一种光伏阵列对地绝缘阻抗容性测量电路的制作方法

【】本发明属于逆变器以及储能逆变器系统领域，尤其涉及一种光伏阵列对地绝缘阻抗容性测量电路。

背景技术

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背景技术：

1、光伏系统的供电侧，即通常讲的直流侧，是由光伏组件形成的阵列(即光伏阵列)组成的。在实际应用中，阵列中的单个组件，在组件与大地间，都会存在一定的对地阻抗。同时组件与组件之间，有相互之间的耦合电容。通过戴维尼定理的方式，可以化为二端口的集中参数形式。

2、为了保证光伏发电系统的安全性，在逆变器工作时，都会检测组件阵列(即光伏阵列)的对地阻抗，以免出现各种原因引起的绝缘不良。目前通用的方案是使用继电器的组合，通过继电器切换，使得对地阻抗网络与逆变器内部测试网络形成两种拓扑，以形成两个关于uiso与riso的方程，并最终解出对地绝缘阻抗的集中参数riso。这种方式需要开关继电器，无法做到实时检测，另外继电器开关会实际引入跳变的共模电压至直流母线，一般只在逆变器开机自检时实施。另外，因uiso与riso的组合，同时又由于采样ad的精度限制，总是会在某一些工作点形成误差极大的采样盲区。

3、因此，有必要提供一种改进的技术方案来克服上述问题。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本发明要解决的技术问题在于提供一种光伏阵列对地绝缘阻抗容性测量电路，其可以实时的对光伏组件网络对大地的绝缘阻抗进行监控，并可以通过灵活的控制模式，规避由于ad采样精度形成的采样盲区。

2、为了解决上述问题，根据本发明的第一个方面，本发明提供一种光伏阵列对地绝缘阻抗测量电路，其包括第一开关器件q1、第二开关器件q2、开关k1、参考电容cref、控制单元和电压采样电路，所述第一开关管q1和第二开关管q2依次串联于逆变器的直流母线正极bus+与接地端之间；开关k1和参考电容cref依次连接于接地端和逆变器的直流母线负极bus-之间；所述电压采样电路包括第一电阻r1和第二电阻r2，所述第一电阻r1和第二电阻r2依次串联于接地端和逆变器的直流母线负极bus-之间，所述电压采样电路采样所述第二电阻r2上的电压作为采样电压u2，并通过其输出端输出所述采样电压u2；所述控制单元基于预定程序控制第一开关器件q1、第二开关器件q2和开关k1的导通或关断，并基于所述电压采样电路输出的采样电压u2，实时检测光伏阵列的对地绝缘阻抗，其中，所述逆变器的直流母线正极bus+和直流母线负极bus-之间的电压为所述逆变器的直流母线电压ubus。

3、进一步的，所述第一开关器件q1和第二开关器件q2部分或全部使用继电器；或所述第一开关器件q1和第二开关器件q2使用单个继电器。

4、进一步的，当所述第一开关器件q1和第二开关器件q2为金属-氧化物半导体场效应晶体管或绝缘栅双极型晶体管或其他半导体器件时，所述第一开关器件q1和第二开关器件q2需要配置隔离驱动以及相关的隔离供电。

5、进一步的，当在逆变器开机前检测光伏阵列对地绝缘阻抗时，所述控制单元执行的预定程序包括：抬高逆变器的直流母线电压ubus；控制所述开关k1关断，并控制所述第一开关器件q1和第二开关器件q2导通，等待所述采样电压u2稳定；当所述采样电压u2稳定时，存储此时的采样电压u2的值，并记录为第一采样电压值u21；控制所述第一开关器件q1和第二开关器件q2关断，并等待所述采样电压u2稳定；当所述采样电压u2稳定时，存储此时的采样电压u2的值，并记录为第二采样电压值u20；控制所述第一开关器件q1和第二开关器件q2导通，测试当采样电压u2＝u20+a(u21-u20)公式1时经过的第一测试时间τiso，其中a为一预定数值，

