一種特殊電橋法設計的充電樁絕緣監(jiān)測裝置的制造方法
【專利摘要】一種特殊電橋法設計的充電樁絕緣監(jiān)測裝置，包括依次連接的平衡電橋模塊、不平衡電橋模塊、電壓轉(zhuǎn)換模塊、電壓隔離模塊、信號處理模塊和通信模塊。平衡電橋模塊由正電源對大地的一對電阻和負電源對大地的一對電阻組成，其中電壓轉(zhuǎn)換模塊采集的電壓取自這兩對電阻各自的分壓；電壓隔離模塊用于將輸入的電壓轉(zhuǎn)換為弱電電壓信號；信號處理模塊將輸入的電壓進行數(shù)字變換并計算出接地電阻的大?。煌ㄐ拍K則用于將計算結(jié)果發(fā)送到系統(tǒng)主機。該裝置可推斷出充電樁接地的故障方式，并可較精確的計算出接地電阻的大小?；谠摫O(jiān)測方法的充電樁絕緣監(jiān)測裝置可以穩(wěn)定可靠的監(jiān)測直流充電樁的接地故障及接地電阻的大小，是目前該領域比較有優(yōu)勢的監(jiān)測方式。
【專利說明】
一種特殊電橋法設計的充電樁絕緣監(jiān)測裝置
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明涉及充電粧絕緣監(jiān)測，尤其是涉及一種直流充電粧接地故障安全性監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電動汽車充電站及充電粧的大量建設和應用，其安全性越來越受到重視。尤其是直流充電粧功率大、體積大、電壓高，并且往往配有蓄電池進行儲能，結(jié)構(gòu)復雜。當充電粧輸出直流側(cè)絕緣不好的時候，會造成設備損壞，火災，以及人身觸電。由于直流輸出側(cè)漏電故障無法使交流側(cè)的漏電保護器動作，所以，增加直流側(cè)絕緣監(jiān)測以及接地故障保護裝置顯得尤為重要。
[0003]現(xiàn)在的充電粧絕緣監(jiān)測方法主要有電橋平衡原理和低頻探測原理。根據(jù)電橋平衡原理實現(xiàn)的絕緣監(jiān)測裝置被廣泛使用，但它不能監(jiān)測充電粧正、負極絕緣同等下降時的情況;絕緣監(jiān)測裝置即使報警，也不能直接得到系統(tǒng)對地的絕緣電阻大小。用低頻探測原理監(jiān)測接地故障是近幾年采用的一種新方法，但它所能監(jiān)測的接地電阻受充電粧對地分布電容的制約，而且低頻交流信號容易受外界的干擾，另外注入的低頻交流信號增大充電粧的電壓紋波系數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種特殊電橋法設計的充電粧絕緣監(jiān)測裝置，在保證精度的前提下，盡可能的提高監(jiān)測速度并能計算出各種絕緣故障情況下接地電阻的大小，方便查找問題所在。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種特殊電橋法設計的充電粧絕緣監(jiān)測裝置，包括檢測電路和后處理電路，檢測電路的輸出端與后處理電路的輸入端連接，其特征在于，所述的檢測電路由平衡電橋模塊和不平衡電橋模塊組成，該平衡電橋模塊由第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻組成，第一電阻和第二電阻串聯(lián)在充電粧電源的正極與接地端之間，兩者的接點為一個輸出端;該第三電阻和第四電阻串聯(lián)在接地端與充電粧電源的負極之間，兩者的接點為另一個輸出端;兩個輸出端與所述的后處理電路的輸入端連接;該不平衡電橋模塊由第五電阻、第六電阻、第一開關(guān)和第二開關(guān)組成，第五電阻和第一開關(guān)串聯(lián)在充電粧電源的正極與接地端之間；第六電阻和第二開關(guān)串聯(lián)在接地端與充電粧電源的負極之間；在所述的檢測電路與充電粧電源的正極和負極之間分別連接有第三開關(guān)和第四開關(guān)。
[0006]所述的后處理電路由依次連接的電壓轉(zhuǎn)換模塊、電壓隔離模塊、信號處理模塊和通信模塊組成;所述的第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)和第四開關(guān)均為電控開關(guān)，并由控制器控制，該通信模塊與該控制器建立通信連接。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點是:利用平衡電橋模塊和不平衡電橋模塊，能夠穩(wěn)定可靠的監(jiān)測直流充電粧的接地故障及接地電阻的大小，進而將充電粧的絕緣故障信息經(jīng)通信模塊與充電粧控制器通信完成充電安全判斷，大大提高了充電粧的安全性。結(jié)構(gòu)簡單，容易實施。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的整體電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2是本發(fā)明的后處理電路的構(gòu)成框圖。
【具體實施方式】
[0010]如圖1和圖2所示，本發(fā)明一種特殊電橋法設計的充電粧絕緣監(jiān)測裝置，包括檢測電路A和后處理電路B，檢測電路A的輸出端與后處理電路B的輸入端連接，其特征在于，所述的檢測電路A由平衡電橋模塊I和不平衡電橋模塊2組成，該平衡電橋模塊I由第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻R3和第四電阻R4組成，第一電阻Rl和第二電阻R2串聯(lián)在充電粧電源的正極P+與接地端之間，兩者的接點為一個輸出端V+;該第三電阻R3和第四電阻R4串聯(lián)在接地端與充電粧電源的負極P-之間，兩者的接點為另一個輸出端V-;兩個輸出端V+、V-與所述的后處理電路的輸入端連接;該不平衡電橋模塊2由第五電阻R5、第六電阻R6、第一開關(guān)Kl和第二開關(guān)K2組成，第五電阻R5和第一開關(guān)Kl串聯(lián)在充電粧電源的正極P+與接地端之間；第六電阻R6和第二開關(guān)K2串聯(lián)在接地端與充電粧電源的負極P-之間；在所述的檢測電路A與充電粧電源的正極P+和負極P-之間分別連接有第三開關(guān)K3和第四開關(guān)K4。
[0011]所述的后處理電路B由依次連接的電壓轉(zhuǎn)換模塊3、電壓隔離模塊4、信號處理模塊5和通信模塊6組成(為常規(guī)技術(shù))；所述的第一至第四開關(guān)K1-K4均為電控開關(guān)，并由控制器7控制，該通信模塊6與該控制器7建立通信連接。
[0012]本發(fā)明的工作原理說明如下:
[0013]平衡電橋模塊I用于監(jiān)測充電粧單端接地的情況，不平衡電橋模塊2用于監(jiān)測充電粧正負極同時接地的情況。平衡電橋模塊I四個電阻R1-R4構(gòu)成的分壓得到的兩個電壓輸出端V+和V-的電壓值作為接地電阻的計算判據(jù)。電壓轉(zhuǎn)換模塊3、電壓隔離模塊4和信號處理模塊5將分壓電壓值進行隔離后再作為輸入進行計算處理。通信模塊6負責將接地類型及接地位置接地電阻等信息傳送給控制器7(充電粧的主控板)。
[0014]所述的不平衡電橋模塊2中的兩個開關(guān)K1、K2分別控制電阻R5、R6的接入。
[0015]圖1中分別連接在充電粧電源的正極P+和負極P-與接地端之間的Rx和Ry為本發(fā)明的計算對象，即充電粧的接地電阻。
[0016]第三開關(guān)K3和第四開關(guān)K4接通后，電阻R1-R4組成的平衡電橋模塊I始終連接到充電粧輸出電源正負極之間。然后通過開關(guān)Kl和K2選擇性的將電阻R5和R6接入。
[0017]所述的電壓轉(zhuǎn)換模塊3將采集的電壓取自這兩對電阻各自的分壓。電壓隔離模塊負責將分壓后的電壓轉(zhuǎn)換為信號處理模塊可以采集的電壓信號。信號處理模塊采集電壓隔離模塊隔離后的電壓進行數(shù)字變換計算接地絕緣情況，并可計算接地電阻的大小。通信模塊則負責將電源的接地情況和接地電阻的大小計算后發(fā)送到系統(tǒng)主機。其特征在于:其構(gòu)成包括平衡電阻模塊和不平衡電阻模塊并且由嵌入式硬件系統(tǒng)控制這兩種模塊的分時變換。測量母線電阻時，利用平衡電阻模塊監(jiān)測單端接地。測量母線電阻時，利用不平衡電阻模塊監(jiān)測正電源與負電源同時接地。
[0018]本發(fā)明在工作時，各開關(guān)的控制可以人工控制也可通過控制器自動控制。工作過程說明如下:
