具有絕緣監(jiān)測(cè)裝置的逆變器的制造方法
【專利摘要】公開了一種逆變器，其具有第一節(jié)點(diǎn)、第二節(jié)點(diǎn)、和接地點(diǎn)。第一開關(guān)在第一節(jié)點(diǎn)與接地點(diǎn)之間提供了可切換的連接路徑，第二開關(guān)在第二節(jié)點(diǎn)與接地點(diǎn)之間提供了可切換的連接路徑。逆變器還包括絕緣監(jiān)測(cè)裝置，其被構(gòu)造為在第一開關(guān)閉合、第二開關(guān)斷開時(shí)測(cè)量第一電流，并且在第一開關(guān)斷開、第二開關(guān)閉合時(shí)測(cè)量第二電流。根據(jù)第一電流和第二電流來確定第一節(jié)點(diǎn)與接地點(diǎn)之間的第一等效絕緣電阻和第二節(jié)點(diǎn)與接地點(diǎn)之間的第二等效絕緣電阻。只有在絕緣電阻值小于預(yù)定的閥值時(shí)才允許逆變器運(yùn)行。
【專利說明】具有絕緣監(jiān)測(cè)裝置的逆變器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種逆變器，其具有確定相對(duì)于接地點(diǎn)的絕緣電阻值的能力。
【背景技術(shù)】
[0002]在諸如設(shè)有光伏發(fā)電機(jī)和逆變器的光伏設(shè)備之類的電氣設(shè)備中，載壓零件之間的絕緣性可能會(huì)由于潮濕、污垢或短路而惡化。因而，電壓源(如發(fā)電機(jī))的正節(jié)點(diǎn)或負(fù)節(jié)點(diǎn)與地面之間的絕緣電阻可能會(huì)減小。
[0003]在接地設(shè)備中，這會(huì)導(dǎo)致故障電流，可對(duì)故障電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)并適當(dāng)?shù)貙?duì)其作出反應(yīng)。在未接地的設(shè)備中，在單個(gè)接地故障的情況下不會(huì)存在這種電流。只有存在例如因有人接觸設(shè)備而導(dǎo)致的第二接地故障時(shí)，才可能存在潛在危險(xiǎn)的故障電流。因此，有必要確定這種設(shè)備的接地狀態(tài)，特別是在設(shè)備開始運(yùn)行前。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種逆變器，特別是作為電氣設(shè)備的一部分的逆變器，其包括第一節(jié)點(diǎn)、第二節(jié)點(diǎn)、和接地點(diǎn)。第一開關(guān)在第一節(jié)點(diǎn)與接地點(diǎn)之間提供了可切換的連接路徑，第二開關(guān)在第二節(jié)點(diǎn)與接地點(diǎn)之間提供了可切換的連接路徑。絕緣監(jiān)測(cè)裝置被構(gòu)造為在第一開關(guān)閉合、第二開關(guān)斷開時(shí)測(cè)量第一電流，在第一開關(guān)斷開、第二開關(guān)閉合時(shí)測(cè)量第二電流。根據(jù)第一電流和第二電流確定第一節(jié)點(diǎn)與接地點(diǎn)之間的第一等效絕緣電阻和第二節(jié)點(diǎn)與接地點(diǎn)之間的第二等效絕緣電阻。可使用第一絕緣電阻值和第二絕緣電阻值來確定逆變器的接地狀態(tài)，只有當(dāng)確定的等效絕緣電阻或組合電阻值(如兩個(gè)單獨(dú)的絕緣電阻值的并聯(lián)電阻值)小于預(yù)定的閥值時(shí)才允許逆變器運(yùn)行。否則，電壓源(如光伏發(fā)電機(jī))可與逆變器斷開。
[0005]可使用第一節(jié)點(diǎn)與第二節(jié)點(diǎn)之間的電壓(例如發(fā)電機(jī)連接到逆變器時(shí)的發(fā)電機(jī)電壓)來確定第一等效絕緣電阻和第二等效絕緣電阻。
