技术领域
[0001] 本申请涉及电力电子技术领域，具体涉及一种电源系统及绝缘检测方法。
相关背景技术
[0002] 在电源系统中，直流侧的绝缘阻抗较低时，漏电流会对人体造成威胁。
[0003] 因此，为了保证安全，需要检测直流侧的绝缘阻抗。
具体实施方式
[0042] 为了使本领域技术人员更好地理解和实施例本申请实施例提供的技术方案，可以理解，电源系统也可以为储能系统，也可以为光储系统，为了方便理解和介绍，下面以电源系统为光伏系统为例进行介绍，光伏系统可以包括光伏板和逆变器，在逆变器工作之前，一般在逆变器的直流侧需要进行绝缘阻抗检测，确保直流侧绝缘良好时，逆变器才启动工作。
[0043] 参见图1，该图为本申请实施例提供的一种电源系统的示意图。
[0044] 本申请实施例提供的电源系统包括逆变器100，以直流源为光伏板为例，则直流正极用PV+来表示，直流负极用PV‑来表示。逆变器100的正输入端连接直流正极PV+，逆变器100的负输入端连接直流负极PV‑。
[0045] 图1所示的电源系统，在逆变器工作之前需要检测逆变器的直流侧的绝缘阻抗，以便于根据绝缘阻抗判断直流侧是否发生绝缘故障。
[0046] 因此，本申请为了准确检测绝缘阻抗，提供了一种绝缘阻抗检测方式，在直流侧参考点和地之间增加了一个支路，该支路可以通过开关控制是否接入绝缘检测电路，从而在接入和非接入时，影响直流侧参考点和地之间的阻抗，增加绝缘阻抗检测的灵敏度，提高绝缘阻抗的检测精度。
[0047] 为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。
[0048] 参见图2，该图为本申请实施例提供的一种电源系统的等效图。
[0049] 本申请实施例提供的电源系统，包括：第一电阻R1、第一开关S1、控制器和功率变换电路；
[0050] 功率变换电路的正输入端连接直流正极PV+，所述功率变换电路的负输入端连接直流负极PV‑。
[0051] 第一电阻R1与第一开关S1串联后连接在地PE和直流侧参考点DGND之间；本申请实施例中的直流侧参考点DGND可以为设置的任何一个参考点，也设置为辅助电源的参考地。辅助电源用于为电源系统中的控制电路供电，例如为控制器供电等。
[0052] 控制器，用于在第一开关S1断开前后，获得以下电压值：直流母线电压及直流负极PV‑对地PE电压；或直流母线电压和直流正极PV+对地PE电压；由电压值、第一电阻R1、直流正极对地等效阻抗和直流负极对地等效阻抗获得直流侧的绝缘阻抗。
[0053] 其中，直流母线电压是指直流正极与直流负极之间的电压，即PV+与PV‑之间的电压。
[0054] 可以利用第一开关S1断开前后，直流母线电压以及PV‑对PE电压来获得PV‑对PE的绝缘阻抗，例如可以列关于电压和电阻的方程，解方程获得绝缘阻抗。还可以利用第一开关S1断开前后，直流母线电压以及PV+对PE电压来获得PV+对PE的绝缘阻抗，例如可以列关于电压和电阻的方程，解方程获得绝缘阻抗。
[0055] 图2中的，R+表示PV+对PE的绝缘阻抗，R‑表示PV‑对PE的绝缘阻抗。
[0056] Rm、Rn和Rd为等效电阻，即本申请不限定等效电阻的数量，至少需要包括两个等效电阻，PV+对地等效电阻，以及PV‑对地等效电阻。
[0057] 图2仅是以三个等效电阻为例进行示意，图2中的三个等效电阻可以经过星形到三角形的变换化简为两个等效电阻，即电源系统的直流正极对地等效阻抗和直流负极对地等效阻抗。
[0058] 该三个等效电阻仅是等效出来的电阻，不代表实际中一定为图2所示的连接关系存在，例如，图2中的绝缘检测三个等效电阻可以是实际存在的电阻，也可以为功率变换电路的内部等效电阻。本申请提供的技术方案的重点在PE和DGND之间设有串联的第一电阻R1和第一开关S1。
[0059] 例如，本申请实施例以上提及的电源系统的直流正极对地等效阻抗和直流负极对地等效阻抗可以由以下三种情况来实现：
[0060] 第一种：所述直流正极对地等效阻抗为所述功率变换电路的正输入端对地等效阻抗，所述直流负极对地等效阻抗为所述功率变换电路的负输入端对地等效阻抗。
