[发明专利]一种分时复用的多电平电路及绝缘阻抗检测方法

说明书

本发明公开了一种分时复用的多电平电路，包括开关管、阻抗网络、检测及控制单元、母线，开关管分别为：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管及第五开关管；所述阻抗网络分别为：第一阻抗网络、第二阻抗网络、第三阻抗网络、第四阻抗网络；第二开关管和所述第一阻抗网络并联，第三开关管和所述第二阻抗网络并联，第四开关管和所述第三阻抗网络并联，所述第五开关管和所述第四阻抗网络并联，该分时复用的多电平电路及绝缘阻抗检测方法可以在更宽范围内提高绝缘阻抗检测范围的精度，减少当前市面上用于计算绝缘阻抗而人为添加的阻抗网络，也可减少用于阻抗切换的开关管，在提高性能的同时，实现系统成本的降低。

技术领域

本发明涉及风电光伏发电系统技术领域，尤其涉及一种分时复用的多电平电路及绝缘阻抗检测方法。

背景技术

在光伏系统中，系统的安全性和稳定性是必须要保障的，从安全角度考量，防触电又是最基本的要求，绝缘阻抗检测作为一种简单易行的预防触电检测方案，国家能源局从标准层面对于光伏系统的核心部件——逆变器，做了硬性要求：每台必须具备绝缘阻抗检测功能，为此，各种光伏系统绝缘阻抗检测方案应运而生。

现有技术方案1：如图1所示，图1为现有技术的一种双开关切换法绝缘阻抗检测电路，该方案为：设方阵正母线对地直流绝缘阻抗为Rx，负母线对地直流绝缘阻抗为Ry，且S1、S2处于断开状态，此时外接ubus+/-对PE的阻抗分别为R1+R3和R2+R4，然后通过采样电路获取ubus+/-对PE的电压，记为u11，u12；闭合S1、S2的开关，此时外接ubus+/-对PE的阻抗分别为R1和R2，再通过采样电路获取ubus+/-对PE的电压，记为u21，u22；通过检测开关闭合前后母线对地电压变化和KCL、KVL原理，可以的求得系统对地的阻抗，进而进行判断是否满足标准要求。

现有技术方案2：图2为在方案1的基础上省略一个切换开关。

现有技术方案3：图3是在方案2的基础上增加一个切换开关，新增开关用于切断切换电阻和PE之间的连接关系。

还有其他类似现有技术方案，但基本思想均是通过增加开关器件，在正负母线间加入外部阻抗，通过开关器件的切换，实现对地阻抗变化，再结合对地电压的变化，根据基本的电路理论，计算出系统绝缘阻抗。

以上方案存在着如下几个共性缺点：

用于绝缘阻抗计算所引入的开关器件，为了保证阻抗检测的准确性，一般需要两个开关器件，如方案1；由于安规的问题，开关的绝缘耐压要求比较高，如方案3，开关数量的增加、器件耐压等级要求的提高，均会带来系统成本的升高；

将正负母线对地人为的外加对地阻抗，因采样电压比较高，需要的电阻数量多，还需要考虑电阻的功耗问题，外加切换电阻带来系统成本的增加；

如方案1和2所示，虽然实现了系统绝缘阻抗检测，但是在绝缘阻抗检测完成后，用于阻抗变化的外加电阻一直施加在正负母线和PE之间，当PE比较“脏”时，PE容易通过该电路对系统控制地产生影响，使得系统的其他检测信号收到干扰，引起系统的稳定性；

由于开关数量的限制，当前方案只能在一定范围内保证系统对地的绝缘阻抗检测较为准确(一般只在较低阻抗范围内采样校准)，超过一定范围时，阻抗检测精度较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种分时复用的多电平电路及绝缘阻抗检测方法，该分时复用的多电平电路及绝缘阻抗检测方法可以在更宽范围内提高绝缘阻抗检测范围的精度，可以减少当前市面上用于计算绝缘阻抗而人为添加的阻抗网络，可减少用于阻抗切换的开关管，在提高性能的同时，实现系统成本的降低。