專利名稱：一種光伏陣列對地絕緣阻抗檢測方法及電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及光伏發電技術領域，尤其涉及一種光伏陣列對地絕緣阻抗檢測方法及電路。
背景技術：
隨著光伏發電的普及，光伏陣列PV母線對地絕緣電阻逐漸受到業界的關注和重視。若光伏陣列對地絕緣電阻不良或阻值低于一定值，將使得光伏陣列對地形成高壓，使設備外殼帶電，不僅易損壞設備，還給人身安全帶來巨大威脅。因此，由必要對光伏陣列對地絕緣電阻進行檢測，以便及時采取相應的調節措施，保證絕 緣阻抗始終在安全范圍內。現有的絕緣阻抗檢測方案，在正母線對地絕緣阻抗R1與負母線對地絕緣阻抗R2差值很大時，如R1遠大于R2，若母線電壓過小，則R2分壓過小，難以準確測量其分壓值，導致計算得到的R1和R2不準確；若母線電壓過大，則R1分壓過大，有可能超過測量儀器的量程，導致無法得到R1的分壓值，即無法計算得到R1和民。因此，母線電壓過高或過低，都不能準確檢測到光伏陣列的對地絕緣阻抗，即不能實現在全電壓范圍內準確檢測對地絕緣阻抗。
發明內容
有鑒于此，本發明提供了一種光伏陣列對地絕緣阻抗檢測方法及電路，以解決現有檢測方案在正、負母線對地絕緣阻抗差值很大時，不能實現在全電壓范圍內準確檢測對地絕緣阻抗的問題。為實現上述目的，本發明提供如下技術方案一種光伏陣列對地絕緣阻抗檢測方法，包括在所述光伏陣列的正母線和地線之間連接正分壓電路，在所述光伏陣列的地線和負母線之間連接負分壓電路；當母線電壓Upv不大于光伏陣列最大輸出電壓與N1的乘積時，利用第一檢測方法進行電壓檢測；當母線電壓大于光伏陣列最大輸出電壓與N1的乘積時，利用第二檢測方法進行電壓檢測；根據所述正分壓電路和負分壓電路之間的串聯分壓關系，計算正母線對地絕緣阻抗和負母線對地絕緣阻抗；其中，所述第一檢測方法為調節所述正分壓電路和/或負分壓電路，使得所述正分壓電路的電阻值為R31，且R31與所述負分壓電路的電阻值之比為N1，獲取所述正分壓電路兩端的電壓U/、所述負分壓電路兩端的電壓U1 ；調節所述正分壓電路和/或負分壓電路，使得所述正分壓電路的電阻值為R32，且R32與所述負分壓電路的電阻值之比為N2，獲取所述正分壓電路兩端的電壓U2’、所述負分壓電路兩端的電壓U2 ；所述第二檢測方法為
調節所述正分壓電路和/或負分壓電路，使得所述正分壓電路的電阻值為R33，且R33與所述負分壓電路的電阻值之比為N3，獲取所述正分壓電路兩端的電壓U3’、所述負分壓電路兩端的電壓U3 ；調節所述正分壓電路和/或負分壓電路，使得所述正分壓電路的電阻值為R34，且R34與所述負分壓電路的電阻值之比為N 4，獲取所述正分壓電路兩端的電壓U4’、所述負分壓電路兩端的電壓U4 ；其中，1/5〈N3≤ WN1 ≤ I/N2 < I。優選地，所述方法還包括在所述正母線和/或負母線上設置母線開關；檢測開始時，閉合所述母線開關，檢測完成后，斷開所述母線開關。優選地，所述正分壓電路包括兩條并聯支路，一條由電阻R3構成，另一條由電阻R5和開關Q5串聯構成；所述負分壓電路包括四條并聯支路，一條由電阻R4構成，一條由電阻R6和開關Qe串聯構成，一條由電阻R7和開關Q7串聯構成，另一條由電阻R8和開關％串聯構成；且各電阻阻值之間的關系為=R3=NfR4=N2* (R4//R7)，(R3//R5) =N3* (R4//R6) =N4* (R4//R6//
