；步驟2 :通過處理器6改變第一電路3、第二電路4和第三電路7中任一電路的阻值，再次測量步驟I中相同結(jié)點的電壓值；步驟3 :通過步驟I和步驟2測得的電壓值計算直流電源I的正、負極和保護地2之間虛擬電阻Rl和R2的值；步驟4 :將步驟3中測得的電阻Rl和R2的值和預設的值作比較，若電阻Rl和R2的值在安全范圍內(nèi)，則不動作，否則，執(zhí)行一個安全操作。具體的，上述步驟3中的計算方法為阻值變化前，所述第一電路3的阻值為R11，第二電路4的阻值為R12，第三電路7的阻值為R13，設結(jié)點VBUS2電壓為0，結(jié)點VBUS1、結(jié)點VISO和結(jié)點VMID電壓分別為VBUSl、VISOl和VMIDl，則保護地2方向流入結(jié)點VISO的電流IGl為IGl = VIS01/R12+(VIS01-VMID1)/R13-(VBUS1-VIS01)/RlI ；阻值變化后，所述第一電路3的阻值為Rll'，第二電路4的阻值為R12'，第三電路7的阻值為R13'，設結(jié)點VBUS2電壓為O,結(jié)點VBUSl、結(jié)點VISO和結(jié)點VMID電壓分別為VBUSl、VISOl'和VMID'，則保護地2方向流入結(jié)點VISO的電流IG2為IG2 = VISOr /RU' +(VISOl' -VMIDl; )/R13/ - (VBUS1-VIS01' )^11;；則Rl = VBUSlX (VISOl' -VIS01) / (IGl XVISOl' -IG2XVIS01),R2 = VBUSlX (VISOl' -VIS01) / (IGl X VBUS1-IG1 X VISOl; -IG2XVBUS1+IG2XVIS01),
當Rl、R2的值有負的時候，取其絕對值。上述實施例的檢測電路加入了第三電路7和分壓電路8，對應的檢測方法也加入這一支路的計算，使整個計算結(jié)果精度更高。進一步的，如圖3所示，所述第一電路3包括電阻R3，所述第二電路4包括電阻R4和電阻R5的并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路與電阻R3串聯(lián)于結(jié)點VIS0，電阻R3的另一端與直流電源I的正極相連并相交于結(jié)點VBUS1，上述并聯(lián)電路的另一端與直流電源I的負極相連并相交于結(jié)點VBUS2，所述第二電路4還包括開關(guān)SI，所述開關(guān)SI與電阻R5串聯(lián)，開關(guān)SI的開、關(guān)通過處理器6控制，所述第三電路7包括電阻R6，電阻R6的一端與電阻R3、電阻R4和電阻R5相交于結(jié)點VIS0，其另一端與分壓電路8相交于結(jié)點VMID。所述第一電路3、第二電路4和第三電路7由電阻組成，使計算更簡單，也可以包含電容和其他含有阻值的元器件，但是相對來說，計算會比較復雜。阻值的變化除通過開關(guān)調(diào)節(jié)外，還可以使用可變電阻器等阻值可變的裝置，通過開關(guān)SI控制第二電路阻值的變化， 結(jié)構(gòu)簡單、易于控制。上述檢測電路的計算方法如下開關(guān)SI斷開時，各電路電阻為R3、R4和R6，設結(jié)點VBUS2電壓為0，結(jié)點VBUSl、結(jié)點VISO和結(jié)點VMID電壓分別為VBUS1、VISOl和VMID1，根據(jù)結(jié)點VISO流入、流出電流相等的原理，則保護地2方向流入結(jié)點VISO的電流IGl為IGl = VIS01/R4+(VIS01-VMID1)/R6-(VBUS1-VIS01)/R3 ；開關(guān)SI閉合時，各電路電阻為R3、R4XR5/(R4+R5)和R6，，設結(jié)點VBUS2電壓為0，結(jié)點VBUS1、結(jié)點VISO和結(jié)點VMID電壓分別為VBUSUVIS01'和VMID'，則保護地2方向流入結(jié)點VISO的電流IG2為IG2 = VISOl ' X (R4 + R5)/R4 X R5+(V ISOI ' -VMIDl ' ) /R6' -(VBUSl-VISor )/R3 ；又IGl和IG2還滿足下列等式，IGl= (VBUS1-VIS01)/R1-VIS01/R2,IG2 = (VBUSl-VISOr )/Rl-VIS01' /R2,解上述等式組成的方程組，有Rl = VBUSlX (VISOl' -VIS01) / (IGl XVISOl; -IG2XVIS01),R2 = VBUSlX (VISOl' -VIS01) / (IGl X VBUS1-IG1 X VISOl; IG2XVBUS1+IG2XVIS01),當Rl、R2的值有負的時候，取其絕對值。進一步的，如圖3所示，所述分壓電路8包括電容Cl和C2組成的串聯(lián)電路，所述串聯(lián)電路的公共端與結(jié)點VMID相連，所述Cl的另一端與結(jié)點VBUSl相連，所述電容C2的另一端與結(jié)點VBUS2相連。所述分壓電路也可由串聯(lián)電阻組成，用電容能提高檢測電路的效率，且有些電路中需要用電容濾波，這里采用電容，既可為檢測電路充當分壓電路，又可以為后續(xù)電路充當濾波電路，從整體上說減少了元器件的個數(shù)，節(jié)省了整機的成本。進一步的，如圖I、圖2和圖3所示，所述檢測電路還包括采樣電路5,所述結(jié)點VBUSl、結(jié)點VBUS2、結(jié)點VISO和結(jié)點VMID先與采樣電路5相連，采樣電路5再與處理器6相連。通過采樣電路5采樣的精度相對于電阻分壓直接采樣的精度要高，從而能進一步提高阻值的計算精度。進一步的，所述電阻R3、電阻R4、電阻R5和電阻R6都是兆歐級電阻。上述電阻都采用兆歐級電阻，則各分壓點分得的電壓基本都是高壓，這樣采樣的精確度就比較高，從而計算的精度也更高。如圖4所示，本發(fā)明還提供了一種逆變器，包括上述的直流電源對地絕緣檢測電路，所述檢測電路用于直流電源對地絕緣的檢測，所述逆變器還包括DC/AC變換電路9，所述DC/AC變換電路9的輸入端與直流電源的正、負極相連，其輸出端通過開關(guān)10與電網(wǎng)相連，所述開關(guān)10受處理器6控制。當檢測電路檢測出電阻Rl和R2的值不在安全范圍內(nèi)時，則會執(zhí)行一個安全動作，例如通過處理器6控制開關(guān)10斷開，從而使DC/AC變換電路9與電網(wǎng)斷開，或者也可以直接命令DC/AC變換電路9不工作。如圖4所示，所述DC/AC變換電路9的輸入端還與電容Cl和電容C2的中點相連，·這樣電容Cl和電容C2還可充當逆變器的濾波電容或者母線電容，節(jié)省了元器件的成本。本發(fā)明的檢測電路和檢測方法還可以應用于其他多種場合，如對車輛底盤和電壓系統(tǒng)之間的絕緣性檢測等。
權(quán)利要求
1.一種直流電源對地絕緣檢測電路，包括直流電源(I)和保護地(2)，其特征在于本檢測電路還包括串聯(lián)連接的第一電路(3)和第二電路(4)，所述第一電路(3)和第二電路(4)的公共結(jié)點VISO與保護地(2)相連，所述第一電路(3)的另一端與直流電源(I)的正極相連并相交于結(jié)點VBUSl，所述第二電路(4)的另一端與直流電源(I)的負極相連并相交于結(jié)點VBUS2，所述結(jié)點VBUSl、結(jié)點VBUS2和結(jié)點VISO與處理器(6)相連，所述第一電路(3)和第二電路(4)中的至少一個為阻值可變的電路，其阻值通過處理器(6)調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流電源對地絕緣檢測電路，其特征在于所述檢測電路還包括分壓電路(8)，所述分壓電路(8)與所述第一電路(3)和第二電路(4)組成的串聯(lián)電路并聯(lián)，所述檢測電路還包括第三電路(7)，所述第三電路(7)的一端與所述第一電路(3)和第二電路(4)連接于結(jié)點VIS0，其另一端與分壓電路(8)連接于結(jié)點VMID，所述結(jié)點VMID 還與處理器(6)相連，所述第一電路(3)、第二電路(4)和第三電路(7)中的至少一個為阻 