一种基于H桥电阻的绝缘电阻测量电路的校准方法及装置与流程

本发明涉及绝缘电阻测量领域，尤其涉及一种基于h桥电阻的绝缘电阻测量电路的校准方法及装置。

背景技术：

绝缘电阻是绝缘物在规定条件下的直流电阻。

绝缘电阻是电气设备和电气线路最基本的绝缘指标。对于低压电气装置的交接试验，常温下电动机、配电设备和配电线路的绝缘电阻不应低于0.5mω(对于运行中的设备和线路，绝缘电阻不应低于1mω/kv)。低压电器及其连接电缆和二次回路的绝缘电阻一般不应低于1mω；在比较潮湿的环境不应低于0.5mω；二次回路小母线的绝缘电阻不应低于10mω。i类手持电动工具的绝缘电阻不应低于2mω。

现有的电阻测量大多采用平衡桥原理进行测量。这种测量电路能够通过测量电压并计算电阻比值从而计算出电阻。

然而这种测量电路在被测对象dc+、dc-对pe之间存在y电容c1、c2的时候，存在许多问题。1、每次计算需要闭合断开不同的开关多次，由于该过程会对c1、c2进行充放电，故计算的周期会大大加长；2、对于被测端存在电容，传统测量方案测量的错误率高，计算精度很低(由于该过程存在电容c1、c2进行充放电，故ux测量值可能并不是稳定值或者预期值，且电容充放电的过程，进行电阻的测量，将会影响最终测量值)；3、故障率高，每一个计算周期，需要闭合断开不同的开关多次对于元器件的寿命，以及误控有一定影响。4、闭合开关k4、k5会接入r11、r12电阻，这对这两个电阻的精度要求较高(电阻精度越高，工艺要求高，造价越高)，否则，同时采用这两个电阻参与计算，将会增大其测量误差；5、关于校准ux对应到u-和u+，传统做法都是直接在dc+、dc-之间加入电压进行校准，这种做法并不能够准确的得出u-和u+的实际电压，所以会一定程度的造成校准系数不对。并且，在计算的过程中，由于受温度的影响，电阻阻值会变化，故利用理论的电阻值参与计算，将会增大其测量误差。

因此，现有的绝缘电阻测量方法受电阻阻值变化的影响导致测量精度不高是本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种基于h桥电阻的绝缘电阻测量电路的校准方法及装置，用于解决现有的绝缘电阻测量方法受电阻阻值变化的影响导致测量精度不高的技术问题。

本发明实施例提供的一种基于h桥电阻的绝缘电阻测量电路的校准方法，包括：

接通与pe端和dc-端对应的平衡支路，断开其他支路，根据第一初始化指令在pe端和dc-端接入标准电压源；

调节所述标准电压源的电压u-大小和测量环境温度大小并获取测试电阻两端的电压ux-的测量值；

接通与dc+端和dc-端的总回路，断开pe支路，根据第二初始化指令在dc+端和dc-端接入标准电压源；

调节所述标准电压源的电压u大小和测量环境温度大小并获取测试电阻两端的电压ux的测量值；

在不同温度下对所述标准电压源的电压u-和所述测试电阻两端的电压ux-的测量值进行线性拟合，在不同温度下对所述标准电压源的电压u和所述测试电阻两端的电压ux的测量值进行线性拟合，获得不同温度下的线性参数，所述线性参数包括斜率k-、k和偏移值b-、b；