尺8);尺31=尺32=尺3，尺33=尺34= ( // );所述調節所述正分壓電路和/或負分壓電路，使得所述正分壓電路的電阻值為R31且R31與所述負分壓電路的電阻值之比為N1，具體為斷開開關05、06、07、08 ；所述調節所述正分壓電路和/或負分壓電路，使得所述正分壓電路的電阻值為R32且R32與所述負分壓電路的電阻值之比為N2，具體為斷開開關Q5、Q6、Q8，閉合開關Q7 ；所述調節所述正分壓電路和/或負分壓電路，使得所述正分壓電路的電阻值為R33且R33與所述負分壓電路的電阻值之比為N3,具體為斷開開關Q7、Q8,閉合開關Q5、Q6 ；所述調節所述正分壓電路和/或負分壓電路，使得所述正分壓電路的電阻值為R34且R34與所述負分壓電路的電阻值之比為N4,具體為閉合開關Q5、Q6、Q8,斷開開關Q7。優選地，Npl/2，N2=2,N3= I/3, N4=3。一種光伏陣列對地絕緣阻抗檢測電路，包括正分壓電路和負分壓電路；所述正分壓電路接于所述光伏陣列的正母線和地線之間，所述負分壓電路接于所述地線與所述光伏陣列的負母線之間；所述正分壓電路的電阻值和/或所述負分壓電路的電阻值可調，所述正分壓電路的電阻值與負分壓電路的電阻值之比至少可取N1、N2、N3和N4，且滿足1/5〈N3 ( WN1 ( I/
N2 < I0優選地，所述正母線和/或負母線上設有母線開關。優選地，所述正分壓電路包括兩條并聯支路，一條由電阻R3構成，另一條由電阻R5和開關Q5串聯構成；所述負分壓電路包括四條并聯支路，一條由電阻R4構成，一條由電阻R6和開關Qe串聯構成，一條由電阻R7和開關Q7串聯構成，另一條由電阻R8和開關％串聯構成；且各電阻值之間的關系滿足 A3=NfR4=N2* (R4//R7)，(R3//R5) =N3* (R4//R6) =N4* (R4//R6//R8)。優選地，Npl/2，N2=2,N3= I/3, N4=3。由上述技術方案可知，本發明首先判斷Upv是否不大于Umax^N1，之后對兩種判斷結果選取正、負分壓電路的不同阻值比進行檢測，即，Upv ( UN1 (母線電壓較小)時，選取N1和N2，且1/5〈& ( 1/N2〈1，當R1遠大于R2時，取N1時，能大大提高小阻抗R2的分壓，提高了對民的測量精度；而當R2遠大于R1時，取N2時，能大大提高小阻抗R1的分壓，提高了對R1的測量精度；同樣的Upv > UmaJN1 (母線電壓較大)時，選取N3和N4,且1/5〈N3 ( 1/N4〈1，無論R1過大還是R2過大，均可以保證一定的測量精度。而1/5〈乂〈&〈1保證了當R1遠大于R2時，高母線電壓情況下比低母線電壓情況下，大阻抗R1的分壓更少，避免了 R1的分壓超過電壓測量儀器的量程；同樣的，1/5〈1/N4〈1/N2 < 1，即1〈N2〈N4 < 5，保證了當R2遠大于R1時，高母線電壓情況下比低母線電壓情況下，大阻抗R2的分壓更少，避免了 R2的分壓超過電壓測量儀器的量程。因此，本發明實施例解決了現有檢測方案在正、負母線對地絕緣阻抗差值很大時，不能實現在全電壓范圍內準確檢測對地絕緣阻抗的問題。
圖I為本發明實施例提供的光伏陣列對地絕緣阻抗檢測方法的流程圖；圖2為本發明另一實施例提供的光伏陣列對地絕緣阻抗檢測方法的流程圖；
圖3為圖2所示方法中測量U1時的電路原理圖；圖4為圖2所示方法中測量U2時的電路原理圖；圖5為圖2所示方法中測量U3時的電路原理圖；圖6為圖2所示方法中測量U4時的電路原理圖；圖7為本發明實施例提供的光伏陣列對地絕緣阻抗檢測電路的結構圖；圖8為本發明另一實施例提供的光伏陣列對地絕緣阻抗檢測電路的結構圖；圖9為本發明又一實施例提供的光伏陣列對地絕緣阻抗檢測電路的結構圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。本發明實施例提供了一種光伏陣列對地絕緣阻抗檢測方法及電路，以解決現有檢測方案在正、負母線對地絕緣阻抗差值很大時，不能實現在全電壓范圍內準確檢測對地絕緣阻抗的問題。參照圖1，本發明實施例提供的光伏陣列對地絕緣阻抗檢測方法包括如下步驟101 :在光伏陣列的正母線和地線之間連接正分壓電路，在光伏陣列的地線和負母線之間連接負分壓電路；102 比較母線電壓Upv與光伏陣列最大輸出電壓Umax與N1的乘積的大小；若Upv ( UmaJN1，則執行步驟103，否則執行步驟106 ；103:調節正分壓電路和/或負分壓電路，使正分壓電路的電阻R31和負分壓電路的電阻值R41滿足R31A41=N1，獲取正分壓電路兩端的電壓U1'、負分壓電路兩端的電壓U1 ；實際應用時，可以通過如下3種方式使正、負分壓電路的阻值之比滿足一定條件I)只調節正分壓電路；2)只調節負分壓電路；3)同時調節正分壓電路和負分壓電路。
