CN112666399A - 光伏阵列对地绝缘阻抗检测方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光伏阵列对地绝缘阻抗检测方法和装置。光伏阵列对地绝缘阻抗检测方法为：在多路MPPT逆变器的母线负极与地之间、多路MPPT逆变器的母线正极与地之间分别连接电阻形成四种状态，分别检测四种状态下的电压值；基于电压值和对应电阻值计算光伏阵列对地绝缘阻抗的第一计算值和第二计算值；最后选择光伏阵列对地绝缘阻抗的第一计算值和光伏阵列对地绝缘阻抗的第二计算值中的较小值作为光伏阵列对地绝缘阻抗值。光伏阵列对地绝缘阻抗检测装置包括连接模块、采样模块和处理器。本发明克服了逆变器各MPPT输入负极或正极不等电位条件下的ISO检测问题，其所需器件、装置数量极少，检测逻辑简单，方案可靠，极大地节省了***成本。
Description
技术领域
本发明属于分布式发电技术领域，具体涉及一种光伏阵列对地绝缘阻抗的检测方法和装置，尤其适用于各MPPT装置输入负极或正极不等电位拓扑的光伏逆变器对光伏阵列的绝缘阻抗检测。
背景技术
目前，多路MPPT逆变器采用的绝缘阻抗检测方法多是基于各MPPT装置输入负或正连接在一起的拓扑。对于1500V DC***的组串逆变器，存在各MPPT装置输入正极或负极不直接相连接的拓扑，在该种拓扑中，以前的绝缘阻抗检测方式不再适用。因此，需要针对该拓扑设计新的光伏阵列对地绝缘阻抗检测方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于输入正极和输入负极未直接连接的多路MPPT逆变器进行光伏阵列对地绝缘阻抗检测的方法和装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种光伏阵列对地绝缘阻抗检测方法，基于输入正极和输入负极未直接连接的多路MPPT逆变器而进行光伏阵列对地绝缘阻抗检测，所述光伏阵列对地绝缘阻抗检测方法为：
在所述多路MPPT逆变器的母线负极与地之间连接第一电阻，测量所述多路MPPT逆变器的母线负极与地之间电压作为第一电压；
在所述多路MPPT逆变器的母线负极与地之间连接并联的所述第一电阻和第二电阻，测量所述多路MPPT逆变器的母线负极与地之间电压作为第二电压；
在所述多路MPPT逆变器的母线正极与地之间连接第三电阻，测量所述多路MPPT逆变器的母线正极与地之间电压作为第三电压；
在所述多路MPPT逆变器的母线正极与地之间连接并联的所述第三电阻和第四电阻，测量所述多路MPPT逆变器的母线正极与地之间电压作为第四电压；
基于所述第一电压、所述第二电压、所述第一电阻的阻值、所述第二电阻的阻值计算光伏阵列对地绝缘阻抗的第一计算值；基于所述第三电压、所述第四电压、所述第三电阻的阻值、所述第四电阻的阻值计算光伏阵列对地绝缘阻抗的第二计算值；
选择所述光伏阵列对地绝缘阻抗的第一计算值和所述光伏阵列对地绝缘阻抗的第二计算值中的较小值作为光伏阵列对地绝缘阻抗值。
计算所述光伏阵列对地绝缘阻抗的第一计算值的方法为：
其中，RISO1为所述光伏阵列对地绝缘阻抗的第一计算值，R13为所述第一电阻的阻值，R14为所述第二电阻的阻值，V1为所述第一电压，V2为所述第二电压。
计算所述光伏阵列对地绝缘阻抗的第二计算值的方法为：
其中，RISO2为所述光伏阵列对地绝缘阻抗的第二计算值，R20为所述第三电阻的阻值，R19为所述第四电阻的阻值，V3为所述第三电压，V4为所述第四电压。
一种光伏阵列对地绝缘阻抗检测装置，用于实现前述光伏阵列对地绝缘阻抗检测方法，所述光伏阵列对地绝缘阻抗检测装置包括：
由能够接通或断开的第一线路、第二线路、第三线路和第四线路构成的连接模块；所述第一线路和所述第二线路连接在所述多路MPPT逆变器的母线负极与地之间，所述第三线路和所述第四线路连接在所述多路MPPT逆变器的母线正极与地之间；所述第一线路包括相串联的所述第一电阻和第一开关，所述第二线路包括相串联的所述第二电阻和第二开关，所述第三线路包括相串联的所述第三电阻和第三开关，所述第四线路包括相串联的所述第四电阻和第四开关；