值可變的電路，其阻值通過處理器(6)調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電源對地絕緣檢測電路，其特征在于所述第一電路(3)包括電阻R3，所述第二電路(4)包括電阻R4和電阻R5的并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路與電阻R3串聯(lián)于結(jié)點VIS0，電阻R3的另一端與直流電源(I)的正極相連并相交于結(jié)點VBUS1，上述并聯(lián)電路的另一端與直流電源(I)的負極相連并相交于結(jié)點VBUS2，所述第二電路(4)還包括開關(guān)SI，所述開關(guān)SI與電阻R5串聯(lián)，開關(guān)SI的開、關(guān)通過處理器(6)控制，所述第三電路(7)包括電阻R6，電阻R6的一端與電阻R3、電阻R4和電阻R5相交于結(jié)點VIS0，其另一端與分壓電路(8)相交于結(jié)點VMID。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的直流電源對地絕緣檢測電路，其特征在于所述分壓電路⑶包括電容Cl和C2組成的串聯(lián)電路，所述串聯(lián)電路的公共端與結(jié)點VMID相連，所述Cl的另一端與結(jié)點VBUSl相連，所述電容C2的另一端與結(jié)點VBUS2相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4的任意一項所述的直流電源對地絕緣檢測電路，其特征在于所述檢測電路還包括采樣電路(5)，所述結(jié)點VBUSl、結(jié)點VBUS2、結(jié)點VISO和結(jié)點VMID先與采樣電路(5)相連，采樣電路(5)再與處理器(6)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流電源對地絕緣檢測電路，其特征在于所述電阻R3、電阻R4、電阻R5和電阻R6都是兆歐級電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流電源對地絕緣檢測電路的檢測方法，包括如下步驟 步驟I :測量結(jié)點VBUS I、結(jié)點VBUS2和結(jié)點VISO的電壓值； 步驟2 :通過處理器(6)改變第一電路(3)和第二電路⑷中任一電路的阻值，再次測量步驟I中相同結(jié)點的電壓值； 步驟3 :通過步驟I和步驟2測得的電壓值計算直流電源(I)的正、負極和保護地(2)之間虛擬電阻Rl和R2的值； 步驟4 :將步驟3中測得的電阻Rl和R2的值和預設的值作比較，若電阻Rl和R2的值在安全范圍內(nèi)，則不動作，否則，執(zhí)行一個安全操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求2-6的任意一項所述的直流電源對地絕緣檢測電路的檢測方法，包括如下步驟 步驟I :測量結(jié)點VBUSl、結(jié)點VBUS2、結(jié)點VISO和結(jié)點VMID的電壓值； 步驟2 :通過處理器(6)改變第一電路(3)、第二電路(4)和第三電路(7)中任一電路的阻值，再次測量步驟I中相同結(jié)點的電壓值； 步驟3 :通過步驟I和步驟2測得的電壓值計算直流電源(I)的正、負極和保護地(2)之間虛擬電阻Rl和R2的值； 步驟4 :將步驟3中測得的電阻Rl和R2的值和預設的值作比較，若電阻Rl和R2的值在安全范圍內(nèi)，則不動作，否則，執(zhí)行一個安全操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測方法，其特征在于 阻值變化前，所述第一電路(3)的阻值為R11，第二電路(4)的阻值為R12，設結(jié)點VBUS2電壓為O，結(jié)點VBUSl和結(jié)點VISO電壓分別為VBUSl和VIS01，則保護地(2)方向流入結(jié)點VISO的電流IGl為IGl = VIS01/R12-(VBUS1-VIS01)/RlI ； 阻值變化后，所述第一電路(3)的阻值為Rll'，第二電路(4)的阻值為R12'，設結(jié)點VBUS2電壓為O,結(jié)點VBUSl和結(jié)點VISO電壓分別為VBUSl和VISOl'，則保護地(2)方向流入結(jié)點VISO的電流IG2為 IG2 = Visor /RU' -(VBUSl-VISor )^11;；則 Rl = VBUSlX (VISOl' -VIS01) / (IGl XVISOl' -IG2XVIS01), R2 = VBUSlX (VIS01' -VIS01)/(IGlXVBUS1-IG1XVISOl' -IG2XVBUS1+IG2XVIS01)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的檢測方法，其特征在于 阻值變化前，所述第一電路(3)的阻值為R11，第二電路(4)的阻值為R12，第三電路(7)的阻值為R13，設結(jié)點VBUS2電壓為O,結(jié)點VBUSl、結(jié)點VISO和結(jié)點VMID電壓分別為VBUSl、VISOl和VMIDl，則保護地(2)方向流入結(jié)點VISO的電流IGl為IGl = VIS01/R12+(VIS01-VMID1)/R13-(VBUS1-VIS01)/RlI ； 阻值變化后，所述第一電路(3)的阻值為Rll'，第二電路(4)的阻值為R12'，第三電路(7)的阻值為R13'，設結(jié)點VBUS2電壓為O,結(jié)點VBUSl、結(jié)點VISO和結(jié)點VMID電壓分別為VBUSl、VISOl'和VMID'，則保護地(2)方向流入結(jié)點VISO的電流IG2為 IG2 = Visor /RU' +(Visor -VMIDl' )/R13/ -(VBUS 1-VIS01' VRll'；則 Rl = VBUSlX (VISOl' -VIS01) / (IGl XVISOl' -IG2XVIS01),R2 = VBUSlX (VIS01 ' -VIS01) / (IGl X VBUS1-IG1 X VISOl ' IG2XVBUS1+IG2XVIS01)。
11.一種逆變器，與直流電源相連，其特征在于所述逆變器包括權(quán)利要求1-6的任意一項所述的直流電源對地絕緣檢測電路，所述檢測電路用于直流電源對地絕緣的檢測，所述逆變器還包括DC/AC變換電路(9)，所述DC/AC變換電路(9)的輸入端與直流電源的正、負極相連，其輸出端通過開關(guān)(10)與電網(wǎng)相連，所述開關(guān)(10)受處理器(6)控制。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的逆變器，其特征在于所述DC/AC變換電路(9)的輸入端還與權(quán)利要求4所述的檢測電路的結(jié)點VMID相連。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及一種直流電源對地絕緣檢測電路及其檢測方法，及采用該檢測電路的逆變器，本發(fā)明的檢測電路包括直流電源和保護地，串聯(lián)連接的第一電路和第二電路，所述第一電路和第二電路的公共結(jié)點VISO與保護地相連，所述第一電路的另一端與直流電源的正極相連并相交于結(jié)點VBUS1，所述第二電路的另一端與直流電源的負極相連并相交于結(jié)點VBUS2，所述結(jié)點VBUS1、結(jié)點VBUS2和結(jié)點VISO與處理器相連，所述第一電路和第二電路中的至少一個為阻值可變的電路，其阻值通過處理器調(diào)節(jié)。整個檢測電路非常簡單，而且省去了很多模擬電路，使整個電路的可靠性和精度更高。
文檔編號G01R27/08GK102967765SQ201110257030
公開日2013年3月13日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者張海明, 胡兵, 耿后來, 倪華, 趙為 申請人:陽光電源股份有限公司