獲取U1和U1'的方式有直接測量地線與負母線之間的電壓U1，通過計算得出U/ =Upv-U1 ；或者，測量正母線與地線之間的電壓U/，通過計算得出U1=Upv-U1'。104:調節正分壓電路和/或負分壓電路，使正分壓電路的電阻值R32和負分壓電路的電阻值R42滿足R32/R42=N2，獲取正分壓電路兩端的電壓U2’、負分壓電路兩端的電壓U2 ；獲取U2和U2,的方式同獲取U1和U1,。105 :假設正母線對地絕緣電阻值為R1、負母線對地絕緣電阻值為R2，根據正分壓電路和負分壓電路之間的串聯分壓原理及步驟103和104獲取到達電壓，得到方程組
LU2《R1 〃 R32)=U2 z[ RZ(R32ZN2)]
R1和負母線對地絕緣電阻值R2，本次檢測結束；106:調節正分壓電路和/或負分壓電路，使正分壓電路的電阻值R33和負分壓電路的電阻值R43滿足R33/R43=N3，獲取正分壓電路兩端的電壓U3’、負分壓電路兩端的電壓U3 ；獲取U3和U3,的方式同獲取U1和U1,。107:調節正分壓電路和/或負分壓電路，使正分壓電路的電阻值R34和負分壓電路的電阻值R44滿足R34/R44=N4，正分壓電路兩端的電壓U4’、負分壓電路兩端的電壓U4 ；獲取U4和U4’的方式同獲取U1和U1,。108 :根據正分壓電路和負分壓電路之間的串聯分壓原理及步驟106和107獲取到
的電壓，得到方程組也思S333:巴IU4 /(Ri" RJ = U4R2 "(Rm z N2)]
線對地絕緣電阻R1和負母線對地絕緣電阻R2，本次檢測結束。由上述方法步驟可知，本發明實施例檢測光伏陣列的對地絕緣阻抗時，首先判斷Upv是否不大于于UmaJN1，之后對兩種判斷結果選取正、負分壓電路的不同阻值比進行檢測，即，Upv ( UmaJN1 (母線電壓較小)時，選取N1和N2，且1/5〈&〈1/隊〈1，當R1遠大于R2時，取N1時，能大大提高小阻抗R2的分壓，提高了對R2的測量精度，為保證取N2時小阻抗R2的分壓不至過小，N2取值不宜過大；而當R2遠大于R1時，取N2時,能大大提高小阻抗R1的分壓，提高了對R1的測量精度，為保證取N1時小阻抗R2的分壓不至過小，N1取值不宜過小；同樣的Upv > UmaJN1 (母線電壓較大)時，選取N3和N4,且1/5〈N3 ( 1/N4〈1，無論R1過大還是R2過大，均可以保證一定的測量精度。而1/5〈乂〈&〈1保證了當&遠大于民時，高母線電壓情況下比低母線電壓情況下，大阻抗R1的分壓更少，且1/5〈1/N2 < 1(即KN2 < 5)，避免了取N2和N4時R1的分壓超過電壓測量儀器的量程；同樣的，1/5<1/N4<1/N2 < 1，即1〈N2〈N4 < 5，保證了當R2遠大于R1時，高母線電壓情況下比低母線電壓情況下，大阻抗R2的分壓更少，且1/5〈N3 < I避免了取N1和N3時R2的分壓超過電壓測量儀器的量程。因此，本發明實施例解決了解決現有檢測方案在正、負母線對地絕緣阻抗差值很大時，不能實現在全電壓范圍內準確檢測對地絕緣阻抗的問題。進一步的，可在正母線設置母線開關；開始檢測時，只需閉合該母線開關，即可將正分壓電路和負分壓電路與相應母線即地線連接，檢測完成后斷開該母線開關，既避免了正分壓電路和負分壓電路的組成元件過熱損壞，又減少了其對電能的消耗。顯而易見的，上述母線開關亦可設置于負母線上；或者，在正母線和負母線上同時設置，兩母線開關同時閉合、同時斷開。參見圖2，本發明另一實施例提供的光伏陣列對地絕緣阻抗檢測方法，包括201 :在光伏陣列的正母線和地線之間接入兩條并聯支路構成的正分壓電路，在地線和負母線之間接入4條并聯支路構成的負分壓電路；構成正分壓電路的兩條支路中，一條由電阻R3構成，另一條由電阻R5和開關Q5串聯構成；構成負分壓電路的四條支路中，一條由電阻R4構成，一條由電阻R6和開關Q6串聯構成，一條由電阻R7和開關Q7串聯構成，另一條由電阻R8和開關％串聯構成；且各電阻的阻值滿足=R3=N1^R4=N2* (R4//R7)，(R3//R5) =N3* (R4//R6) =N4* (R4//R6//R8)，1/5〈N3 ( I/W I/N2 < I。
