一种ISO检测方法和装置与流程

本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种逆变器pv和电池侧的绝缘阻抗(iso)检测方法和装置。

背景技术：

现有技术中，针对光伏发电系统的iso检测方法使用单级电压采样，采样精度较差，且使用固定整机阻抗进行补偿，进一步加大了计算误差。现有的这种方法对于小阻抗(小于300kω)的检测精度尚可，但对于检测较大的阻抗(大于或等于300kω)则精度较差。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种检测精度高的iso检测方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种iso检测方法，用于检测逆变器及其连接的电池侧或pv侧的绝缘阻抗值，所述iso检测方法为：

设置iso检测电路，所述iso检测电路包括输入源补偿电阻、继电器网络标准电阻、电阻网络切换继电器、整机寄生补偿电阻，所述输入源补偿电阻的第一端与作为输入源的所述电池或pv相连接，所述继电器网络标准电阻、电阻网络切换继电器串联构成第一支路，所述整机寄生补偿电阻构成第二支路，所述第一支路和所述第二支路并联而构成并联单元，所述并联单元的第一端与所述输入源补偿电阻的第二端相连接，所述并联单元的第二端接地，所述输入源补偿电阻的第二端构成电压检测端，所述逆变器及其连接的电池侧或pv侧的绝缘阻抗值基于所述iso检测电路和所述输入源的输入状态计算得到；

控制所述电阻网络切换继电器分别处于断开状态和闭合状态；

在所述电阻网络切换继电器处于断开状态/闭合状态时，采用两级放大系数不同的采样电路分别对所述电压检测端进行电压采样并对应得到断开状态/闭合状态的电压采样值；将其中一级所述采样电路采样得到的电压采样值选作计算用电压值；

利用选作计算用电压值和所述继电器网络标准电阻的阻值，计算得到当前输入状态下基于所述输入源补偿电阻和所述整机寄生补偿电阻的补偿阻抗值，再利用选作计算用电压值、所述继电器网络标准电阻的阻值和所述补偿阻抗值，计算得到当前输入状态下的所述逆变器及其连接的电池侧或pv侧的绝缘阻抗值。

预设切换电压值，从而根据两级所述采样电路采样得到的电压采样值与所述切换电压值的比较结果，将其中一级所述采样电路采样得到的电压采样值选作计算用电压值。

设定第二级所述采样电路的放大系数大于第一级所述采样电路的放大系数，则若第二级所述采样电路的采样得到的电压采样值大于所述切换电压值，则将第一级所述采样电路采样得到的电压采样值选作计算用电压值，否则将第二级所述采样电路采样得到的电压采样值选作计算用电压值。

计算所述补偿阻抗值rc的方法为：

其中，ro为所述继电器网络标准电阻的阻值，v1为所述计算用电压值中，当前输入状态下所述电阻网络切换继电器处于断开状态时电压采样值，v2为所述计算用电压值中，当前输入状态下所述电阻网络切换继电器处于闭合状态时电压采样值。

计算所述逆变器及其连接的电池侧或pv侧的绝缘阻抗值riso的方法为：

本发明还提供一种能够实现高检测精度iso检测方法的装置，其方案是：

一种iso检测装置，用于检测逆变器及其连接的电池侧或pv侧的绝缘阻抗值，所述iso检测装置包括：

iso检测电路，所述iso检测电路包括输入源补偿电阻、继电器网络标准电阻、电阻网络切换继电器、整机寄生补偿电阻，所述输入源补偿电阻的第一端与作为输入源的所述电池或pv相连接，所述继电器网络标准电阻、电阻网络切换继电器串联构成第一支路，所述整机寄生补偿电阻构成第二支路，所述第一支路和所述第二支路并联而构成并联单元，所述并联单元的第一端与所述输入源补偿电阻的第二端相连接，所述并联单元的第二端接地，所述输入源补偿电阻的第二端构成电压检测端，所述逆变器及其连接的电池侧或pv侧的绝缘阻抗值基于所述iso检测电路和所述输入源的输入状态计算得到；

两级采样电路，两级所述采样电路的放大系数不同，两级所述采样电路用于在所述电阻网络切换继电器处于断开状态/闭合状态时，分别对所述电压检测端进行电压采样并对应得到断开状态/闭合状态的电压采样值；

dsp芯片，所述dsp芯片用于控制所述电阻网络切换继电器分别处于断开状态和闭合状态，获取两级所述采样电路采样获得的电压采样值，将其中一级所述采样电路采样得到的电压采样值选作计算用电压值，利用选作计算用电压值和所述继电器网络标准电阻的阻值，计算得到当前输入状态下基于所述输入源补偿电阻和所述整机寄生补偿电阻的补偿阻抗值，利用选作计算用电压值、所述继电器网络标准电阻的阻值和所述补偿阻抗值，计算得到当前输入状态下的所述逆变器及其连接的电池侧或pv侧的绝缘阻抗值。