根据不同温度值对应的线性参数进行分段计算并分别校准不同温度下的电阻测量电路。

优选地，所述在不同温度下对所述标准电压源的电压u-和所述测试电阻两端的电压ux-进行线性拟合，获得不同温度下的线性参数具体包括：

在不同温度下对所述标准电压源的电压u-和所述测试电阻两端的电压ux-的测量值进行线性拟合，获得所述标准电压源的电压u-和所述测试电阻两端的电压ux的实际关系公式：

u_＝(ux-/r5)*(r4+r5)*k_+b_

其中，u-为所述标准电压源的电压，ux-为所述测试电阻两端的电压，r4为平衡支路上的分压电阻的阻值，r5为平衡支路上的测试电阻的阻值，k-为斜率，b-为偏移值；

根据所述实际关系公式获得斜率k-和偏移值b-。

优选地，所述在不同温度下对所述标准电压源的电压u和所述测试电阻两端的电压ux的测量值进行线性拟合，获得不同温度下的线性参数具体包括：

在不同温度下对所述标准电压源的电压u和所述测试电阻两端的电压ux的测量值进行线性拟合，获得所述标准电压源的电压u和所述测试电阻两端的电压ux的实际关系公式：

u＝(ux/r5)*(r2+r3+r4+r5)*k+b

其中，u为所述标准电压源的电压，ux为所述测试电阻两端的电压，r2、r3和r4为平衡支路上的分压电阻的阻值，r5为平衡支路上的测试电阻的阻值，k为斜率，b为偏移值；

根据所述实际关系公式获得斜率k和偏移值b。

优选地，所述根据不同温度值对应的线性参数进行分段计算并分别校准不同温度下的电阻测量电路具体包括：

确定当前测试环境温度，获取对应的线性参数；

根据所述线性参数调节直流母线间电压、母线对地电压和所述测试电阻两端的电压的测量关系公式。

优选地，所述根据所述线性参数调节直流母线间电压、母线对地电压和所述测试电阻两端的电压的测量关系公式之后还包括：

根据所述测量关系公式计算需要测量的绝缘电阻的阻值。

优选地，所述根据所述测量关系公式计算需要测量的绝缘电阻的阻值具体包括：

断开上、下非平衡支路，测量对应测试电阻的电压，根据调节后的测量关系公式计算获得正直流母线对地电压与负直流母线对地电压，进而得出正直流母线对地等效绝缘电阻与负直流母线对地等效绝缘电阻之间的第一关系公式；

接通其中一个直流母线对地电压较大的对应的非平衡支路，测量对应测试电阻的电压，根据调节后的测量关系公式计算获得正直流母线对地电压与负直流母线对地电压，进而得出正直流母线对地等效绝缘电阻与负直流母线对地等效绝缘电阻之间的第二关系公式；

根据所述第一关系公式和所述第二关系公式计算获得正直流母线对地等效绝缘电阻与负直流母线对地等效绝缘电阻。

本发明实施例提供的一种基于h桥电阻的绝缘电阻测量电路的校准装置，包括：

初始化模块，用于根据初始化指令在pe端和dc-端之间接入标准电压源，仅接通与pe端和dc-端对应的平衡支路，断开其他支路；

第一温度电压调节模块，用于调节所述标准电压源的电压u-大小和测量环境温度大小并获取测试电阻两端的电压ux-的测量值；

总电压调节模块，用于根据指令在dc+端和dc-端接入标准电压源，接通与dc+端和dc-端的总回路，断开pe支路；

第二温度电压调节模块，调节所述标准电压源的电压u大小和测量环境温度大小并获取测试电阻两端的电压ux的测量值；

线性拟合模块，用于在不同温度下对所述标准电压源的电压u-和所述测试电阻两端的电压ux-的测量值进行线性拟合，在不同温度下对所述标准电压源的电压u和所述测试电阻两端的电压ux的测量值进行线性拟合，获得不同温度下的线性参数，所述线性参数包括斜率k-、k和偏移值b-、b；

校准模块，用于根据不同温度值对应的线性参数进行分段计算并分别校准不同温度下的电阻测量电路。

优选地，所述线性拟合模块具体包括：

关系公式获取单元一，用于在不同温度下对所述标准电压源的电压u-和所述测试电阻两端的电压ux-和ux进行线性拟合，获得所述标准电压源的电压u-和所述测试电阻两端的电压ux的实际关系公式：