202 比較母線電壓Upv與光伏陣列最大輸出電壓Umax與N1的乘積的大小；若 Upv ( UmaJN1,則執行步驟203，否則執行步驟206 ；203 :斷開開關Q5、Q6、Q7、08，測量負分壓電路兩端的電壓U1 ；圖3示出了測量U1時的電路原理圖。其中，R3作為正分壓電路接于正母線PV+和地線之間，相當于與正母線PV+對地絕緣阻抗R1并聯；R4作為負分壓電路接于負母線PV-和地線之間，相當于與負母線對地絕緣阻抗R2并聯，并聯分壓為U10由分壓原理可知(Upv — U1) / (R1ZVR3) =U1/ (R2//R4)。204 :斷開開關Q5、Q6> Q8,閉合開關Q7，測量負分壓電路兩端的電壓U2 ；圖4示出了測量U2時的電路原理圖。其中，R3作為正分壓電路接于正母線PV+和地線之間；&和1 7并聯，作為負分壓電路接于負母線PV-和地線之間。由分壓原理可知(Upv — U2) / (R1ZVR3) =U2/ (R2//R4//R7)。205 :將步驟203和204所得的等式聯立，即可計算得到正母線對地絕緣電阻值R1和負母線對地絕緣電阻值R2，本次檢測結束；將步驟203和204所得的等式聯立得方程組
r n J (Upv-U1MR1D = IV(R2ZZR4)i；
1(UPV - U2M R1H Rj) = U2 /(R2 // R4 // R7)又由于R3=NfR4=N2* (R4//R7)，故上述方程組可化簡為
r n I (Upv - U,)/( R1 // R3) = U1 /[ R2 //(R3 / N1)]i；
權利要求
1.一種光伏陣列對地絕緣阻抗檢測方法，其特征在于，包括 在所述光伏陣列的正母線和地線之間連接正分壓電路，在所述光伏陣列的地線和負母線之間連接負分壓電路； 當母線電壓Upv不大于光伏陣列最大輸出電壓與N1的乘積時，利用第一檢測方法進行電壓檢測；當母線電壓大于光伏陣列最大輸出電壓與N1的乘積時，利用第二檢測方法進行電壓檢測； 根據所述正分壓電路和負分壓電路之間的串聯分壓關系，計算正母線對地絕緣阻抗和負母線對地絕緣阻抗；其中， 所述第一檢測方法為 調節所述正分壓電路和/或負分壓電路，使得所述正分壓電路的電阻值為R31，且R31與所述負分壓電路的電阻值之比為N1，獲取所述正分壓電路兩端的電壓U1'、所述負分壓電路兩端的電壓U1 ； 調節所述正分壓電路和/或負分壓電路，使得所述正分壓電路的電阻值為R32,且R32與所述負分壓電路的電阻值之比為N2，獲取所述正分壓電路兩端的電壓U2’、所述負分壓電路兩端的電壓U2 ； 所述第二檢測方法為 調節所述正分壓電路和/或負分壓電路，使得所述正分壓電路的電阻值為R33,且R33與所述負分壓電路的電阻值之比為N3，獲取所述正分壓電路兩端的電壓U3’、所述負分壓電路兩端的電壓U3 ； 調節所述正分壓電路和/或負分壓電路，使得所述正分壓電路的電阻值為R34,且R34與所述負分壓電路的電阻值之比為N4，獲取所述正分壓電路兩端的電壓U4’、所述負分壓電路兩端的電壓U4 ； 其中，1/5〈N3 ( WN1 ( I/N2 < I。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，還包括在所述正母線和/或負母線上設置母線開關； 檢測開始時，閉合所述母線開關，檢測完成后，斷開所述母線開關。