用于采样所述多路MPPT逆变器的母线正极与地之间电压、所述多路MPPT逆变器的母线负极与地之间电压的采样模块；
用于控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关，并基于所述采样模块采样到的所述多路MPPT逆变器的母线正极与地之间电压、所述多路MPPT逆变器的母线负极与地之间电压计算得到所述光伏阵列对地绝缘阻抗值的处理器。
所述第一电阻的阻值、所述第三电阻的阻值小于所述多路MPPT逆变器中各路的绝缘电阻。
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：本发明克服了逆变器各MPPT输入负极或正极不等电位条件下的ISO检测问题，其所需器件、装置数量极少，检测逻辑简单，方案可靠，极大地节省了***成本。
附图说明
附图1为本发明的光伏阵列对地绝缘阻抗检测装置中的部分电路图。
附图2为本发明的光伏阵列对地绝缘阻抗检测装置实现光伏阵列对地绝缘阻抗检测方法的流程图。
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。
实施例一：一种针对输入正极和输入负极未直接连接的多路MPPT逆变器，进行光伏阵列对地绝缘阻抗检测的方法为：
在多路MPPT逆变器的母线负极与地之间连接第一电阻，测量多路MPPT逆变器的母线负极与地之间电压作为第一电压；在多路MPPT逆变器的母线负极与地之间连接并联的第一电阻和第二电阻，测量多路MPPT逆变器的母线负极与地之间电压作为第二电压；在多路MPPT逆变器的母线正极与地之间连接第三电阻，测量多路MPPT逆变器的母线正极与地之间电压作为第三电压；在多路MPPT逆变器的母线正极与地之间连接并联的第三电阻和第四电阻，测量多路MPPT逆变器的母线正极与地之间电压作为第四电压；
基于第一电压、第二电压、第一电阻的阻值、第二电阻的阻值计算光伏阵列对地绝缘阻抗的第一计算值；基于第三电压、第四电压、第三电阻的阻值、第四电阻的阻值计算光伏阵列对地绝缘阻抗的第二计算值；
选择光伏阵列对地绝缘阻抗的第一计算值和光伏阵列对地绝缘阻抗的第二计算值中的较小值作为光伏阵列对地绝缘阻抗值。
下面结合具体的光伏阵列对地绝缘阻抗检测装置对该光伏阵列对地绝缘阻抗检测方法进行说明。
如附图1所示，以4路MPPT装置为示意，其中R9与R11为第一路MPPT正负的绝缘阻抗，R10与R12为第二路MPPT正负的绝缘阻抗，R15与R17为第三路MPPT正负的绝缘阻抗，R16与R18为第四路MPPT正负的绝缘阻抗。
基于此，光伏阵列对地绝缘阻抗检测装置包括连接模块、采样模块和处理器。
连接模块由能够接通或断开的第一线路、第二线路、第三线路和第四线路构成，其中，第一线路和第二线路连接在多路MPPT逆变器的母线负极BUS-与地PE之间，第三线路和第四线路连接在多路MPPT逆变器的母线正极BUS+与地PE之间。具体的，第一线路包括相串联的第一电阻R13和第一开关(控制信号为Relay3)，第二线路包括相串联的第二电阻R14和第二开关(控制信号为Relay4)，第三线路包括相串联的第三电阻R20和第三开关(控制信号为Relay1)，第四线路包括相串联的第四电阻R19和第四开关(控制信号为Relay2)。第一电阻的阻值、第三电阻的阻值小于多路MPPT逆变器中各路的绝缘电阻。
采样模块用于采样多路MPPT逆变器的母线正极BUS+与地PE之间电压、多路MPPT逆变器的母线负极BUS-与地之间PE电压。
处理器分别与第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和采样模块相连接，用于控制第一开关、第二开关、第三开关、第四开关，并基于采样模块采样到的多路MPPT逆变器的母线正极BUS+与地PE之间电压、多路MPPT逆变器的母线负极BUS-与地PE之间电压计算得到光伏阵列对地绝缘阻抗值ISO。处理器的功能可以由多路MPPT逆变器的控制器实现。
基于上述光伏阵列对地绝缘阻抗检测装置实现光伏阵列对地绝缘阻抗检测方法的流程如附图2所示：