u_＝(ux-/r5)*(r4+r5)*k_+b_

其中，u-为所述标准电压源的电压，ux-为所述测试电阻两端的电压，r4为平衡支路上的分压电阻的阻值，r5为平衡支路上的测试电阻的阻值，k-为斜率，b-为偏移值；

关系公式获取单元二，用于在不同温度下对所述标准电压源的电压u和所述测试电阻两端的电压ux的测量值进行线性拟合，获得所述标准电压源的电压u和所述测试电阻两端的电压ux的实际关系公式：

u＝(ux/r5)*(r2+r3+r4+r5)*k+b

其中，u为所述标准电压源的电压，ux为所述测试电阻两端的电压，r2、r3和r4为平衡支路上的分压电阻的阻值，r5为平衡支路上的测试电阻的阻值，k为斜率，b为偏移值；

线性参数获取单元，用于根据所述实际关系公式获得斜率k-、k和偏移值b-、b。

优选地，所述校准模块具体包括：

温度确定单元，用于确定当前测试环境温度，获取对应的线性参数；

测量关系公式调节单元，用于根据所述线性参数调节直流母线间电压、直流母线对地电压和所述测试电阻两端的电压的测量关系公式。

优选地，还包括绝缘电阻测量模块，用于根据所述测量关系公式计算需要测量的绝缘电阻的阻值；

所述绝缘电阻测量模块具体包括：

第一关系公式计算单元，用于断开上、下非平衡支路，测量上、下平衡支路上对应测试电阻的电压，根据调节后的测量关系公式计算获得正直流母线对地电压与负直流母线对地电压，进而得出正直流母线对地等效绝缘电阻与负直流母线对地等效绝缘电阻之间的第一关系公式；

第二关系公式计算单元，用于接通其中一个直流母线对地电压较大的对应的非平衡支路，测量上、下平衡支路上对应测试电阻的电压，根据调节后的测量关系公式计算获得正直流母线对地电压与负直流母线对地电压，进而得出正直流母线对地等效绝缘电阻与负直流母线对地等效绝缘电阻之间的第二关系公式；

绝缘电阻计算单元，用于根据所述第一关系公式和所述第二关系公式计算获得正直流母线对地等效绝缘电阻与负直流母线对地等效绝缘电阻。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例通过调节所述标准电压源的电压u-大小和测量环境温度大小并获取测试电阻两端的电压ux-的测量值；在不同温度下分别对所述标准电压源的电压u-、u和所述测试电阻两端的电压ux-和ux进行线性拟合，获得不同温度下的线性参数，所述线性参数包括斜率k-、k和偏移值b-、b；根据不同温度值对应的线性参数进行分段计算并分别校准不同温度下的电阻测量电路中的直流母线间电压、直流母线对地电压和所述测试电阻两端的电压的测量关系公式，实现了温度补偿，使得对绝缘电阻的测量更加接近真实值，测量结果更加精确，解决了现有的绝缘电阻测量方法受电阻阻值变化的影响导致测量精度不高的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例用于说明现有的一种绝缘电阻测量电路的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于h桥电阻的绝缘电阻测量电路的校准方法的一个实施例的示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种基于h桥电阻的绝缘电阻测量电路的校准方法及装置，用于解决现有的绝缘电阻测量方法受电阻阻值变化的影响导致测量精度不高的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

首先对现有的基于h桥电阻的绝缘电阻测量电路进行详细的描述。

请参阅图1，现有的一种绝缘电阻测量电路通常由上平衡支路、下平衡支路、上非平衡支路和下非平衡支路组成，其中，上平衡支路和下平衡支路串联，并连接在正负直流母线之间；上平衡支路并联上非平衡支路，下平衡支路并联下非平衡支路。上、下平衡支路均由一个测试电阻和至少一个分压电阻串联构成；上、下非平衡支路均由至少一个电阻与开关串联构成；上平衡支路与下平衡支路之间的连接点接地。

