CN115629238A - 储能装置寄生电容检测电路及方法 - Google Patents

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CN115629238A CN202211507913.3A CN202211507913A CN115629238A CN 115629238 A CN115629238 A CN 115629238A CN 202211507913 A CN202211507913 A CN 202211507913A CN 115629238 A CN115629238 A CN 115629238A
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沈向东
沈成宇
邵圣吉
白龙
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Abstract

本发明公开了一种储能装置寄生电容检测电路及方法，涉及寄生电容检测技术领域，包括：第一开关、第二开关、第一电阻、第二电阻和控制器；所述第一开关的第一端与储能装置的电池正极连接、第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端接地；所述第二开关的第一端与储能装置的电池负极连接、第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地。本发明通过获取第一电压和第二电压在第一时刻、第二时刻的电压值以及所述第三电压和第四电压在第三时刻、第四时刻的电压值，根据四个电压值确定储能装置的电池正极对地寄生电容值和电池负极对地寄生电容值，不需要再通过尝试不同的寄生电容进行调试，省时省力。

Description

储能装置寄生电容检测电路及方法
技术领域
本发明涉及寄生电容检测技术领域，特别涉及一种储能装置寄生电容检测电路及方法。
背景技术
在储能领域，储能装置充电时，需要使用PCS（储能变流器，Power ConversionSystem）将电网的交流电转换为直流电存储在电池中，储能装置放电时，需要使用PCS将电池的直流电转换为交流电接入电网。储能装置的电池是储能器件，电池电极带有很多的电荷，电荷与装置的外壳（大地，PE）之间会存在寄生电容，该寄生电容会影响到PCS整流时的参数设置。但是该寄生电容难以检测，为满足PCS的工作需求，通常是现场尝试不同的寄生电容进行调试，费时费力。
发明内容
本发明实施例提供一种储能装置寄生电容检测电路及方法，以解决相关技术中现有储能装置寄生电容难以检测的技术问题。
第一方面，提供了一种储能装置寄生电容检测电路，包括：第一开关、第二开关、第一电阻、第二电阻和控制器；
所述第一开关的第一端与储能装置的电池正极连接、第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端接地；
所述第二开关的第一端与储能装置的电池负极连接、第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地；
所述控制器被配置为：
在第一时刻控制所述第一开关和第二开关执行第一动作，获取所述第一开关的第一端和第二开关的第一端的电压，并记录为第一电压和第二电压，直到第一电压和第二电压稳定时，记录为第二时刻；
在第三时刻控制所述第一开关和第二开关执行第二动作，获取所述第一开关的第一端和第二开关的第一端的电压，并记录为第三电压和第四电压，直到第三电压和第四电压稳定时，记录为第四时刻；
根据所述第一电压和第二电压在第一时刻、第二时刻的电压值以及所述第三电压和第四电压在第三时刻、第四时刻的电压值，确定储能装置的电池正极对地寄生电容值和电池负极对地寄生电容值。
一些实施例中，所述在第一时刻控制所述第一开关和第二开关执行第一动作，具体为：在第一时刻控制所述第一开关闭合、第二开关断开；
所述在第三时刻控制所述第一开关和第二开关执行第二动作，具体为：在第三时刻控制所述第一开关断开、第二开关闭合。
一些实施例中，所述确定储能装置的电池正极对地寄生电容值和电池负极对地寄生电容值的计算公式为：
C1= (τ11×(R1+Rx)/(R1×Rx)+τ21/Ry)/2，或C1= τ11×(R1+Rx)/(R1×Rx)，或C1=τ21/Ry；
C2= (τ12/Rx+τ22×(R2+Ry)/(R2×Ry))/2，或C2= τ12/Rx，或C2= τ22×(R2+Ry)/(R2×Ry)；