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述正分壓電路包括兩條并聯支路，一條由電阻R3構成，另一條由電阻R5和開關Q5串聯構成；所述負分壓電路包括四條并聯支路，一條由電阻R4構成，一條由電阻R6和開關Q6串聯構成，一條由電阻R7和開關Q7串聯構成，另一條由電阻R8和開關Q8串聯構成；且各電阻阻值之間的關系為=R3=N15IjR4=N25KR4//R7)，(R3//R5) =N3* (R4//R6) =N4* (R4//R6//R8) ; R31=R32=R3, R33=R34= (R3//R5)； 所述調節所述正分壓電路和/或負分壓電路，使得所述正分壓電路的電阻值為R31且R3I與所述負分壓電路的電阻值之比為N1,具體為斷開開關Q5、Q6> Q7> Q8 ； 所述調節所述正分壓電路和/或負分壓電路，使得所述正分壓電路的電阻值為R32且R32與所述負分壓電路的電阻值之比為N2，具體為斷開開關Q5、Q6、Q8，閉合開關Q7 ； 所述調節所述正分壓電路和/或負分壓電路，使得所述正分壓電路的電阻值為R33且R33與所述負分壓電路的電阻值之比為N3,具體為斷開開關Q7、Q8,閉合開關Q5、Q6 ； 所述調節所述正分壓電路和/或負分壓電路，使得所述正分壓電路的電阻值為R34且R34與所述負分壓電路的電阻值之比為N4,具體為閉合開關Q5、Q6、Q8,斷開開關Q7。
4.根據權利要求I或2所述的方法，其特征在于，N^l/2,N2=2, Ns=1/3, N4=3。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，N^l/2,N2=2, Ns=1/3, N4=3。
6.一種光伏陣列對地絕緣阻抗檢測電路，其特征在于，包括正分壓電路和負分壓電路；所述正分壓電路接于所述光伏陣列的正母線和地線之間，所述負分壓電路接于所述地線與所述光伏陣列的負母線之間； 所述正分壓電路的電阻值和/或所述負分壓電路的電阻值可調，所述正分壓電路的電阻值與負分壓電路的電阻值之比至少可取K、N2, N3和N4,且滿足1/5〈N3 ( 1/^<^ ( I/N2< I。
7.根據權利要求6所述的電路，其特征在于，所述正母線和/或負母線上設有母線開關。
8.根據權利要求6或7所述的電路，其特征在于，所述正分壓電路包括兩條并聯支路，一條由電阻R3構成，另一條由電阻R5和開關Q5串聯構成；所述負分壓電路包括四條并聯支路，一條由電阻R4構成，一條由電阻R6和開關Q6串聯構成，一條由電阻R7和開關Q7串聯構成，另一條由電阻R8和開關Q8串聯構成；且各電阻值之間的關系滿足=R3=N15IjR4=N25KR4//R7)，(R3//R5) =N3* (R4//R6) =N4* (R4//R6//R8)。
9.根據權利要求5或6所述的電路，其特征在于，N^l/2,N2=2, Ns=1/3, N4=3。
10.根據權利要求8所述的電路，其特征在于，N^l/2,N2=2, N3= I/3, N4=3。
全文摘要
本發明實施例公開了一種光伏陣列對地絕緣阻抗檢測方法和及電路。其中該電路由正分壓電路和負分壓電路構成，所述正分壓電路與負分壓電路的阻值之比至少可取N1、N2、N3和N4，且滿足1/5<N3≤1/N4<N1≤1/N2＜1；檢測時，將正、負分壓電路分別接于正母線和地線之間、地線和負母線之間，當母線電壓不大于光伏陣列最大輸出電壓與N1的乘積時，調節正分壓電路和/或負分壓電路，使其阻值之比分別取N1和N2，根據串聯分壓原理計算光伏陣列對地絕緣阻抗值；當母線電壓大于上述乘積時，則選取N3和N4進行相應的操作和計算，得到對地絕緣阻抗值。本發明實施例解決了現有技術在正、負母線對地絕緣阻抗差值很大時，不能實現在全電壓范圍內準確檢測對地絕緣阻抗的問題。
文檔編號G01R27/20GK102798760SQ20121029100
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月16日 優先權日2012年8月16日
發明者倪華, 代尚方, 李曉迅 申請人:陽光電源股份有限公司