现有的绝缘电阻测量电路的测量方法是：

1)、断开上、下非平衡支路，测量上、下平衡支路上对应测试电阻的电压，得出正直流母线对地等效绝缘电阻与负直流母线对地等效绝缘电阻之间的关系。

可通过以下公式进行计算：

u+1＝u-u-1

其中，u+1为正直流母线对地电压，u-1为负直流母线对地电压，u为正负直流母线间电压，ux1为第一步测量的测试电阻r5两端的电压。

2)、断开其中一个非平衡支路，测量上、下平衡支路上对应测试电阻的电压，得出正直流母线对地等效绝缘电阻与负直流母线对地等效绝缘电阻之间的关系。

可通过以下公式进行计算：

u+2＝u-u-2

或

根据本电路的特征，r2+r3＝r4+r5且r11＝r12。

3)、求取正直流母线对地等效绝缘电阻与负直流母线对地等效绝缘电阻。

具体地，根据两个关系公式计算绝缘电阻r+和r-。

以下将对本发明实施例提供的一种基于h桥电阻的绝缘电阻测量电路的校准方法的一个实施例进行详细的描述。

请参阅图2，本发明实施例提供的一种基于h桥电阻的绝缘电阻测量电路的校准方法的一个实施例，包括：

101、接通与pe端和dc-端对应的平衡支路，断开其他支路，根据第一初始化指令在pe端和dc-端接入标准电压源；

即闭合k2、k3，其他开关断开，在pe端和dc-端之间接入标准电压源，标准电压源的电压已知并可调。

102、调节所述标准电压源的电压u-大小和测量环境温度大小并获取测试电阻两端的电压ux-的测量值；

103、接通与dc+端和dc-端的总回路，断开pe支路，根据第二初始化指令在dc+端和dc-端接入标准电压源；

即闭合k1、k3，其它开关断开，在dc+端和dc-端之间接入标准电源源，标准电压源的电压已知并可调。

104、调节所述标准电压源的电压u大小和测量环境温度大小并获取测试电阻两端的电压ux的测量值；

105、在不同温度下对所述标准电压源的电压u-和所述测试电阻两端的电压ux-的测量值进行线性拟合，在不同温度下对所述标准电压源的电压u和所述测试电阻两端的电压ux的测量值进行线性拟合，获得不同温度下的线性参数，所述线性参数包括斜率k-、k和偏移值b-、b；

106、根据不同温度值对应的线性参数进行分段计算并分别校准不同温度下的电阻测量电路。

本发明实施例通过调节所述标准电压源的电压u-大小和测量环境温度大小并获取测试电阻两端的电压ux-的测量值；在不同温度下对所述标准电压源的电压u-、u和所述测试电阻两端的电压ux-和ux进行线性拟合，获得不同温度下的线性参数，所述线性参数包括斜率k-、k和偏移值b-、b；根据不同温度值对应的线性参数进行分段计算并分别校准不同温度下的电阻测量电路中的直流母线间电压、直流母线对地电压和所述测试电阻两端的电压的测量关系公式，实现了温度补偿，使得对绝缘电阻的测量更加接近真实值，测量结果更加精确，解决了现有的绝缘电阻测量方法受电阻阻值变化的影响导致测量精度不高的技术问题。

具体地，获取到不同温度的斜率k-、k和偏移值b-、b之后，分别在对应的不同温度根据对应的斜率k-、k和偏移值b-、b对电阻测量电路进行调整校准，调节直流母线对地电压和所述测试电阻两端的电压的测量关系公式，即上述的公式：

此公式并没有考虑到温度、电阻变化对测量的影响。

采用本发明实施例的方法进行校准后，这个测量关系公式变成：

u_1＝(ux1/r5)*(r4+r5)*k_+b_

同样的，直流母线间测量关系公式变成：

u＝(ux/r5)*(r2+r3+r4+r5)*k+b

因而本发明实施例对测量关系公式进行了调节修正，考虑了温度、电阻变化对测量的影响，进而使得测量电路在测量的时候能够更加精确，解决了现有的绝缘电阻测量方法受电阻阻值变化的影响导致测量精度不高的技术问题。