其中，C1、C2分别为储能装置的电池正极对地寄生电容值和电池负极对地寄生电容值；R1、R2分别为第一电阻、第二电阻的阻值；Rx、Ry分别为储能装置的电池正极对地绝缘电阻和电池负极对地绝缘电阻；τ11、τ21、τ12、τ22均为RC时间常数，τ11、τ21、τ12、τ22的拟合计算关系式为：
U11(t)= U11(t2)+ (U11(t1)- U11(t2))×e^(-t/τ11)；
U21(t)= U21(t1)+ (U21(t2)- U21(t1))×(1-e^(-t/τ21))；
U12(t)= U12(t3)+ (U12(t4)- U12(t3))×(1-e^(-t/τ12))；
U22(t)= U22(t4)+ (U22(t3)- U22(t4))×e^(-t/τ22)；
其中，U11(t)为第一电压，U21(t)为第二电压，U12(t)为第三电压，U22(t)为第四电压，U11(t)、U21(t)、U12(t)和U22(t)均为时间t的函数；U11(t1)、U11(t2)为第一电压在第一时刻、第二时刻的电压值；U21(t1)、U21(t2)为第二电压在第一时刻、第二时刻的电压值；U12(t3)、U12(t4)为第三电压在第三时刻、第四时刻的电压值；U22(t3)、U22(t4)为第四电压在第三时刻、第四时刻的电压值。
一些实施例中，所述在第一时刻控制所述第一开关和第二开关执行第一动作，具体为：在第一时刻控制所述第一开关闭合、第二开关闭合；
所述在第三时刻控制所述第一开关和第二开关执行第二动作，具体为：在第三时刻控制所述第一开关断开、第二开关断开。
一些实施例中，所述在第一时刻控制所述第一开关和第二开关执行第一动作，具体为：在第一时刻控制所述第一开关闭合、第二开关断开；
所述在第三时刻控制所述第一开关和第二开关执行第二动作，具体为：在第三时刻控制所述第一开关闭合、第二开关闭合，或者在第三时刻控制所述第一开关断开、第二开关断开。
一些实施例中，所述在第一时刻控制所述第一开关和第二开关执行第一动作，具体为：在第一时刻控制所述第一开关断开、第二开关闭合；
所述在第三时刻控制所述第一开关和第二开关执行第二动作，具体为：在第三时刻控制所述第一开关闭合、第二开关闭合，或者在第三时刻控制所述第一开关断开、第二开关断开。
一些实施例中，所述第一开关和第二开关均为电磁控制开关。
一些实施例中，所述第一电阻和第二电阻均为金属膜电阻。
第二方面，提供了一种储能装置寄生电容检测方法，包括以下步骤：
在第一时刻控制第一开关和第二开关执行第一动作，获取第一开关的第一端和第二开关的第一端的电压，并记录为第一电压和第二电压，直到第一电压和第二电压稳定时，记录为第二时刻；
在第三时刻控制第一开关和第二开关执行第二动作，获取第一开关的第一端和第二开关的第一端的电压，并记录为第三电压和第四电压，直到第三电压和第四电压稳定时，记录为第四时刻；
根据第一电压和第二电压在第一时刻、第二时刻的电压值以及第三电压和第四电压在第三时刻、第四时刻的电压值，确定储能装置的正极对地寄生电容值和负极对地寄生电容值。
一些实施例中，所述在第一时刻控制第一开关和第二开关执行第一动作的步骤之前，包括：
控制第一开关和第二开关多次闭合和断开。
本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：
本发明实施例提供了一种储能装置寄生电容检测电路及方法，其通过控制所述第一开关和第二动作，并获取第一电压和第二电压在第一时刻、第二时刻的电压值以及所述第三电压和第四电压在第三时刻、第四时刻的电压值，根据四个电压值可以确定储能装置的电池正极对地寄生电容值和电池负极对地寄生电容值，不需要再通过尝试不同的寄生电容进行调试，省时省力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种储能装置寄生电容检测电路的原理图；
图2为本发明实施例提供的一种储能装置寄生电容检测方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种储能装置寄生电容检测电路，其能解决现有储能装置寄生电容难以检测的技术问题。
参见图1所示，本发明实施例提供了一种储能装置寄生电容检测电路，包括：第一开关S1、第二开关S2、第一电阻R1、第二电阻R2和控制器；
所述第一开关的第一端与储能装置的电池正极连接、第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端接地。
所述第二开关的第一端与储能装置的电池负极连接、第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地。
所述控制器被配置为：
在第一时刻控制所述第一开关和第二开关执行第一动作，获取所述第一开关的第一端和第二开关的第一端的电压，并记录为第一电压和第二电压，直到第一电压和第二电压稳定时，记录为第二时刻。本申请实施例中，以第一动作为在第一时刻控制所述第一开关闭合、第二开关断开为例进行说明。
在第三时刻控制所述第一开关和第二开关执行第二动作，获取所述第一开关的第一端和第二开关的第一端的电压，并记录为第三电压和第四电压，直到第三电压和第四电压稳定时，记录为第四时刻。
本申请实施例中，以第二动作为在第三时刻控制所述第一开关断开、第二开关闭合为例进行说明。
根据所述第一电压和第二电压在第一时刻、第二时刻的电压值以及所述第三电压和第四电压在第三时刻、第四时刻的电压值确定储能装置的电池正极对地寄生电容值和电池负极对地寄生电容值。
具体地，所述确定储能装置的电池正极对地寄生电容值和电池负极对地寄生电容值的计算公式为：
C1= (τ11×(R1+Rx)/(R1×Rx)+τ21/Ry)/2；或C1=τ11×(R1+Rx)/(R1×Rx)
C2= (τ12/Rx+τ22×(R2+Ry)/(R2×Ry))/2；
其中，C1、C2分别为储能装置的电池正极对地寄生电容值和电池负极对地寄生电容值；R1、R2分别为第一电阻、第二电阻的阻值；Rx、Ry分别为储能装置的电池正极对地绝缘电阻和电池负极对地绝缘电阻；τ11、τ21、τ12、τ22均为RC时间常数，τ11、τ21、τ12、τ22的拟合计算关系式为：
U11(t)= U11(t2)+ (U11(t1)- U11(t2))×e^(-t/τ11)；
U21(t)= U21(t1)+ (U21(t2)- U21(t1))×(1-e^(-t/τ21))；
U12(t)= U12(t3)+ (U12(t4)- U12(t3))×(1-e^(-t/τ12))；
U22(t)= U22(t4)+ (U22(t3)- U22(t4))×e^(-t/τ22)；
其中，U11(t)为第一电压，U21(t)为第二电压，U12(t)为第三电压，U22(t)为第四电压，U11(t)、U21(t)、U12(t)和U22(t)均为时间t的函数；U11(t1)、U11(t2)为第一电压在第一时刻、第二时刻的电压值；U21(t1)、U21(t2)为第二电压在第一时刻、第二时刻的电压值；U12(t3)、U12(t4)为第三电压在第三时刻、第四时刻的电压值；U22(t3)、U22(t4)为第四电压在第三时刻、第四时刻的电压值。
具体地，按照预设的采样间隔对电压值U11(t)进行采样，并实时将采集到的电压值发送至控制器，得到U11(t)关于时间t的函数曲线，再通过拟合计算得到τ11。同理，得到τ21、τ12、τ22。
另外，R1、R2的阻值为已知，Rx、Ry的阻值可以通过国标GB/T18384.1-2015中的5.1.3中的记载的测量方式得到。
本发明实施例中的储能装置寄生电容检测电路，其通过控制所述第一开关和第二动作，并获取第一电压和第二电压在第一时刻、第二时刻的电压值以及所述第三电压和第四电压在第三时刻、第四时刻的电压值，根据四个电压值可以确定储能装置的电池正极对地寄生电容值和电池负极对地寄生电容值，不需要再通过尝试不同的寄生电容进行调试，省时省力，提高储能装置的可靠性。
作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述在第一时刻控制所述第一开关和第二开关执行第一动作，具体为：在第一时刻控制所述第一开关闭合、第二开关闭合。
所述在第三时刻控制所述第一开关和第二开关执行第二动作，具体为：在第三时刻控制所述第一开关断开、第二开关断开。
类似地，根据第一开关和第二开关的动作，可以得到另一组第一电压和第二电压在第一时刻、第二时刻的电压值以及所述第三电压和第四电压在第三时刻、第四时刻的电压值，然后计算储能装置的电池正极对地寄生电容值和电池负极对地寄生电容值。
作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述在第一时刻控制所述第一开关和第二开关执行第一动作，具体为：在第一时刻控制所述第一开关闭合、第二开关断开；
所述在第三时刻控制所述第一开关和第二开关执行第二动作，具体为：在第三时刻控制所述第一开关闭合、第二开关闭合，或者在第三时刻控制所述第一开关断开、第二开关断开。
类似地，根据第一开关和第二开关的动作，可以得到又一组第一电压和第二电压在第一时刻、第二时刻的电压值以及所述第三电压和第四电压在第三时刻、第四时刻的电压值，然后计算储能装置的电池正极对地寄生电容值和电池负极对地寄生电容值。
作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述在第一时刻控制所述第一开关和第二开关执行第一动作，具体为：在第一时刻控制所述第一开关断开、第二开关闭合；
所述在第三时刻控制所述第一开关和第二开关执行第二动作，具体为：在第三时刻控制所述第一开关闭合、第二开关闭合，或者在第三时刻控制所述第一开关断开、第二开关断开。
类似地，根据第一开关和第二开关的动作，可以得到再一组第一电压和第二电压在第一时刻、第二时刻的电压值以及所述第三电压和第四电压在第三时刻、第四时刻的电压值，然后计算储能装置的电池正极对地寄生电容值和电池负极对地寄生电容值。
作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述第一开关和第二开关均为电磁控制开关，电磁控制开关可控性能好。
作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述第一电阻和第二电阻均为金属膜电阻，金属膜电阻精度高，性能稳定，可以提高检测精度。
参见图2所示，本发明实施例提供了一种的储能装置寄生电容检测方法，使用前述的储能装置寄生电容检测电路的控制器执行，包括以下步骤：
步骤S10，在第一时刻控制第一开关和第二开关执行第一动作，获取第一开关的第一端和第二开关的第一端的电压，并记录为第一电压和第二电压，直到第一电压和第二电压稳定时，记录为第二时刻。
步骤S20，在第三时刻控制第一开关和第二开关执行第二动作，获取第一开关的第一端和第二开关的第一端的电压，并记录为第三电压和第四电压，直到第三电压和第四电压稳定时，记录为第四时刻；
步骤S30，根据第一电压和第二电压在第一时刻、第二时刻的电压值以及第三电压和第四电压在第三时刻、第四时刻的电压值确定储能装置的正极对地寄生电容值和负极对地寄生电容值。
本发明实施例中的储能装置寄生电容检测方法，其通过控制所述第一开关和第二动作，并获取第一电压和第二电压在第一时刻、第二时刻的电压值以及所述第三电压和第四电压在第三时刻、第四时刻的电压值，根据四个电压值可以确定储能装置的电池正极对地寄生电容值和电池负极对地寄生电容值，不需要再通过尝试不同的寄生电容进行调试，省时省力，提高储能装置的可靠性。
作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述在第一时刻控制第一开关和第二开关执行第一动作的步骤之前，包括：
控制第一开关和第二开关多次闭合和断开，有助于储能装置寄生电容检测电路性能稳定，便于后续检测。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种储能装置寄生电容检测电路，其特征在于，包括：第一开关、第二开关、第一电阻、第二电阻和控制器；
所述第一开关的第一端与储能装置的电池正极连接、第二端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端接地；
所述第二开关的第一端与储能装置的电池负极连接、第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端接地；
所述控制器被配置为：
在第一时刻控制所述第一开关和第二开关执行第一动作，获取所述第一开关的第一端和第二开关的第一端的电压，并记录为第一电压和第二电压，直到第一电压和第二电压稳定时，记录为第二时刻；
在第三时刻控制所述第一开关和第二开关执行第二动作，获取所述第一开关的第一端和第二开关的第一端的电压，并记录为第三电压和第四电压，直到第三电压和第四电压稳定时，记录为第四时刻；
根据所述第一电压和第二电压在第一时刻、第二时刻的电压值以及所述第三电压和第四电压在第三时刻、第四时刻的电压值，确定储能装置的电池正极对地寄生电容值和电池负极对地寄生电容值。
2.如权利要求1所述的储能装置寄生电容检测电路，其特征在于：
所述在第一时刻控制所述第一开关和第二开关执行第一动作，具体为：在第一时刻控制所述第一开关闭合、第二开关断开；