[0006]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，可以在接地點(diǎn)處測(cè)量第一電流和第二電流。為此，可使用電流傳感器或分流電阻器。利用相同的配置來測(cè)量第一電流和第二電流。作為替換，第一電流可以被測(cè)量為連接在第一節(jié)點(diǎn)與第一開關(guān)之間的第一分流電阻器上的電壓降，第二電流可以被測(cè)量為連接在第二節(jié)點(diǎn)與第二開關(guān)之間的第二分流電阻器上的電壓降。在該配置中，可在相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)電位處或接近相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)電位處測(cè)量電流值，從而使測(cè)量更簡(jiǎn)便并準(zhǔn)確。
[0007]在另一個(gè)有利的實(shí)施例中，該逆變器還包括連接在第二節(jié)點(diǎn)與第二開關(guān)之間的恒流源、以及用于測(cè)量第一電流和第二電流的電流傳感器，該電流傳感器連接在第一節(jié)點(diǎn)與第一開關(guān)之間。此外，提供優(yōu)選為晶體管(例如MOSFET或IGBT)的橋接開關(guān)，其用于可切換性地將電流傳感器與第一開關(guān)之間的中點(diǎn)連接到恒流源與第二開關(guān)之間的中點(diǎn)。在該實(shí)施例中，可實(shí)現(xiàn)位于或接近第一節(jié)點(diǎn)電位的單個(gè)電流傳感器，例如集成在位于第一節(jié)點(diǎn)電位的微控制器中，從而簡(jiǎn)化了準(zhǔn)確并有成本效益的電流測(cè)量，進(jìn)而簡(jiǎn)化了對(duì)設(shè)備的接地狀態(tài)的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。
[0008]作為選擇，第一開關(guān)和第二開關(guān)可被配置為單個(gè)雙路開關(guān)，或者被配置為單個(gè)或兩個(gè)繼電器或半導(dǎo)體開關(guān)。
[0009]在本發(fā)明的實(shí)施中，可以將逆變器的第一節(jié)點(diǎn)連接到光伏發(fā)電機(jī)的正極端子，將第二節(jié)點(diǎn)連接到光伏發(fā)電機(jī)的負(fù)極端子，和/或優(yōu)選地，所述逆變器可以是無變壓器的逆變器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]參照下面的附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
[0011]圖1示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例。
[0012]圖2示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例。
[0013]圖3示出了本發(fā)明的第三實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示的電氣設(shè)備包括逆變器1，該逆變器I的第一節(jié)點(diǎn)50連接到光伏發(fā)電機(jī)90的正極端子。發(fā)電機(jī)90的負(fù)極端子連接到逆變器I的第二節(jié)點(diǎn)60。串聯(lián)連接的第一開關(guān)10與第二開關(guān)20位于第一節(jié)點(diǎn)50與第二節(jié)點(diǎn)60之間。第一開關(guān)10與第二開關(guān)20之間的中點(diǎn)經(jīng)由電流傳感器30連接到接地點(diǎn)70。此外，第一節(jié)點(diǎn)50與第二節(jié)點(diǎn)60之間的電壓Ue由電壓傳感器40確定。絕緣監(jiān)測(cè)裝置80耦接到電壓傳感器40以及電流傳感器30，從而分別從這些傳感器獲得測(cè)量數(shù)值，并且絕緣監(jiān)測(cè)裝置80還被構(gòu)造為控制第一開關(guān)10和第二開關(guān)20。
[0015]在絕緣監(jiān)測(cè)過程中，優(yōu)選地，在連接到發(fā)電機(jī)90后、啟動(dòng)逆變器的運(yùn)行前，絕緣監(jiān)測(cè)裝置80將第一開關(guān)10閉合，同時(shí)將第二開關(guān)20斷開，并通過電流傳感器30測(cè)量第一電流值1:。在該第一開關(guān)配置中，由于直接接到接地點(diǎn)70，第一節(jié)點(diǎn)50被置為接地電位。隨后，斷開第一開關(guān)10，閉合第二開關(guān)20，并通過電流傳感器30測(cè)量第二電流值12。在該第二開關(guān)配置中，第二節(jié)點(diǎn)60被置為接地電位。