初始状态下，第一开关、第二开关、第三开关、第四开关均断开。开始实施光伏阵列对地绝缘阻抗检测方法时，处理器先输出Relay3＝1的控制信号来使第一开关闭合，从而使得第一电阻R13连接在多路MPPT逆变器的母线负极BUS-与地PE之间，此时测量多路MPPT逆变器的母线负极BUS-与地PE之间电压作为第一电压V1，即V1＝Samp2。处理器再输出Relay4＝1的控制信号来使第二开关闭合，则第一电阻R13和第二电阻R14实现并联后连接在多路MPPT逆变器的母线负极BUS-与地PE之间，测量测量多路MPPT逆变器的母线负极BUS-与地PE之间电压作为第二电压V2，即V2＝Samp2。接着处理器输出Relay3＝0、Relay4＝0的控制信号使第一开关、第二开关断开。处理器输出Relay1＝1的控制信号使第三开关闭合，第三电阻R20连接在多路MPPT逆变器的母线正极BUS+与地PE之间，测量多路MPPT逆变器的母线正极BUS+与地PE之间电压作为第三电压V3，即V3＝Samp1。处理器在输出Relay2＝1的控制信号使第四开关闭合，则第三电阻R20和第四电阻R19实现并联后连接在多路MPPT逆变器的母线正极BUS+与地PE之间，测量多路MPPT逆变器的母线正极BUS+与地PE之间电压作为第四电压V4，即V4＝Samp1。最后，处理器输出Relay1＝0、Relay4＝0的控制信号使第三开关、第四开关断开。
经过上述测量过程后，即可接下来进行光伏阵列对地绝缘阻抗的第一计算值和第二计算值的计算。
利用ISO1＝RISO1＝F(V1,V2)计算光伏阵列对地绝缘阻抗的第一计算值的方法为：
式中，ISO1＝RISO1为光伏阵列对地绝缘阻抗的第一计算值，R13为第一电阻的阻值，R14为第二电阻的阻值，V1为第一电压，V2为第二电压。
利用ISO2＝RISO2＝F(V3,V4)计算光伏阵列对地绝缘阻抗的第二计算值的方法为：
式中，ISO2＝RISO2为光伏阵列对地绝缘阻抗的第二计算值，R20为第三电阻的阻值，R19为第四电阻的阻值，V3为第三电压，V4为第四电压。
最后，选择光伏阵列对地绝缘阻抗的第一计算值ISO1和光伏阵列对地绝缘阻抗的第二计算值ISO2中的较小值作为光伏阵列对地绝缘阻抗值，即ISO＝min(ISO1,ISO2)。判断该光伏阵列对地绝缘阻抗值ISO是否大于阻抗阈值(如50k)，若是则表明该光伏阵列对地绝缘阻抗值ISO异常。
本发明采用在BUS-与PE，BUS+与PE之间先后预先并联小电阻的方式，实现检测各MPPT输入负极或输入正极不等电位拓扑下***绝缘阻抗。其基本思路为：在多路MPPT输入的情况下，只有电压最高的那一路的正负二极管导通，预并联的小电阻(第一电阻R13、第三电阻R20)阻值远小于各路MPPT的绝缘电阻，并联在BUS-与PE之间，就可以检测包含该电阻(第一电阻R13)的***绝缘阻抗，并联在BUS+与PE之间，就可以检测包含该电阻(第三电阻R20)的另一***绝缘阻抗。
BUS-与PE之间并联小电阻检测的***绝缘阻抗并不能保证在各种PV输入电压下都准确，同理，BUS+与PE之间并联小电阻检测的***绝缘阻抗也不能保证在各种PV输入电压下都准确。本发明所采用绝缘阻抗检测方式的计算结果，除了受各PV输入电压条件不同的影响，还受***本身的绝缘阻抗分布的影响。预先并联的电阻目的是保证绝缘阻抗计算结果准确，BUS+与BUS-对PE分别预先并联小电阻并分别计算***绝缘阻抗是为了消除检测盲区。检测准确性与检测盲区均是由各MPPT的输入负极或输入正极不等电位所致。
综上，本发明核心思想在于：利用在母线上并联小电阻的方式简化绝缘阻抗检测***拓扑结构，使得绝缘阻抗检测方式简单，检测结果准确。
本发明的绝缘阻抗检测方案无需各MPPT装置输入负极或正极直接相连，解决了现有技术无法应用于1500V DC***组串逆变器各MPPT装置输入负极或正极不相连的情况的技术问题。相比较已有的技术，本发明引入的器件与装置数量极少，检测逻辑简单，方法可靠，极大的节省了***成本。