[0061] 第二种：电源系统还包括绝缘检测电路，所述直流正极对地等效阻抗为所述绝缘检测电路的正极对地等效阻抗，所述直流负极对地等效阻抗为所述绝缘检测电路的负极对地等效阻抗。
[0062] 第三种：电源系统还包括绝缘检测电路，所述直流正极对地等效阻抗包括所述绝缘检测电路的正极对地等效阻抗和所述功率变换电路的正极对地等效阻抗，所述直流负极对地等效阻抗包括所述绝缘检测电路的负极对地等效阻抗和所述功率变换电路的负极对地等效阻抗。
[0063] 本申请实施例不具体限定第一开关S1的类型，例如可以为继电器，也可以为其他类型的开关；也不具体限定第一电阻R1的数量，此处仅是泛指电阻，图2中仅是示意了一个电阻，可以为一个电阻，也可以为多个电阻等效出来的电阻，目的是通过第一开关S1的动作，改变PE与DGND之间的阻抗，进而影响检测的电压的大小，提高检测灵敏度。
[0064] 下面结合附图介绍本申请实施例提供的绝缘阻抗检测具体过程。
[0065] 参见图3，该图为图2对应的第一开关断开星形到角变换的示意图。
[0066] 图3对应的是第一开关S1断开时星形到角的变换过程。第一开关S1断开时，检测直流母线电压Vbus，PV‑对PE的电压Vo。
[0067] 参见图4，该图为图2对应的第一开关闭合星形到角变换的示意图。
[0068] 图4对应的是第一开关S1闭合时星形到角的变换过程。
[0069] 第一开关S1闭合，检测直流母线电压，Vbus’和PV‑对PE的电压Vo’。
[0070] 根据等效变换结果和基尔霍夫电流定律，可列出以下方程：
[0071]
[0072] 以上两个方程相减，化简可得Y型绝缘检测电路计算的理论值Riso计算公式如下：
[0073]
[0074] 其中：
[0075]
[0076] 在ISO检测中，主要防止光伏板负极对PE阻抗R‑较小造成PID效应，当R‑较小、R+无穷大可推出Vo和Vo’的电压为：
[0077]
[0078] 本申请实施例提供的技术方案，需要分别检测第一开关S1断开和闭合前后PV‑对PE的电压Vo和Vo’，当Vo和Vo’电压检测误差过大时会导致计算结果存在较大误差，可通过以下方式解决：
[0079] 第一，降低逆变器的正输入端对DGND的等效阻抗Rm的值。具体降低Rm的方式可以通过并联电阻串或其他方式降低逆变器PV+对PE阻抗Rm的值，通过Y‑△变换后计算到的R4和R7减小，可以使第一开关S1断开和闭合前后的负对地电压Vo和Vo’增大，减小采样误差，提高检测精度。如图5所示，可以在PV+和DGND直接增加第二电阻R2，R2与Rm并联，从而可以降低PV+对PE的阻抗。
[0080] 第二，降低电阻串R1的阻值；较小的R1和Rd并联使DGND对PE的阻抗降低，并通过Y‑△变换后计算到的R4和R7减小；当R‑较低时，负对地电压Vo’增大，减小采样误差，提高绝缘电阻的检测精度。
[0081] 以上介绍的仅是以检测PV‑对PE的绝缘阻抗为例进行的介绍，具体是通过检测PV‑对PE的电压来计算PV‑对PE的绝缘阻抗。应该理解，还可以通过检测PV+对PE的电压来计算PV‑对PE的绝缘阻抗，当检测PV+对PE的电压来计算PV‑对PE的绝缘阻抗时，计算方式类似，在此不再赘述。
[0082] 以上介绍了两种提高PV‑对PE的绝缘阻抗检测灵敏度的方式，例如降低Rm的值，或减小R1的阻值。同理，如果提高PV‑对PE的绝缘阻抗的检测灵敏度，通过检测PV+对PE的电压来计算PV‑对PE的绝缘阻抗，可以降低Rn的值，或降低R1的阻值。例如降低Rn的阻值时，如图6所示，可以在PV‑和DGND直接增加第三电阻R3，R3与Rn并联，从而可以降低PV‑对PE的阻抗。
[0083] 下面结合附图介绍一种绝缘检测电路的实现方式。
[0084] 参见图7，该图为本申请实施例提供的又一种电源系统的示意图。
[0085] 本申请实施例提供的电源系统，绝缘检测电路包括：第四电阻R14、第五电阻R15和第六电阻R16；