所述在第三时刻控制所述第一开关和第二开关执行第二动作，具体为：在第三时刻控制所述第一开关断开、第二开关闭合。
3.如权利要求2所述的储能装置寄生电容检测电路，其特征在于，所述确定储能装置的电池正极对地寄生电容值和电池负极对地寄生电容值的计算公式为：
C1= (τ11×(R1+Rx)/(R1×Rx)+τ21/Ry)/2，或C1= τ11×(R1+Rx)/(R1×Rx)，或C1=τ21/Ry；
C2= (τ12/Rx+τ22×(R2+Ry)/(R2×Ry))/2，或C2= τ12/Rx，或C2= τ22×(R2+Ry)/(R2×Ry)；
其中，C1、C2分别为储能装置的电池正极对地寄生电容值和电池负极对地寄生电容值；R1、R2分别为第一电阻、第二电阻的阻值；Rx、Ry分别为储能装置的电池正极对地绝缘电阻和电池负极对地绝缘电阻；τ11、τ21、τ12、τ22均为RC时间常数，τ11、τ21、τ12、τ22的拟合计算关系式为：
U11(t)= U11(t2)+ (U11(t1)- U11(t2))×e^(-t/τ11)；
U21(t)= U21(t1)+ (U21(t2)- U21(t1))×(1-e^(-t/τ21))；
U12(t)= U12(t3)+ (U12(t4)- U12(t3))×(1-e^(-t/τ12))；
U22(t)= U22(t4)+ (U22(t3)- U22(t4))×e^(-t/τ22)；
其中，U11(t)为第一电压，U21(t)为第二电压，U12(t)为第三电压，U22(t)为第四电压，U11(t)、U21(t)、U12(t)和U22(t)均为时间t的函数；U11(t1)、U11(t2)为第一电压在第一时刻、第二时刻的电压值；U21(t1)、U21(t2)为第二电压在第一时刻、第二时刻的电压值；U12(t3)、U12(t4)为第三电压在第三时刻、第四时刻的电压值；U22(t3)、U22(t4)为第四电压在第三时刻、第四时刻的电压值。
4.如权利要求1所述的储能装置寄生电容检测电路，其特征在于：
所述在第一时刻控制所述第一开关和第二开关执行第一动作，具体为：在第一时刻控制所述第一开关闭合、第二开关闭合；
所述在第三时刻控制所述第一开关和第二开关执行第二动作，具体为：在第三时刻控制所述第一开关断开、第二开关断开。
5.如权利要求1所述的储能装置寄生电容检测电路，其特征在于：
所述在第一时刻控制所述第一开关和第二开关执行第一动作，具体为：在第一时刻控制所述第一开关闭合、第二开关断开；
所述在第三时刻控制所述第一开关和第二开关执行第二动作，具体为：在第三时刻控制所述第一开关闭合、第二开关闭合，或者在第三时刻控制所述第一开关断开、第二开关断开。
6.如权利要求1所述的储能装置寄生电容检测电路，其特征在于：
所述在第一时刻控制所述第一开关和第二开关执行第一动作，具体为：在第一时刻控制所述第一开关断开、第二开关闭合；
所述在第三时刻控制所述第一开关和第二开关执行第二动作，具体为：在第三时刻控制所述第一开关闭合、第二开关闭合，或者在第三时刻控制所述第一开关断开、第二开关断开。
7.如权利要求1所述的储能装置寄生电容检测电路，其特征在于：所述第一开关和第二开关均为电磁控制开关。
8.如权利要求1所述的储能装置寄生电容检测电路，其特征在于：所述第一电阻和第二电阻均为金属膜电阻。
9.一种储能装置寄生电容检测方法，其特征在于，使用如权利要求1-8任一项所述的储能装置寄生电容检测电路的控制器执行，其特征在于，包括以下步骤：
在第一时刻控制第一开关和第二开关执行第一动作，获取第一开关的第一端和第二开关的第一端的电压，并记录为第一电压和第二电压，直到第一电压和第二电压稳定时，记录为第二时刻；
在第三时刻控制第一开关和第二开关执行第二动作，获取第一开关的第一端和第二开关的第一端的电压，并记录为第三电压和第四电压，直到第三电压和第四电压稳定时，记录为第四时刻；
根据第一电压和第二电压在第一时刻、第二时刻的电压值以及第三电压和第四电压在第三时刻、第四时刻的电压值，确定储能装置的正极对地寄生电容值和负极对地寄生电容值。
10.如权利要求9所述的储能装置寄生电容检测方法，其特征在于，所述在第一时刻控制第一开关和第二开关执行第一动作的步骤之前，包括：
控制第一开关和第二开关多次闭合和断开。
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Citations (6)

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