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。
Claims (5)
1.一种光伏阵列对地绝缘阻抗检测方法，基于输入正极和输入负极未直接连接的多路MPPT逆变器而进行光伏阵列对地绝缘阻抗检测，其特征在于：所述光伏阵列对地绝缘阻抗检测方法为：
在所述多路MPPT逆变器的母线负极与地之间连接第一电阻，测量所述多路MPPT逆变器的母线负极与地之间电压作为第一电压；
在所述多路MPPT逆变器的母线负极与地之间连接并联的所述第一电阻和第二电阻，测量所述多路MPPT逆变器的母线负极与地之间电压作为第二电压；
在所述多路MPPT逆变器的母线正极与地之间连接第三电阻，测量所述多路MPPT逆变器的母线正极与地之间电压作为第三电压；
在所述多路MPPT逆变器的母线正极与地之间连接并联的所述第三电阻和第四电阻，测量所述多路MPPT逆变器的母线正极与地之间电压作为第四电压；
基于所述第一电压、所述第二电压、所述第一电阻的阻值、所述第二电阻的阻值计算光伏阵列对地绝缘阻抗的第一计算值；基于所述第三电压、所述第四电压、所述第三电阻的阻值、所述第四电阻的阻值计算光伏阵列对地绝缘阻抗的第二计算值；
选择所述光伏阵列对地绝缘阻抗的第一计算值和所述光伏阵列对地绝缘阻抗的第二计算值中的较小值作为光伏阵列对地绝缘阻抗值。
2.根据权利要求1所述的光伏阵列对地绝缘阻抗检测方法，其特征在于：计算所述光伏阵列对地绝缘阻抗的第一计算值的方法为：
其中，RISO1为所述光伏阵列对地绝缘阻抗的第一计算值，R13为所述第一电阻的阻值，R14为所述第二电阻的阻值，V1为所述第一电压，V2为所述第二电压。
3.根据权利要求1所述的光伏阵列对地绝缘阻抗检测方法，其特征在于：计算所述光伏阵列对地绝缘阻抗的第二计算值的方法为：
其中，RISO2为所述光伏阵列对地绝缘阻抗的第二计算值，R20为所述第三电阻的阻值，R19为所述第四电阻的阻值，V3为所述第三电压，V4为所述第四电压。
4.一种光伏阵列对地绝缘阻抗检测装置，用于实现如权利要求1至3中任一项所述的光伏阵列对地绝缘阻抗检测方法，其特征在于：所述光伏阵列对地绝缘阻抗检测装置包括：
由能够接通或断开的第一线路、第二线路、第三线路和第四线路构成的连接模块；所述第一线路和所述第二线路连接在所述多路MPPT逆变器的母线负极与地之间，所述第三线路和所述第四线路连接在所述多路MPPT逆变器的母线正极与地之间；所述第一线路包括相串联的所述第一电阻和第一开关，所述第二线路包括相串联的所述第二电阻和第二开关，所述第三线路包括相串联的所述第三电阻和第三开关，所述第四线路包括相串联的所述第四电阻和第四开关；
用于采样所述多路MPPT逆变器的母线正极与地之间电压、所述多路MPPT逆变器的母线负极与地之间电压的采样模块；
用于控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关，并基于所述采样模块采样到的所述多路MPPT逆变器的母线正极与地之间电压、所述多路MPPT逆变器的母线负极与地之间电压计算得到所述光伏阵列对地绝缘阻抗值的处理器。
5.根据权利要求4所述的光伏阵列对地绝缘阻抗检测装置，其特征在于：所述第一电阻的阻值、所述第三电阻的阻值小于所述多路MPPT逆变器中各路的绝缘电阻。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: 215000 No. 90, Zijin Road, high tech Zone, Suzhou, Jiangsu Applicant after: Goodway Technology Co.,Ltd. Address before: No. 90, Zijin Road, high tech Zone, Suzhou City, Jiangsu Province, 215011 Applicant before: JIANGSU GOODWE POWER SUPPLY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant |