光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路，包括：檢測(cè)單元，用于對(duì)逆變器直流輸入或光伏電池的正極接地故障、負(fù)極接地故障進(jìn)行檢測(cè)，并輸出正極檢測(cè)電壓和負(fù)極檢測(cè)電壓；第一差分放大單元，用于對(duì)正極檢測(cè)電壓進(jìn)行差分放大并輸出第一差分放大電壓；第二差分放大單元，用于對(duì)負(fù)極檢測(cè)電壓進(jìn)行差分放大并輸出第二差分放大電壓；第三差分放大單元，用于對(duì)逆變器直流輸入或光伏電池的正極、負(fù)極兩端的電壓進(jìn)行差分放大并輸出第三差分放大電壓；處理單元，用于根據(jù)第一差分放大電壓、第二差分放大電壓和第三差分放大電壓計(jì)算逆變器直流輸入或光伏電池的正極接地阻抗、負(fù)極接地阻抗。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且檢測(cè)精度高。
【專利說明】光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能作為一種清潔可再生能源，正被廣泛地開發(fā)和應(yīng)用。太陽能發(fā)電分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電，其中光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。現(xiàn)有的光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池板、光伏逆變器等設(shè)備。逆變環(huán)節(jié)是并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中的一個(gè)主要環(huán)節(jié)，這個(gè)環(huán)節(jié)使用的主要設(shè)備為光伏逆變器，其用于將太陽能光伏電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并送入電網(wǎng)。為了充分接受光照，太陽能電池板采用室外安裝方式，這導(dǎo)致了接地故障發(fā)生概率很高。當(dāng)太陽能電池板發(fā)生接地故障時(shí)，與之相連的光伏逆變器也可能損壞，甚至起火。因此光伏逆變器接地故障檢測(cè)顯得尤為重要。
[0003]目前，國內(nèi)外的光伏方陣接地故障檢測(cè)，通常采用低頻信號(hào)注入法、變頻信號(hào)注入法等。但是，這些方法存在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、檢測(cè)精度不高、檢測(cè)效果不理想等缺陷。例如低頻信號(hào)注入法通過兩個(gè)隔直電容對(duì)母線注入一對(duì)低頻信號(hào)，盡管該低頻信號(hào)相對(duì)母線電壓相比很小，但對(duì)安全性要求高的系統(tǒng)來說仍會(huì)帶來不安全因素，以及對(duì)分布電容較大的系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)精確檢測(cè)，且實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜。再如變頻信號(hào)注入法理論上可以解決低頻信號(hào)注入法分布電容的影響，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)檢測(cè)效果并不理想，且實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜且檢測(cè)精度不高的缺陷，提供一種光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且檢測(cè)精度較高。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路，包括檢測(cè)單元、第一差分放大單元、第二差分放大單元、第三差分放大單元和處理單元；所述檢測(cè)單元用于對(duì)逆變器直流輸入或光伏電池的正極接地故障、負(fù)極接地故障進(jìn)行檢測(cè)，并分別輸出正極檢測(cè)電壓和負(fù)極檢測(cè)電壓給所述第一差分放大單元和第二差分放大單元；所述第一差分放大單元用于對(duì)所述正極檢測(cè)電壓進(jìn)行差分放大并輸出第一差分放大電壓；所述第二差分放大單元用于對(duì)所述負(fù)極檢測(cè)電壓進(jìn)行差分放大并輸出第二差分放大電壓；所述第三差分放大單元用于對(duì)逆變器直流輸入或光伏電池的正極、負(fù)極兩端的電壓進(jìn)行差分放大并輸出第三差分放大電壓；所述處理單元用于根據(jù)所述第一差分放大電壓、所述第二差分放大電壓和所述第三差分放大電壓計(jì)算逆變器直流輸入或光伏電池的正極接地阻抗、負(fù)極接地阻抗以判斷是否發(fā)生接地故障。
[0006]優(yōu)選地，所述檢測(cè)單元包括串接于逆變器直流輸入或光伏電池的正極、負(fù)極之間的正極檢測(cè)模塊和負(fù)極檢測(cè)模塊；所述正極檢測(cè)模塊和所述負(fù)極檢測(cè)模塊之間的連接點(diǎn)接保護(hù)接地線；所述正極檢測(cè)模塊包括串聯(lián)的第一電阻和第一開關(guān)件；所述負(fù)極檢測(cè)模塊包括串聯(lián)的第二電阻和第二開關(guān)件。
[0007]優(yōu)選地，所述第三差分放大單元包括第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻和第一運(yùn)算放大器；其中，所述第三電阻的一端連接逆變器直流輸入或光伏電池的正極，另一端連接所述第一運(yùn)算放大器的第一輸入端；所述第四電阻的一端連接逆變器直流輸入或光伏電池的負(fù)極，另一端連接所述第一運(yùn)算放大器的第二輸入端；所述第五電阻的一端連接所述第一運(yùn)算放大器的第一輸入端，另一端連接所述第一運(yùn)算放大器的輸出端；所述第六電阻的一端連接所述第一運(yùn)算放大器的第二輸入端，另一端接地。
[0008]優(yōu)選地，所述第一差分放大單元包括第一差分放大模塊，所述第一差分放大模塊包括第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻和第二運(yùn)算放大器；其中，所述第七電阻的一端連接逆變器直流輸入或光伏電池的正極，另一端連接所述第二運(yùn)算放大器的第一輸入端；所述第八電阻的一端接于所述正極檢測(cè)模塊和所述負(fù)極檢測(cè)模塊之間的連接點(diǎn)，另一端連接所述第二運(yùn)算放大器的第二輸入端；所述第九電阻的一端連接所述第二運(yùn)算放大器的第一輸入端，另一端連接所述第二運(yùn)算放大器的輸出端；所述第十電阻的一端連接所述第二運(yùn)算放大器的第二輸入端，另一端接地；
[0009]所述第二差分放大單元包括第二差分放大模塊，所述第二差分放大模塊包括第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻和第三運(yùn)算放大器；其中，所述第十一電阻的一端接于所述正極檢測(cè)模塊和所述負(fù)極檢測(cè)模塊之間的連接點(diǎn)，另一端連接所述第三運(yùn)算放大器的第一輸入端；所述第十二電阻的一端連接逆變器直流輸入或光伏電池的負(fù)極，另一端連接所述第三運(yùn)算放大器的第二輸入端；所述第十三電阻的一端連接所述第三運(yùn)算放大器的第一輸入端，另一端連接所述第三運(yùn)算放大器的輸出端；所述第十四電阻的一端連接所述第三運(yùn)算放大器的第二輸入端，另一端接地。
[0010]優(yōu)選地，所述第一差分放大單元還包括第一隔離放大模塊，所述第一隔離放大模塊包括第十五電阻和第一隔離運(yùn)算放大器；其中，所述第十五電阻的一端連接所述第二運(yùn)算放大器的輸出端，另一端連接所述第一隔離運(yùn)算放大器的第一輸入端；所述第一隔離運(yùn)算放大器的第二輸入端接地；
[0011]所述第二差分放大單元還包括第二隔離運(yùn)算放大模塊，所述第二隔離放大模塊包括第十六電阻和第二隔離運(yùn)算放大器；其中，所述第十六電阻的一端連接所述第三運(yùn)算放大器的輸出端，另一端接所述第二隔離運(yùn)算放大器的第一輸入端；所述第二隔離運(yùn)算放大器的第二輸入端接地。
[0012]優(yōu)選地，所述第一差分放大單元還包括第三差分放大模塊，所述第三差分放大模塊包括第十七電阻、第十八電阻、第十九電阻、第二十電阻和第四運(yùn)算放大器；其中，所述第十七電阻的一端連接所述第一隔離運(yùn)算放大器的第一輸出端，另一端連接所述第四運(yùn)算放大器的第一輸入端；所述第十八電阻的一端連接所述第一隔離運(yùn)算放大器的第二輸出端，另一端連接所述第四運(yùn)算放大器的第二輸入端；所述第十九電阻的一端連接所述第四運(yùn)算放大器的第一輸入端，另一端連接所述第四運(yùn)算放大器的輸出端；所述第二十電阻的一端連接所述第四運(yùn)算放大器的第二輸入端，另一端接地；
[0013]所述第二差分放大單元包括第四差分放大模塊，所述第四差分放大模塊包括第二十一電阻、第二十二電阻、第二十三電阻、第二十四電阻和第五運(yùn)算放大器；其中，所述第二十一電阻的一端連接所述第二隔離運(yùn)算放大器的第一輸出端，另一端連接所述第五運(yùn)算放大器的第一輸入端；所述第二十二電阻的一端連接所述第二隔離運(yùn)算放大器的第二輸出端，另一端連接所述第五運(yùn)算放大器的第二輸入端；所述第二十三電阻的一端連接所述第五運(yùn)算放大器的第一輸入端，另一端連接所述第五運(yùn)算放大器的輸出端；所述第二十四電阻的一端連接所述第五運(yùn)算放大器的第二輸入端，另一端接地。
[0014]優(yōu)選地，所述處理單元包括第二十五電阻、第二十六電阻、第二十七電阻、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、第三模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和處理器；其中，所述第二十五電阻的一端連接所述第一差分放大單元的輸出端，另一端連接所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端；所述第二十六電阻的一端連接所述第二差分放大單元的輸出端，另一端連接所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端；所述第二十七電阻的一端連接所述第三差分放大單元的輸出端，另一端連接所述第三模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端；所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端、所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端和所述第三模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端均與處理器連接。
[0015]優(yōu)選地，所述第三電阻的阻值等于所述第四電阻的阻值，所述第五電阻的阻值等于所述第六電阻的阻值。
[0016]優(yōu)選地，所述第七電阻的阻值等于所述第八電阻的阻值，所述第九電阻的阻值等于所述第十電阻的阻值，所述第十一電阻的阻值等于所述第十二電阻的阻值，所述第十三電阻的阻值等于所述第十四電阻的阻值。
[0017]優(yōu)選地，所述第十七電阻的阻值等于所述第十八電阻的阻值，所述第十九電阻的阻值等于所述第二十電阻的阻值，所述第二十一電阻的阻值等于所述第二十二電阻的阻值，所述第二十三電阻的阻值等于所述第二十四電阻的阻值。
[0018]實(shí)施本發(fā)明的光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路，可以帶來以下有益技術(shù)效果:實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，檢測(cè)精度較高。
[0019]更進(jìn)一步地，本發(fā)明還可以有效消除其他檢測(cè)電路對(duì)光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路的耦合影響，安全可靠，且可以根據(jù)接地阻抗故障閥值來調(diào)節(jié)各個(gè)差分放大單元的放大倍數(shù)，不用較高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器也可實(shí)現(xiàn)較高精度的接地故障檢測(cè)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0021]圖1是本發(fā)明的光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0022]圖2是本發(fā)明的光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路第一實(shí)施例的電路原理圖；
[0023]圖3是本發(fā)明的光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路第二實(shí)施例的電路原理圖；
[0024]圖4是本發(fā)明的光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路第三實(shí)施例的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0026]圖1是本發(fā)明的光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路包括檢測(cè)單元400、第一差分放大單元100、第二差分放大單元200、第三差分放大單元300和處理單元500。檢測(cè)單元400直接連接到逆變器直流輸入或光伏電池的正極DC+、負(fù)極DC-(或逆變器輸入的正極DC+、負(fù)極DC-)。