并且，本发明实施例还通过在不同温度下对测量电路进行分段校准，使得测量电路在不同温度下都能实现温度补偿。

以上是对本发明实施例提供的一种基于h桥电阻的绝缘电阻测量电路的校准方法的一个实施例进行详细的描述，以下将对本发明实施例提供的一种基于h桥电阻的绝缘电阻测量电路的校准方法的另一个实施例进行详细的描述。

本发明实施例提供的一种基于h桥电阻的绝缘电阻测量电路的校准方法的一个实施例，包括：

接通与pe端和dc-端对应的平衡支路，断开其他支路，根据第一初始化指令在pe端和dc-端接入标准电压源；

调节所述标准电压源的电压u-大小和测量环境温度大小并获取测试电阻两端的电压ux-的测量值；

接通与dc+端和dc-端的总回路，断开pe支路，根据第二初始化指令在dc+端和dc-端接入标准电压源；

调节所述标准电压源的电压u大小和测量环境温度大小并获取测试电阻两端的电压ux的测量值；

在不同温度下对所述标准电压源的电压u-、u和所述测试电阻两端的电压ux-和ux进行线性拟合，获得不同温度下的线性参数，所述线性参数包括斜率k-、k和偏移值b-、b；

根据不同温度值对应的线性参数进行分段计算并分别校准不同温度下的电阻测量电路。

其中，所述在不同温度下对所述标准电压源的电压u-和所述测试电阻两端的电压ux的测量值进行线性拟合，获得不同温度下的线性参数具体包括：

在不同温度下对所述标准电压源的电压u-和所述测试电阻两端的电压ux的测量值进行线性拟合，获得所述标准电压源的电压u-和所述测试电阻两端的电压ux的实际关系公式：

u_＝(ux-/r5)*(r4+r5)*k_+b_

其中，u-为所述标准电压源的电压，ux为所述测试电阻两端的电压，r4为平衡支路上的分压电阻的阻值，r5为平衡支路上的测试电阻的阻值，k-为斜率，b-为偏移值；

根据所述实际关系公式获得斜率k-和偏移值b-。

其中，所述在不同温度下对所述标准电压源的电压u和所述测试电阻两端的电压ux的测量值进行线性拟合，获得不同温度下的线性参数具体包括：

在不同温度下对所述标准电压源的电压u和所述测试电阻两端的电压ux的测量值进行线性拟合，获得所述标准电压源的电压u和所述测试电阻两端的电压ux的实际关系公式：

u＝(ux/r5)*(r2+r3+r4+r5)*k+b

其中，u为所述标准电压源的电压，ux为所述测试电阻两端的电压，r2、r3和r4为平衡支路上的分压电阻的阻值，r5为平衡支路上的测试电阻的阻值，k为斜率，b为偏移值；

根据所述实际关系公式获得斜率k和偏移值b。

其中，所述根据不同温度值对应的线性参数进行分段计算并分别校准不同温度下的电阻测量电路具体包括：

确定当前测试环境温度，获取对应的线性参数；

根据所述线性参数调节直流母线间电压、母线对地电压和所述测试电阻两端的电压的测量关系公式。

其中，所述根据所述线性参数调节所述标准电压源的电压u-、u和所述测试电阻两端的电压ux的测量关系公式之后还包括：

根据所述测量关系公式计算需要测量的绝缘电阻的阻值。

其中，所述根据所述测量关系公式计算需要测量的绝缘电阻的阻值具体包括：

断开上、下非平衡支路，测量对应测试电阻的电压，根据调节后的测量关系公式计算获得正直流母线对地电压与负直流母线对地电压，进而得出正直流母线对地等效绝缘电阻与负直流母线对地等效绝缘电阻之间的第一关系公式；

接通其中一个直流母线对地电压较大的对应的非平衡支路，测量对应测试电阻的电压，根据调节后的测量关系公式计算获得正直流母线对地电压与负直流母线对地电压，进而得出正直流母线对地等效绝缘电阻与负直流母线对地等效绝缘电阻之间的第二关系公式；

根据所述第一关系公式和所述第二关系公式计算获得正直流母线对地等效绝缘电阻与负直流母线对地等效绝缘电阻。

以上是对本发明实施例提供的一种基于h桥电阻的绝缘电阻测量电路的校准方法的另一个实施例进行详细的描述，以下将对本发明实施例提供的一种基于h桥电阻的绝缘电阻测量电路的校准装置的一个实施例进行详细的描述。

本发明实施例提供的一种基于h桥电阻的绝缘电阻测量电路的校准装置，包括：

初始化模块，用于根据初始化指令在pe端和dc-端之间接入标准电压源，仅接通与pe端和dc-端对应的平衡支路，断开其他支路；

第一温度电压调节模块，用于调节所述标准电压源的电压u-大小和测量环境温度大小并获取测试电阻两端的电压ux-的测量值；

总电压调节模块，用于根据指令在dc+端和dc-端接入标准电压源，接通与dc+端和dc-端的总回路，断开pe支路；

第二温度电压调节模块，调节所述标准电压源的电压u大小和测量环境温度大小并获取测试电阻两端的电压ux的测量值；

线性拟合模块，用于在不同温度下对所述标准电压源的电压u-和所述测试电阻两端的电压ux-的测量值进行线性拟合，在不同温度下对所述标准电压源的电压u和所述测试电阻两端的电压ux的测量值进行线性拟合，获得不同温度下的线性参数，所述线性参数包括斜率k-、k和偏移值b-、b；

校准模块，用于根据不同温度值对应的线性参数进行分段计算并分别校准不同温度下的电阻测量电路。

线性拟合模块具体包括：

关系公式获取单元一，用于在不同温度下对所述标准电压源的电压u-和所述测试电阻两端的电压ux-进行线性拟合，获得所述标准电压源的电压u-和所述测试电阻两端的电压ux-的实际关系公式：

u_＝(ux-/r5)*(r4+r5)*k_+b_

其中，u-为所述标准电压源的电压，ux-为所述测试电阻两端的电压，r4为平衡支路上的分压电阻的阻值，r5为平衡支路上的测试电阻的阻值，k-为斜率，b-为偏移值；

关系公式获取单元二，用于在不同温度下对所述标准电压源的电压u和所述测试电阻两端的电压ux的测量值进行线性拟合，获得所述标准电压源的电压u和所述测试电阻两端的电压ux的实际关系公式：

u＝(ux/r5)*(r2+r3+r4+r5)*k+b

其中，u为所述标准电压源的电压，ux为所述测试电阻两端的电压，r2、r3和r4为平衡支路上的分压电阻的阻值，r5为平衡支路上的测试电阻的阻值，k为斜率，b为偏移值；

线性参数获取单元，用于根据所述实际关系公式获得斜率k-、k和偏移值b-、b。

校准模块具体包括：

温度确定单元，用于确定当前测试环境温度，获取对应的线性参数；

测量关系公式调节单元，用于根据所述线性参数调节直流母线间电压、直流母线对地电压和所述测试电阻两端的电压的测量关系公式。

本发明实施例还包括：

绝缘电阻测量模块，用于根据所述测量关系公式计算需要测量的绝缘电阻的阻值。

绝缘电阻测量模块具体包括：

第一关系公式计算单元，用于断开上、下非平衡支路，测量上、下平衡支路上对应测试电阻的电压，根据调节后的测量关系公式计算获得正直流母线对地电压与负直流母线对地电压，进而得出正直流母线对地等效绝缘电阻与负直流母线对地等效绝缘电阻之间的第一关系公式；

第二关系公式计算单元，用于接通其中一个直流母线对地电压较大的对应的非平衡支路，测量上、下平衡支路上对应测试电阻的电压，根据调节后的测量关系公式计算获得正直流母线对地电压与负直流母线对地电压，进而得出正直流母线对地等效绝缘电阻与负直流母线对地等效绝缘电阻之间的第二关系公式；

绝缘电阻计算单元，用于根据所述第一关系公式和所述第二关系公式计算获得正直流母线对地等效绝缘电阻与负直流母线对地等效绝缘电阻。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。