一种高压电池储能系统绝缘电阻的无损检测电路及方法
【技术领域】：
[0001] 本发明设及高压电池储能系统绝缘电阻的无损检测领域，更具体设及一种高压电 池储能系统绝缘电阻的无损检测电路及方法。
【背景技术】：
[0002] 储能电站一般由单体电池串并联组成电池组，再由电池组组成电池系统，电压往 往较高，一般为几百伏，高压安全防护是高压电池组系统的一个重要的技术。正常状态下， 电池系统的正/负母线与设备的外壳具有良好的绝缘性能，但是在使用过程中，由于振动、 器件老化、潮湿、腐蚀等问题造成绝缘破坏，可能会出现漏电，影响操作人员的人身安全；如 果发生了接地故障的极端情况，与之相连的储能变流器也可能损坏，甚至起火，因此在此类 高压电池组系统中，实时检测系统的绝缘电阻具有重要意义。
[0003] 目前，常用的绝缘电阻检测常采用兆欧表测试，兆欧表测试方法需要采用专口的 仪器，不适合现场测试；其余的检测方法还有低频信号注入法、电流传感器法、辅助电源法 和平衡电桥法等，该些方法往往成本过高、检测算法单一、精度较低、抗干扰能力差，并且低 频信号注入法需要通过两个隔直电容向测试母线注入低频信号，会破坏系统绝缘性能等， 尽管该低频信号相对母线电压相比很小，但对安全性要求高的系统来说仍会带来不安全因 素。
【发明内容】
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[0004] 本发明的目的是提供一种高压电池储能系统绝缘电阻的无损检测电路及方法，所 述发明提供的技术方案实现了实时检测电池组系统的总电压、正负母线对大地或设备外壳 的绝缘电阻。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用W下技术方案；一种高压电池储能系统绝缘电阻的 无损检测电路，包括依次连接的电阻网络、电压测试差分放大电路、高频滤波电路、信号隔 离电路、AD转换电路和数据处理单元。
[0006] 本发明提供的一种高压电池储能系统绝缘电阻的无损检测电路，所述电阻网络包 括串联的电阻R1、高压开关化、高压开关Kn和电阻R2;所述电阻R1和电池正极相连，并通 过所述高压开关化接到大地或者检测电路设备外壳；所述电阻R2和电池负极相连，并通过 所述高压开关Kn接到大地或者检测电路设备外壳。
[0007] 本发明提供的一种高压电池储能系统绝缘电阻的无损检测电路，所述高压开关化 和高压开关Kn均为高压开关网络，分别用于控制高压电池组的正极和负极，通过电阻与大 地或设备外壳接通；所述高压开关化和高压开关Kn由数据处理单元的微处理器控制。
[000引本发明提供的另一优选的一种高压电池储能系统绝缘电阻的无损检测电路，所述 电压测试差分放大电路包括正极电压测试差分放大电路和负极电压测试差分放大电路。
[0009] 本发明提供的再一优选的一种高压电池储能系统绝缘电阻的无损检测电路，所述 正极电压测试差分放大电路包括运算放大器OP1、连接所述运算放大器OP1反向输入端和 电池正极的电阻R3、连接所述运算放大器OPl反向输入端和输出端的电阻R4、连接所述运 算放大器0P1正向输入端的电阻R5和连接所述运算放大器0P1正向输入端并接地的电阻 R6 ;所述电阻R5通过所述高压开关化连接所述电阻R1。
[0010] 本发明提供的又一优选的一种高压电池储能系统绝缘电阻的无损检测电路，所述 负极电压测试差分放大电路包括运算放大器0P2、连接所述运算放大器0P2正向输入端和 电池负极的电阻R9、连接所述运算放大器0P2反向输入端和输出端的电阻R8、连接所述运 算放大器0P2反向输入端的电阻R7和连接所述运算放大器0P2正向输入端并接地的电阻 R10 ;所述电阻R7通过所述高压开关Kn连接所述电阻R2。
[0011] 本发明提供的又一优选的一种高压电池储能系统绝缘电阻的无损检测电路，所述 高频滤波电路包括正极高频滤波电路和负极高频滤波电路；所述正极高频滤波电路包括正 极高通滤波器和正极电压测试差分放大器；所述负极高频滤波电路包括负极高频滤波电路 包括正极高通滤波器和负极电压测试差分放大器。
[0012] 本发明提供的又一优选的一种高压电池储能系统绝缘电阻的无损检测电路，所述 正极高通滤波器包括运算放大器0P3、连接所述运算放大器0P3反向输入端的电容C1和连 接所述运算放大器0P3反向输入端并接地的电阻R12 ;所述电容C1通过电阻R11与所述运 算放大器0P1的输出端连接；所述运算放大器0P3的正向输入端和输出端连接；