第一差分放大單元100和第二差分放大單元200均連接在檢測(cè)單元400和處理單元500之間。第三差分放大單元300的兩個(gè)輸入端分別連接逆變器直流輸入或光伏電池的正極DC+、負(fù)極DC-，輸出端連接處理單元500。其中，檢測(cè)單元400用于對(duì)逆變器直流輸入或光伏電池的正極接地故障、負(fù)極接地故障進(jìn)行檢測(cè)，并分別輸出正極檢測(cè)電壓和負(fù)極檢測(cè)電壓給第一差分放大單元100和第二差分放大單元200。第一差分放大單元100用于對(duì)正極檢測(cè)電壓進(jìn)行差分放大并輸出第一差分放大電壓。第二差分放大單元200用于對(duì)負(fù)極檢測(cè)電壓進(jìn)行差分放大并輸出第二差分放大電壓。第三差分放大單兀300用于對(duì)逆變器直流輸入或光伏電池的正極、負(fù)極兩端的電壓進(jìn)行差分放大并輸出第三差分放大電壓。處理單兀500用于根據(jù)第一差分放大電壓、第二差分放大電壓和第三差分放大電壓計(jì)算逆變器直流輸入或光伏電池的正極接地阻抗、負(fù)極接地阻抗以判斷是否發(fā)生接地故障。
[0027]圖2是本發(fā)明的光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路第一實(shí)施例的電路原理圖。如圖2所示，在本實(shí)施例中，檢測(cè)單元400包括串接于逆變器直流輸入或光伏電池的正極、負(fù)極之間的正極檢測(cè)模塊401和負(fù)極檢測(cè)模塊402。正極檢測(cè)模塊401和負(fù)極檢測(cè)模塊402之間的連接點(diǎn)接保護(hù)接地線PE。正極檢測(cè)模塊401包括串聯(lián)的第一電阻Rl和第一開關(guān)件Kl。負(fù)極檢測(cè)模塊402包括串聯(lián)的第二電阻R2和第二開關(guān)件K2。這里的開關(guān)件可以是繼電器，逆變器開始檢測(cè)接地故障時(shí)吸合繼電器K1、K2，檢測(cè)完畢后斷開繼電器K1、K2。當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可知悉，本發(fā)明并不限于此，開關(guān)件Κ1、Κ2也可以是三極管、MOS管等其他電子開關(guān)件。在本發(fā)明的檢測(cè)單元400中，電阻上的電壓與逆變器直流輸入或光伏電池輸入間滿足電阻分壓關(guān)系，因此，當(dāng)存在接地故障時(shí)，由于正極DC+和負(fù)極DC-對(duì)地等效阻抗的變化，第一電阻R1、第二電阻R2上的電壓也發(fā)生變化，根據(jù)第一電阻R1、第二電阻R2上的電壓及直流輸入電壓的關(guān)系，即可由處理單元500計(jì)算出逆變器直流輸入或光伏電池的正極接地阻抗、負(fù)極接地阻抗的大小，以判斷是否發(fā)生接地故障。
[0028]在本實(shí)施例中，第一差分放大單元100包括第一差分放大模塊101，第一差分放大模塊101包括第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻RlO和第二運(yùn)算放大器U2。其中，第七電阻R7的一端連接逆變器直流輸入或光伏電池的正極，另一端連接第二運(yùn)算放大器U2的第一輸入端。第八電阻R8的一端接于正極檢測(cè)模塊401和負(fù)極檢測(cè)模塊402之間的連接點(diǎn)，另一端連接第二運(yùn)算放大器U2的第二輸入端。第九電阻R9的一端連接第二運(yùn)算放大器U2的第一輸入端，另一端連接第二運(yùn)算放大器U2的輸出端。第十電阻RlO的一端連接第二運(yùn)算放大器U2的第二輸入端，另一端接地。較佳地，第二運(yùn)算放大器U2的正電源端接電源VCCl，負(fù)電源端接電源VEEl，第十電阻RlO接地GNDl，且電源VCCl、VEEl和GNDl構(gòu)成第一電源組，其與其他檢測(cè)電路隔離。此外，較佳地，第七電阻R7的阻值等于第八電阻R8的阻值，第九電阻R9的阻值等于第十電阻RlO的阻值，即R7=R8，R9=R10，則第一差分放大模塊101的放大倍數(shù)為G1=R9/R7。在本實(shí)施例中，第二運(yùn)算放大器U2的輸出端作為第一差分放大單元100的輸出端，連接處理單元500中的第二十五電阻R25的一端。