所述dsp芯片中预设切换电压值，所述dsp芯片根据两级所述采样电路采样得到的电压采样值与所述切换电压值的比较结果，将其中一级所述采样电路采样得到的电压采样值选作计算用电压值。

设定第二级所述采样电路的放大系数大于第一级所述采样电路的放大系数，则若第二级所述采样电路的采样得到的电压采样值大于所述切换电压值，则所述dsp芯片将第一级所述采样电路采样得到的电压采样值选作计算用电压值，否则所述dsp芯片将第二级所述采样电路采样得到的电压采样值选作计算用电压值。

所述dsp芯片计算所述补偿阻抗值rc的方法为：

其中，ro为所述继电器网络标准电阻的阻值，v1为所述计算用电压值中，当前输入状态下所述电阻网络切换继电器处于断开状态时电压采样值，v2为所述计算用电压值中，当前输入状态下所述电阻网络切换继电器处于闭合状态时电压采样值。

所述dsp芯片计算所述逆变器及其连接的电池侧或pv侧的绝缘阻抗值riso的方法为：

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明通过两级采样切换和使用实测不同输入状态下的补偿阻抗数值的措施，解决了不同电压输入下iso采样电压误差不一致，不同输入状态下整机等效阻抗不一致导致的绝缘阻抗计算精度差的问题，实现了低成本、高精度的iso检测。

附图说明

附图1为本发明的iso检测电路的示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：一种高精度的iso检测方法，具体为：

设置如附图1所示的iso检测电路。该iso检测电路包括输入源补偿电阻rci、继电器网络标准电阻ro、电阻网络切换继电器sw、整机寄生补偿电阻rcm，输入源补偿电阻rci的第一端与作为输入源dc的电池或pv相连接，输入源dc的电压为vdc，继电器网络标准电阻ro、电阻网络切换继电器sw串联构成第一支路，整机寄生补偿电阻rcm构成第二支路，第一支路和第二支路并联而构成并联单元，并联单元的第一端与输入源补偿电阻rci的第二端相连接，并联单元的第二端接地，输入源补偿电阻rci的第二端构成电压检测端，逆变器及其连接的电池侧或pv侧的绝缘阻抗值riso基于iso检测电路和输入源dc的输入状态计算得到。

控制电阻网络切换继电器分别处于断开状态和闭合状态。

在电阻网络切换继电器处于断开状态/闭合状态时，采用两级放大系数不同的采样电路分别对电压检测端进行电压采样并对应得到断开状态/闭合状态的电压采样值；将其中一级采样电路采样得到的电压采样值选作计算用电压值。

利用选作计算用电压值和继电器网络标准电阻的阻值，计算得到当前输入状态下基于输入源补偿电阻和整机寄生补偿电阻的补偿阻抗值，再利用选作计算用电压值、继电器网络标准电阻的阻值和补偿阻抗值，计算得到当前输入状态下的逆变器及其连接的电池侧或pv侧的绝缘阻抗值。

具体的，对于该iso检测电路，假设电阻网络切换继电器sw闭合前后采样得到的电压值分别为v1、v2，由节点电压方程得到方程组1：

化简方程组1可以得到：

由此可知，逆变器及其连接的电池侧或pv侧的绝缘阻抗值riso由rci、rcm、v1、v2、ro求得。

故而，利用上述iso检测电路，控制电阻网络切换继电器sw分别处于断开状态和闭合状态，在每种状态下均对电压检测端进行电压采样并对应得到断开状态/闭合状态的电压采样值。

本方案中采用两级放大系数不同的采样电路用于电压采样，设定第二级采样电路的放大系数大于第一级采样电路的放大系数，第二季采样电路的放大系数与第一级采样电路的放大系数的比值为k，k＞1。则第一级采样电路的放大系数小，适用于采样电压较大的情况，第二级采样电路放大系数大，适用于采样电压较小的情况。两级放大系数不同的采样电路，可以适用于更宽的采样电压范围。在本方案中，两级采样电路分别在控制电阻网络切换继电器sw闭合前后进行电压采样，共获得四个采样电压值，一组两个采样电压值由第一级采样电路采样得到，记为vl，另一组的两位两个采样电压值由第二级采样电路得到，记为vh。需要从这两组中选择出一组，即选择其中一个采样电路采样得到的电阻网络切换继电器sw闭合前后的两个电压采样值作为计算用电压值。

选择出计算用电压值的方法为：预设切换电压值vsw，从而根据两级采样电路采样得到的电压采样值vl/vh与切换电压值vsw的比较结果，将其中一级采样电路采样得到的电压采样值选作计算用电压值。若第二级采样电路的采样得到的电压采样值vh大于切换电压值vsw，则将第一级采样电路采样得到的电压采样值vl选作计算用电压值v，否则将第二级采样电路采样得到的电压采样值vh选作计算用电压值v。选出的计算用电压值v实际包含电阻网络切换继电器sw闭合前后采样得到的两个电压值v1、v2。