6、τiso＝ciso(riso//(r1+r2)) 公式2；

7、控制所述开关k1导通，并控制所述第一开关器件q1和第二开关器件q2关断，等待所述采样电压u2稳定；当所述采样电压u2稳定时，控制所述第一开关器件q1和第二开关器件q2导通，测试当采样电压u2＝u20+a(u21-u20)公式1时时经过的第二测试时间τiso&ref，

8、τiso&ref＝(ciso+cref)(riso//(r1+r2)) 公式3，

9、在公式2和公式3中，ciso为光伏阵列对地阻抗集总模型的等效电容；riso为光伏阵列对地阻抗集总模型的对地绝缘阻抗，即所述光伏阵列的对地绝缘阻抗；riso//(r1+r2)指所述对地绝缘阻抗riso与所述第一电阻r1和第二电阻r2的并联阻值；cref为参考电容cref的电容值；基于公式2和公式3，得出所述对地绝缘阻抗riso；测量结束后控制所述第一开关器件q1和第二开关器件q2关断。

10、进一步的，判定所述采样电压u2稳定的条件为：|u2(t)-u2(t-δt)|≤ε，其中，δt与ε均为预先设定的值；和/或公式1中的a等于0.63。

11、进一步的，当在逆变器并网后检测光伏阵列对地绝缘阻抗时，所述控制单元执行的预定程序包括：抬高逆变器的直流母线电压ubus，同时在逆变器控制上减小逆变调制比维持正常并网；控制所述开关k1关断，控制所述第二开关器件q2关断且控制第一开关器件q1高频斩波，等待所述采样电压u2稳定；当所述采样电压u2稳定时，存储此时的采样电压u2的值，并记录为第一采样电压值u21；控制所述第一开关器件q1和第二开关器件q2关断，并等待所述采样电压u2稳定；当所述采样电压u2稳定时，存储此时的采样电压u2的值，并记录为第二采样电压值u20；控制所述第二开关器件q2关断且控制第一开关器件q1高频斩波，测试当采样电压u2=u20+a(u21-u20)公式1时经过的第一测试时间τiso，其中a为一预定数值，τiso＝ciso(riso//(r1+r2))公式2；控制所述开关k1导通，并控制所述第一开关器件q1和第二开关器件q2关断，等待所述采样电压u2稳定；当所述采样电压u2稳定时，控制所述第二开关器件q2关断且控制第一开关器件q1高频斩波，测试当u2＝u20+a(u21-u20)时经过的第二测试时间τiso&ref，τiso&ref＝(ciso+cref)(riso//(r1+r2))公式3，在公式2和公式3中，ciso为光伏阵列对地阻抗集总模型的等效电容；riso为光伏阵列对地阻抗集总模型的对地绝缘阻抗，即所述光伏阵列的对地绝缘阻抗；riso//（r1+r2）指所述对地绝缘阻抗riso与所述第一电阻r1和第二电阻r2的并联阻值；cref为参考考电容cref的电容值；基于公式2和公式3，得出所述对地绝缘阻抗riso；测量结束后控制所述第一开关器件q1和第二开关器件q2关断。

12、进一步的，当控制所述第二开关器件q2关断且控制第一开关器件q1高频斩波时，通过占空比控制输出电压，避开ubus与uiso相近时形成的计算盲区，其中，uiso指光伏阵列对地阻抗集总模型210的共模电压；ubus为所述逆变器的直流母线电压。

13、进一步的，判定所述采样电压u2稳定的条件为：|u2(t)-u2(t-δt)|≤ε，其中，δt与ε均为预先设定的值；和/或公式1中的a等于0.63。

14、进一步的所述控制单元通过对所述参照电容cref进行调整，以拉长所述第一测试时间τiso和所述第二测试时间τiso&ref，从而增加测量精度。

15、相对于现有技术，本发明可以实时的对光伏组件网络对大地的绝缘阻抗进行监控，并可以通过灵活的控制模式，规避由于ad采样精度形成的采样盲区。

16、关于本发明的其他目的，特征以及优点，下面将结合附图在具体实施方式中详细描述。