[0029]在本實(shí)施例中，第二差分放大單元200包括第二差分放大模塊201，第二差分放大模塊201包括第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14和第三運(yùn)算放大器U3。其中，第十一電阻Rll的一端接于正極檢測(cè)模塊401和負(fù)極檢測(cè)模塊402之間的連接點(diǎn)，另一端連接第三運(yùn)算放大器U3的第一輸入端。第十二電阻R12的一端連接逆變器直流輸入或光伏電池的負(fù)極，另一端連接第三運(yùn)算放大器U3的第二輸入端。第十三電阻R13的一端連接第三運(yùn)算放大器U3的第一輸入端，另一端連接第三運(yùn)算放大器U3的輸出端。第十四電阻R14的一端連接第三運(yùn)算放大器U3的第二輸入端，另一端接地。較佳地，第三運(yùn)算放大器U3的正電源端接電源VCC2，負(fù)電源端接電源VEE2，第十四電阻R14接地GND2，且電源VCC2、VEE2和GND2構(gòu)成第二電源組，其與其他檢測(cè)電路隔離。此外，較佳地，第十一電阻Rll的阻值等于第十二電阻R12的阻值，第十三電阻R13的阻值等于第十四電阻R14的阻值，即R11=R12，R13=R14，則第二差分放大模塊201的放大倍數(shù)為G2=R13/R11。在本實(shí)施例中，第三運(yùn)算放大器U3的輸出端作為第二差分放大單元200的輸出端，連接處理單元500中的第二十六電阻R26的一端。
[0030]在本實(shí)施例中，第三差分放大單元300包括第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6和第一運(yùn)算放大器U1。其中，第三電阻R3的一端連接逆變器直流輸入或光伏電池的正極，另一端連接第一運(yùn)算放大器Ul的第一輸入端。第四電阻R4的一端連接逆變器直流輸入或光伏電池的負(fù)極，另一端連接第一運(yùn)算放大器Ul的第二輸入端。第五電阻R5的一端連接第一運(yùn)算放大器Ul的第一輸入端，另一端連接第一運(yùn)算放大器Ul的輸出端。第六電阻R6的一端連接第一運(yùn)算放大器Ul的第二輸入端,另一端接地。較佳地,第一運(yùn)算放大器Ul的正電源端接電源VCC，負(fù)電源端接電源VEE，第六電阻R6接地GND，且電源VCC,VEE和GND構(gòu)成第三電源組。此外，較佳地，第三電阻R3的阻值等于第四電阻R4的阻值，第五電阻R5的阻值等于第六電阻R6的阻值，即R3=R4，R5=R6，則第三差分放大單元300的放大倍數(shù)為G3=R5/R3。在本實(shí)施例中，第一運(yùn)算放大器Ul的輸出端作為第三差分放大單元300的輸出端，連接處理單元500中的第二十七電阻R27的一端。
[0031]在本實(shí)施例中，處理單元500包括第二十五電阻R25、第二十六電阻R26、第二十七電阻R27、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊501、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊502、第三模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊503和處理器504 ;其中，第二十五電阻R25的一端連接第一差分放大單元100的輸出端，另一端連接第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊501的輸入端。第二十六電阻R26的一端連接第二差分放大單元200的輸出端，另一端連接第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊502的輸入端。第二十七電阻R27的一端連接第三差分放大單元300的輸出端，另一端連接第三模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊503的輸入端。第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊501的輸出端、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊502的輸出端和第三模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊503的輸出端均與處理器504連接。較佳地，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊501、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊502和第三模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊503均可以有兩個(gè)輸入端，即包括第一輸入端和第二輸入端，其中，第一輸入端即為上面所述的輸入端，第二輸入端為參考地端(圖中僅示出第一輸入端)。較佳地，在本實(shí)施例中，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊501的第一輸入端連接第二十五電阻R25，第二輸入端地GNDl ;第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊502的第一輸入端連接第二十六電阻R26，第二輸入端地GND2 ;第三模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊503的第一輸入端連接第二十七電阻R27，第二輸入端地GND。