[0086] 所述第四电阻R14的第一端和第二端分别连接所述直流正极和所述第五电阻R15的第一端；所述第五电阻R15的第二端连接所述直流负极，所述第六电阻R16的第一端和第二端分别连接所述第四电阻R14的第二端和地。
[0087] 应该理解，图7所示的绝缘检测电路可以不包括R16，仅包括R14和R15。
[0088] 应该理解，绝缘检测电路的电阻可以为外接的电阻，也可以为电压采样电路的电阻，不做具体限定。
[0089] 图7是以绝缘检测电路的三端分别连接在PV+、PV‑和PE之间，应该理解，绝缘检测电路的三端分别连接在PV+、PV‑和DGND之间，下面结合图8进行详细介绍，参见图8，该图为本申请实施例提供的再一种电源系统的示意图。
[0090] 本申请实施例提供的电源系统，绝缘检测电路包括：第七电阻R17、第八电阻R18和第九电阻R19；
[0091] 第七电阻R17的第一端和第二端分别连接直流正极和第八电阻R18的第一端；第八电阻R18的第二端连接直流负极，第九电阻R19的第一端和第二端分别连接第七电阻R17的第二端和地。
[0092] 本申请实施例不具体限定电源系统的应用场景，例如功率变换电路属于逆变器中的逆变电路(图中未示出)；逆变器除了包括功率变换电路以外，还包括第一开关和第一电阻。参见图9，逆变器100内部集成第一开关S1、和第一电阻R1。逆变器100的正输入端连接直流正极，逆变器100的负输入端和直流负极。如果以光伏系统为例，则电源系统还包括光伏板，直流正极用于连接光伏板的正极，直流负极用于连接光伏板的负极。
[0093] 基于以上实施例提供的一种电源系统，本申请实施例还提供一种电源系统的绝缘检测方法，下面结合附图进行详细介绍。
[0094] 参见图10，该图为本申请实施例提供的一种电源系统的绝缘检测方法的流程图。
[0095] 本申请实施例提供的电源系统的绝缘检测方法，电源系统的地和直流侧参考点之间连接有串联的第一电阻和第一开关，该方法包括：
[0096] S1001：在第一开关断开前后，分别检测以下电压值：直流母线电压及地对直流负极电压；或直流母线电压和直流正极对地电压。
[0097] 本申请实施例不具体限定先检测第一开关断开时对应的各个电压值，还是先检测第一开关闭合时对应的各个电压值。
[0098] S1002：由电压值、第一电阻、直流正极对地等效阻抗和直流负极对地等效阻抗获得直流侧的绝缘阻抗。
[0099] 例如，本申请实施例以上提及的电源系统的直流正极对地等效阻抗和直流负极对地等效阻抗可以由以下三种情况来实现：
[0100] 第一种：所述直流正极对地等效阻抗为所述功率变换电路的正输入端对地等效阻抗，所述直流负极对地等效阻抗为所述功率变换电路的负输入端对地等效阻抗。
[0101] 第二种：电源系统还包括绝缘检测电路，所述直流正极对地等效阻抗为所述绝缘检测电路的正极对地等效阻抗，所述直流负极对地等效阻抗为所述绝缘检测电路的负极对地等效阻抗。
[0102] 第三种：电源系统还包括绝缘检测电路，所述直流正极对地等效阻抗包括所述绝缘检测电路的正极对地等效阻抗和所述功率变换电路的正极对地等效阻抗，所述直流负极对地等效阻抗包括所述绝缘检测电路的负极对地等效阻抗和所述功率变换电路的负极对地等效阻抗。
[0103] 本申请实施例提供的电源系统的绝缘检测方法，还包括：不进行绝缘阻抗检测时，断开第一开关。即，电源系统正常工作时，不进行绝缘阻抗检测，例如逆变器运行时不检测，当逆变器运行时，第一开关断开。
[0104] 本申请实施例提供的电源系统的绝缘检测方法，还包括：当绝缘阻抗小于预设阻抗时，进行报警。这样可以提示维护人员及时进行检修。
[0105] 需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的产品实施例相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见产品实施例部分的说明即可。
[0106] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