补偿阻抗值rc通过实际测量计算得到。断开riso，即1/riso＝0，接入n路输入源dc，切换电阻网络切换继电器sw的状态，则电阻网络切换继电器sw闭合前后分别由所选择的采样电路采样得到电压值v1、v2，再基于公式1得到对应的补偿阻抗值rc＝rcm//rci：

其中，ro为继电器网络标准电阻的阻值，v1为计算用电压值中，当前输入状态下电阻网络切换继电器处于断开状态时电压采样值，v2为计算用电压值中，当前输入状态下电阻网络切换继电器处于闭合状态时电压采样值。

此时的输入状态是接入n路输入源dc，则将电阻网络切换继电器sw闭合前后的电压值v1、v2分别记作v1[n]、v2[n]，则此输入状态下的补偿阻抗值rc[n]为：

通过检测输入接入情况，基于获得的上述补偿阻抗值rc，利用选出的计算用电压值v(包括v1、v2)，利用公式1计算得到实际的逆变器及其连接的电池侧或pv侧的绝缘阻抗值riso：

由于当前输入状态下计算出的补偿阻抗值为rc[n]，故：

上述iso检测方法用于检测逆变器及其连接的电池侧或pv侧的绝缘阻抗值riso，其通过两级采样切换和使用实测不同输入状态下的补偿阻抗数值的措施，解决了不同电压输入下iso采样电压误差不一致，不同输入状态下整机等效阻抗不一致导致的绝缘阻抗计算精度差的问题，实现了低成本、高精度的iso检测。

用于实现上述iso检测方法的iso检测装置包括iso检测电路、两级采样电路和dsp芯片。

iso检测电路包括输入源补偿电阻rci、继电器网络标准电阻ro、电阻网络切换继电器sw、整机寄生补偿电阻rcm，输入源补偿电阻rci的第一端与作为输入源dc的电池或pv相连接，输入源dc的电压为vdc，继电器网络标准电阻ro、电阻网络切换继电器sw串联构成第一支路，整机寄生补偿电阻rcm构成第二支路，第一支路和第二支路并联而构成并联单元，并联单元的第一端与输入源补偿电阻rci的第二端相连接，并联单元的第二端接地，输入源补偿电阻rci的第二端构成电压检测端，逆变器及其连接的电池侧或pv侧的绝缘阻抗值riso基于iso检测电路和输入源dc的输入状态计算得到。

两级采样电路的放大系数不同，两级采样电路用于在电阻网络切换继电器sw处于断开状态/闭合状态时，分别对电压检测端进行电压采样并对应得到断开状态/闭合状态的电压采样值v1、v2。

dsp芯片用于控制电阻网络切换继电器sw分别处于断开状态和闭合状态，获取两级采样电路采样获得的电压采样值，将其中一级采样电路采样得到的电压采样值vl/vh选作计算用电压值v(包括v1、v2)，利用选作计算用电压值v和继电器网络标准电阻ro的阻值，计算得到当前输入状态下基于输入源补偿电阻rci和整机寄生补偿电阻rcm的补偿阻抗值rc，利用选作计算用电压值v、继电器网络标准电阻ro的阻值和补偿阻抗值rc，计算得到当前输入状态下的逆变器及其连接的电池侧或pv侧的绝缘阻抗值riso。

dsp芯片中预设切换电压值vsw，dsp芯片根据两级采样电路采样得到的电压采样值vl/vh与切换电压值vsw的比较结果，将其中一级采样电路采样得到的电压采样值选作计算用电压值。设定第二级采样电路的放大系数大于第一级采样电路的放大系数，若第二级采样电路的采样得到的电压采样值vh大于切换电压值vsw，则dsp芯片将第一级采样电路采样得到的电压采样值vl选作计算用电压值v，否则dsp芯片将第二级采样电路采样得到的电压采样值vh选作计算用电压值v。

dsp芯片计算补偿阻抗值rc的方法为：

其中，ro为继电器网络标准电阻的阻值，v1为计算用电压值中，当前输入状态下电阻网络切换继电器处于断开状态时电压采样值，v2为计算用电压值中，当前输入状态下电阻网络切换继电器处于闭合状态时电压采样值。

dsp芯片计算逆变器及其连接的电池侧或pv侧的绝缘阻抗值riso的方法为：

在接入n路输入源dc时，电阻网络切换继电器sw闭合前后的电压值v1、v2分别记作v1[n]、v2[n]，则此输入状态下的补偿阻抗值rc[n]为：

进而当前输入状态下计算出的补偿阻抗值rc[n]为：

本方案通过采用两级电压采样，第一级放大比例小，适用于采样输入电压大的情况；第二级放大比例大，适用于采样输入电压小的情况。dsp芯片根据第二级采样电压，与切换电压值vsw比较，决定使用第一级或第二级的采样电压值进行计算，该设计提高了采样精度。另一方面针对不同输入连接情况，设置不同的整机阻抗补偿值，从而减小了计算误差。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。