[0032]本領(lǐng)域的技術(shù)人員可知悉，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊501、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊502、第三模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊503均可以是能夠?qū)崿F(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器等電子元件或電路，可以獨(dú)立布置在處理器504外部，也可以集成在處理器504內(nèi)部。第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊501用于接收第一差分放大單元100輸出的第一模擬電壓信號(hào)，并將所接收的第一模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一數(shù)字電壓信號(hào)Uadi,繼而將第一數(shù)字電壓信號(hào)Uadi發(fā)送給處理器504。第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊502用于接收第二差分放大單元200輸出的第二模擬電壓信號(hào)，并將所接收的第二模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二數(shù)字電壓信號(hào)Uad2，繼而將第二數(shù)字電壓信號(hào)Uad2發(fā)送給處理器504。第三模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊503用于接收第三差分放大單元300輸出的第三模擬電壓信號(hào)，并將所接收的第三模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成第三數(shù)字電壓信號(hào)Uad3，繼而將第三數(shù)字電壓信號(hào)Uad3發(fā)送給處理器504。處理器504可以是單片機(jī)、DSP或其他運(yùn)算處理單元，用于根據(jù)第一數(shù)字電壓信號(hào)Uad1、第二數(shù)字電壓信號(hào)Uad2和第三數(shù)字電壓信號(hào)Uad2計(jì)算逆變器直流輸入或光伏電池的正極接地阻抗R+、負(fù)極接地阻抗R-，以判斷是否發(fā)生接地故障。具體計(jì)算原理如下:
[0033]Uei為第一電阻Rl兩端的電壓，Uk2為第二電阻R2兩端的電壓，U為直流輸入電壓，則Um、Ue2和U分別如下面公式表不:
【權(quán)利要求】
1.一種光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路，其特征在于，包括檢測(cè)單元(400)、第一差分放大單元(100)、第二差分放大單元(200)、第三差分放大單元(300)和處理單元(500);所述檢測(cè)單元(400)用于對(duì)逆變器直流輸入或光伏電池的正極接地故障、負(fù)極接地故障進(jìn)行檢測(cè)，并分別輸出正極檢測(cè)電壓和負(fù)極檢測(cè)電壓給所述第一差分放大單元(100)和第二差分放大單元(200);所述第一差分放大單元(100)用于對(duì)所述正極檢測(cè)電壓進(jìn)行差分放大并輸出第一差分放大電壓；所述第二差分放大單元(200)用于對(duì)所述負(fù)極檢測(cè)電壓進(jìn)行差分放大并輸出第二差分放大電壓；所述第三差分放大單元(300)用于對(duì)逆變器直流輸入或光伏電池的正極、負(fù)極兩端的電壓進(jìn)行差分放大并輸出第三差分放大電壓；所述處理單元(500)用于根據(jù)所述第一差分放大電壓、所述第二差分放大電壓和所述第三差分放大電壓計(jì)算逆變器直流輸入或光伏電池的正極接地阻抗、負(fù)極接地阻抗以判斷是否發(fā)生接地故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路，其特征在于，所述檢測(cè)單元(400)包括串接于逆變器直流輸入或光伏電池的正極、負(fù)極之間的正極檢測(cè)模塊(401)和負(fù)極檢測(cè)模塊(402);所述正極檢測(cè)模塊(401)和所述負(fù)極檢測(cè)模塊(402)之間的連接點(diǎn)接保護(hù)接地線(PE);所述正極檢測(cè)模塊(401)包括串聯(lián)的第一電阻(Rl)和第一開關(guān)件(Kl);所述負(fù)極檢測(cè)模塊(402)包括串聯(lián)的第二電阻(R2)和第二開關(guān)件(K2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路，其特征在于，所述第三差分放大單元(300)包括第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第六電阻(R6)和第一運(yùn)算放大器(Ul);其中，所述第三電阻(R3)的一端連接逆變器直流輸入或光伏電池的正極，另一端連接所述第一運(yùn)算放大器(Ul)的第一輸入端；所述第四電阻(R4)的一端連接逆變器直流輸入或光伏電池的負(fù)極，另一端連接所述第一運(yùn)算放大器(Ul)的第二輸入端；所述第五電阻(R5)的一端連接所述第一運(yùn)算放大器(Ul)的第一輸入端，另一端連接所述第一運(yùn)算放大器(Ul)的輸出端；所述第六電阻(R6)的一端連接所述第一運(yùn)算放大器(Ul)的第二輸入端，另一端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光伏逆 變器接地故障檢測(cè)電路，其特征在于，所述第一差分放大單兀(100)包括第一差分放大模塊(101)，所述第一差分放大模塊(101)包括第七電阻(R7)、第八電阻(R8)、第九電阻(R9)、第十電阻(RlO)和第二運(yùn)算放大器(U2);其中，所述第七電阻(R7)的一端連接逆變器直流輸入或光伏電池的正極，另一端連接所述第二運(yùn)算放大器(U2)的第一輸入端；所述第八電阻(R8)的一端接于所述正極檢測(cè)模塊(401)和所述負(fù)極檢測(cè)模塊(402)之間的連接點(diǎn)，另一端連接所述第二運(yùn)算放大器(U2)的第二輸入端；所述第九電阻(R9)的一端連接所述第二運(yùn)算放大器(U2)的第一輸入端，另一端連接所述第二運(yùn)算放大器(U2)的輸出端；所述第十電阻(RlO)的一端連接所述第二運(yùn)算放大器(U2)的第二輸入端，另一端接地； 所述第二差分放大單元(200)包括第二差分放大模塊(201)，所述第二差分放大模塊(201)包括第十一電阻(R11)、第十二電阻(R12)、第十三電阻(R13)、第十四電阻(R14)和第三運(yùn)算放大器(U3);其中，所述第十一電阻(Rll)的一端接于所述正極檢測(cè)模塊(401)和所述負(fù)極檢測(cè)模塊(402)之間的連接點(diǎn)，另一端連接所述第三運(yùn)算放大器(U3)的第一輸入端；所述第十二電阻(R12)的一端連接逆變器直流輸入或光伏電池的負(fù)極，另一端連接所述第三運(yùn)算放大器(U3)的第二輸入端；所述第十三電阻(R13)的一端連接所述第三運(yùn)算放大器(U3)的第一輸入端，另一端連接所述第三運(yùn)算放大器(U3)的輸出端；所述第十四電阻(R14)的一端連接所述第三運(yùn)算放大器(U3)的第二輸入端，另一端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路，其特征在于，所述第一差分放大單元(100)還包括第一隔離放大模塊(102)，所述第一隔離放大模塊(102)包括第十五電阻(R15)和第一隔離運(yùn)算放大器(U6);其中，所述第十五電阻(R15)的一端連接所述第二運(yùn)算放大器(U2)的輸出端，另一端連接所述第一隔離運(yùn)算放大器(U6)的第一輸入端；所述第一隔離運(yùn)算放大器(U6)的第二輸入端接地； 所述第二差分放大單元(200)還包括第二隔離運(yùn)算放大模塊(202)，所述第二隔離放大模塊(202)包括第十六電阻(R16)和第二隔離運(yùn)算放大器(U7);其中，所述第十六電阻(R16)的一端連接所述第三運(yùn)算放大器(U3)的輸出端，另一端接所述第二隔離運(yùn)算放大器(U7)的第一輸入端；所述第二隔離運(yùn)算放大器(U7)的第二輸入端接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路，其特征在于，所述第一差分放大單元(100 )還包括第三差分放大模塊(103 )，所述第三差分放大模塊(103 )包括第十七電阻(R17)、第十八電阻(R18)、第十九電阻(R19)、第二十電阻(R20)和第四運(yùn)算放大器(U4);其中，所述第十七電阻(R17)的一端連接所述第一隔離運(yùn)算放大器(U6)的第一輸出端，另一端連接所述第四運(yùn)算放大器(U4)的第一輸入端；所述第十八電阻(R18)的一端連接所述第一隔離運(yùn)算放大器(U6)的第二輸出端，另一端連接所述第四運(yùn)算放大器(U4)的第二輸入端；所述第十九電阻(R19)的一端連接所述第四運(yùn)算放大器(U4)的第一輸入端，另一端連接所述第四運(yùn)算放大器(U4)的輸出端；所述第二十電阻(R20)的一端連接所述第四運(yùn)算放大器(U4)的第二輸入端，另一端接地； 所述第二差分放大單元(200)包括第四差分放大模塊(203)，所述第四差分放大模塊(203)包括第二十一電阻(R21)、第二十二電阻(R22)、第二十三電阻(R23)、第二十四電阻(R24)和第五運(yùn)算放大器(U5);其中，所述第二十一電阻(R21)的一端連接所述第二隔離運(yùn)算放大器(U7)的第一輸出端，另一端連接所述第五運(yùn)算放大器(U5)的第一輸入端；所述第二十二電阻(R22)的一端連接所述第二隔離運(yùn)算放大器(U7)的第二輸出端，另一端連接所述第五運(yùn)算放大器(U5)的第二輸入端；所述第二十三電阻(R23)的一端連接所述第五運(yùn)算放大器(U5)的第一輸入端，另一端連接所述第五運(yùn)算放大器(U5)的輸出端；所述第二十四電阻(R24)的一端連接所述第五運(yùn)算放大器(U5)的第二輸入端，另一端接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路，其特征在于，所述處理單元(500)包括第二十五電阻(R25)、第二十六電阻(R26)、第二十七電阻(R27)、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(501)、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(502)、第三模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(503)和處理器；其中，所述第二十五電阻(R25)的一端連接所述第一差分放大單元(100)的輸出端，另一端連接所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(501)的輸入端；所述第二十六電阻(R26)的一端連接所述第二差分放大單元(200)的輸出端，另一端連接所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(502)的輸入端；所述第二十七電阻(R27)的一端連接所述第三差分放大單元(300)的輸出端，另一端連接所述第三模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(503)的輸入端；所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(501)的輸出端、所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(502)的輸出端和所述第三模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(503)的輸出端均與處理器連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路，其特征在于，所述第三電阻(R3)的阻值等于所述第四電阻(R4)的阻值，所述第五電阻(R5)的阻值等于所述第六電阻(R6)的阻值。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路，其特征在于，所述第七電阻(R7)的阻值等于所述第八電阻(R8)的阻值，所述第九電阻(R9)的阻值等于所述第十電阻(RlO)的阻值，所述第十一電阻(Rll)的阻值等于所述第十二電阻(R12)的阻值，所述第十三電阻(R13)的阻值等于所述第十四電阻(R14)的阻值。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光伏逆變器接地故障檢測(cè)電路，其特征在于，所述第十七電阻(R17)的阻值等于所述第十八電阻(R18)的阻值，所述第十九電阻(R19)的阻值等于所述第二十電阻(R20)的阻值，所述第二十一電阻(R21)的阻值等于所述第二十二電阻(R22)的阻值，所述第二十三電阻 (R23)的阻值等于所述第二十四電阻(R24)的阻值。
【文檔編號(hào)】G01R31/02GK103558503SQ201310598087
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】丁越乙 申請(qǐng)人:深圳市匯川技術(shù)股份有限公司