[0013] 正极电压测试差分放大器包括运算放大器0P5、连接所述运算放大器0P5反向输 入端和所述运算方大器0P3输出端的电阻R15、连接所述运算放大器0P5反向输入端和输出 端的电阻R16、连接所述运算放大器0P5正向输入端的电阻R17和连接所述运算放大器0P5 正向输入端并接地的电阻R18 ;所述电阻R17通过所述电容C1连接所述运算放大器0P3反 向输入端；所述运算放大器0P5的输出端与电阻R23的一端连接，所述电阻R23的另一端通 过电容C3接地。
[0014] 本发明提供的又一优选的一种高压电池储能系统绝缘电阻的无损检测电路，所述 负极高通滤波器包括运算放大器0P4、连接所述运算放大器0P4反向输入端的电容C2和连 接所述运算放大器0P4反向输入端并接地的电阻R14 ;所述电容C2通过电阻R13与所述运 算放大器0P2的输出端连接；所述运算放大器0P4的正向输入端和输出端连接；
[0015] 所述负极电压测试差分放大器包括运算放大器0P6、连接所述运算放大器0P6反 向输入端和所述运算方大器0P4输出端的电阻R19、连接所述运算放大器0P6反向输入端和 输出端的电阻R20、连接所述运算放大器0P6正向输入端的电阻R21和连接所述运算放大 器0P6正向输入端并接地的电阻R22 ;所述电阻R21通过所述电容C2连接所述运算放大器 0P4反向输入端；所述运算放大器0P6的输出端与电阻R24的一端连接，所述电阻R24的另 一端通过电容C4接地。
[0016] 本发明提供的又一优选的一种高压电池储能系统绝缘电阻的无损检测电路，所述 信号隔离电路包括正极信号隔离电路和负极信号隔离电路；所述正极信号隔离电路包括隔 离运算放大器1或者线性光禪IC1 ;所述负极信号隔离电路包括隔离运算放大器2或者线 性光禪IC2 ;所述隔离运算放大器1和隔离运算放大器2的反向输入端均接地；所述隔离运 算放大器1和隔离运算放大器2的输出端均连接AD转换电路；所述隔离运算放大器1的正 向输入端与所述电阻R23的另一端连接；所述隔离运算放大器2的正向输入端与所述电阻 R24的另一端连接；所述线性光禪IC1和线性光禪IC2的阴极接地；所述线性光禪IC1的阳 极与所述电阻R23的另一端连接；所述线性光禪IC2的阳极与所述电阻R24的另一端连接； 所述线性光禪IC1和线性光禪IC2的输出均连接AD转换电路。
[0017] 本发明提供的又一优选的一种高压电池储能系统绝缘电阻的无损检测电路，所述 AD转换电路包括正极AD转换电路和负极AD转换电路；所述正极AD转换电路包括AD转换 器1 ;所述负极AD转换电路包括AD转换器2 ;所述AD转换器1的输入端与所述正极信号隔 离电路输出端连接；所述AD转换器2与所述负极信号隔离电路输出端连接；所述AD转换器 1和AD转换器2的输出端均与数据处理单元连接。
[001引本发明提供的一种高压电池储能系统绝缘电阻的无损检测电路的检测方法，包 括：
[0019] 获取所述电阻R1和R2的两端电压；
[0020] 确定电池正极对保护接地线的等效阻抗氏。+与电池正极对保护接地线的绝缘电阻 R+之间的关系；
[0021] 确定电池负极对保护接地线的等效阻抗氏。_与电池负极对保护接地线的绝缘电阻 R_之间的关系；
[0022] 确定电阻R1两端电压Ugi;
[002引确定电阻R2两端电压咕；
[0024] 确定电池正极对保护接地线的绝缘电阻为R+和电池负极对保护接地线的绝缘电 阻为R_。
[0025] 和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有W下优异效果
[0026] 1、本发明提供的的技术方案实现高压电池储能系统绝缘电阻的快速无损检测；
[0027] 2、本发明提供的的技术方案实现高压电池储能系统绝缘电阻的在线测量；
[002引 3、本发明提供的绝缘电阻检测电路成本较低、可靠性高；
[0029] 4、本发明提供的技术方案采用原始信号减去高频信号获得电池直流电压的简易 滤波电路；
[0030] 5、本发明提供的技术方案避免发生接地故障的极端情况，避免使与之相连的储能 变流器也可能损坏，甚至起火；保证操作人员的人身安全。
【附图说明】
[0031] 图1为本发明的检测电路图；
[0032] 图2为本发明的不含高频滤波电路的绝缘电阻的检测电路图；
[0033] 图3为本发明的不含隔离电路和高频滤波电路的绝缘电阻的检测电路图。
【具体实施方式】