[0019]第一步:K1斷開，K2斷開，K3閉合，K4閉合，當1^ = 1^ =無窮時(無接地)有￥1=-￥2;
[0020]當Ry=無窮時(單端接地)，由V1、V2通過解方程VI / (R5 //Rx) = V2/R6，可以計算出接地電阻Rx的大??；
[0021]當Rx=無窮時(單端接地)，由V1、V2通過解方程Vl/R5 = V2/(R6//Ry)，可以計算出接地電阻Ry的大小；
?0022] 當Rx = Ryf無窮時，即系統(tǒng)處于平衡接地時，V1=_V2，不能進行檢測；
[0023]當Rx乒Ry時，即雙端接地時，有Vl/(R5//RX)=V2/(R6//Ry)不能直接求解，處理方法是將Rx或Ry中較大的一個看作無窮，按單端接地的方法求解，所求的的接地電阻值大于實際值，Rx、Ry的電阻值越接近，則測量誤差越大，達到Rx=Ry時，測量誤差達到無窮。
[0024]第二步:Kl斷開，K2閉合，K3閉合，K4閉合，根據(jù)測到的V+可得到的是正母對地電壓Vl，根據(jù)測到的V-可得到的是負母對地電壓Vl，。
[0025]第三步:K2斷開，Kl閉合，K3閉合，K4閉合，根據(jù)測到的V+可得到的是正母對地電壓V2，根據(jù)測到的V-可得到的是負母對地電壓V2’。根據(jù)近似計算可得正母線接地電阻Rx =(VI ’ V2-V1V2 ’)/( VI’ V2 ’ R-Vl ’ V2R1+V2 ’ V1R+V2 ’ VlRl )*R*R1。
[0026]同理可得負母線接地電阻:Ry=(Vl’V2-VlV2’)/(VlV2’R+VlV2’Rl+V2VlR-V2Vl’R1)*R*R1
[0027]通過以上各種情況計算出的Rx，Ry即為接地電阻值大小，可以根據(jù)此電阻值大小判斷接地情況。
【主權(quán)項】
1.一種特殊電橋法設計的充電粧絕緣監(jiān)測裝置，包括檢測電路(A)和后處理電路，檢測電路的輸出端與后處理電路的輸入端連接，其特征在于，所述的檢測電路(A)由平衡電橋模塊(I)和不平衡電橋模塊(2)組成，該平衡電橋模塊(I)由第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)和第四電阻(R4)組成，第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)串聯(lián)在充電粧電源的正極(P+)與接地端之間，兩者的接點為一個輸出端(V+);該第三電阻(R3)和第四電阻(R4)串聯(lián)在接地端與充電粧電源的負極(P-)之間，兩者的接點為另一個輸出端(V-);兩個輸出端(V+、V_)與所述的后處理電路的輸入端連接;該不平衡電橋模塊(2)由第五電阻(R5)、第六電阻(R6)、第一開關(guān)(Kl)和第二開關(guān)(K2)組成，第五電阻(R5)和第一開關(guān)(Kl)串聯(lián)在充電粧電源的正極(P+)與接地端之間；第六電阻(R6)和第二開關(guān)(K2)串聯(lián)在接地端與充電粧電源的負極(P-)之間；在所述的檢測電路(A)與充電粧電源的正極(P+)和負極(P-)之間分別連接有第三開關(guān)(K3)和第四開關(guān)(K4)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特殊電橋法設計的充電粧絕緣監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的后處理電路(B)由依次連接的電壓轉(zhuǎn)換模塊(3)、電壓隔離模塊(4)、信號處理模塊(5)和通信模塊(6)組成;所述的第一開關(guān)(Kl)、第二開關(guān)(K2)、第三開關(guān)(K3)和第四開關(guān)(K4)均為電控開關(guān)，并由控制器(7)控制，該通信模塊(6)與該控制器(7)建立通信連接。
【文檔編號】G01R31/14GK106093739SQ201610707089
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月23日
【發(fā)明人】劉燦東, 王明偉, 王棟, 肖波, 郭兆靜, 劉以軍, 王越
【申請人】山東泰開自動化有限公司