[0016]可以看到，不依賴于發(fā)電機(jī)90或逆變器I中的接地故障的位置和數(shù)量，設(shè)備的接地狀態(tài)可由置于第一節(jié)點(diǎn)50與接地點(diǎn)70之間的第一等效絕緣電阻Rp和置于第二節(jié)點(diǎn)60與接地點(diǎn)70之間的第二等效絕緣電阻Rn表示。第一等效絕緣電阻Rp和第二等效絕緣電阻Rn二者在圖1中被標(biāo)示為具有虛線連接線的電阻器?？蓪⒃摱呓M合在一起作為單個(gè)等效絕緣電阻Risq，RiaT1=RpiRi;1,即，假定兩個(gè)電阻并聯(lián)。
[0017]在第一開關(guān)配置中，第一電流I1對(duì)應(yīng)于流經(jīng)第二等效絕緣電阻Rn的電流，在第二開關(guān)配置中，第二電流I2對(duì)應(yīng)于流經(jīng)第一等效絕緣電阻Rp的電流，因此，可使用下面的等式計(jì)算絕緣電阻(流向接地點(diǎn)70的電流為正電流值):
[0018]Rn=VI1 ；RP=UG/-12 Aiso=V(I1-12)
[0019]在圖2中，第一電流I1和第二電流I2的測(cè)量是通過確定連接在節(jié)點(diǎn)50與和開關(guān)10之間的第一分流電阻器105以及連接在節(jié)點(diǎn)60和開關(guān)20之間的第二分流電阻器115上的電壓降實(shí)現(xiàn)的。電壓降是通過相應(yīng)的電壓傳感器100、110測(cè)量的，電壓傳感器100、110耦接到絕緣監(jiān)測(cè)裝置80以傳送測(cè)量值。用于對(duì)第一電流I1和第二電流I2進(jìn)行測(cè)量的兩種開關(guān)配置、以及用于確定等效絕緣電阻RP、Rn、RISQ的等式保持不變。由于在測(cè)量過程中電壓傳感器100、110對(duì)于各自的節(jié)點(diǎn)電位是打開或關(guān)閉的，因此能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的電壓測(cè)量。
[0020]圖3示出了本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例。提供電流Is的恒流源200插在第二節(jié)點(diǎn)60與第二開關(guān)20之間，單個(gè)電流傳感器210插在第一節(jié)點(diǎn)50與第一開關(guān)10之間。此外，橋接開關(guān)220可切換性地將電流傳感器210與第一開關(guān)10之間的中點(diǎn)連接到恒流源200與第二開關(guān)20之間的中點(diǎn)。在以上述的第一開關(guān)配置和第二開關(guān)配置通過電流傳感器210進(jìn)行電流測(cè)量的過程中，橋接開關(guān)220是閉合的。因而，電流傳感器210測(cè)量恒流源200與各等效絕緣電阻RP、Rn上的電流的組合電流Is。相應(yīng)地，可通過修改后的等式計(jì)算等效絕緣電阻:
[0021 ] Rn=Uc/ (I「IS) ；RP=UG/ (Is-12) ；RIS0=UG/ (I1-12)
[0022]當(dāng)然，電流傳感器210也可以是具有相應(yīng)的電壓傳感器的分流電阻器。由于電流傳感器對(duì)于其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)電位是打開或關(guān)閉的，因此可利用逆變器的處于相同電位的電子組件(如微控制器)進(jìn)行簡(jiǎn)單、有成本效益、并且準(zhǔn)確的測(cè)量。
[0023]參考標(biāo)號(hào)列表
[0024]I逆變器
[0025]10、20 開關(guān)
[0026]30電流傳感器
[0027]40電壓傳感器
[0028]50、60 節(jié)點(diǎn)
[0029]70接地點(diǎn)
[0030]80絕緣監(jiān)測(cè)裝置
[0031]90光伏發(fā)電機(jī)
[0032]100、110電壓傳感器
[0033]105、115分流電阻器
[0034]200恒流源
[0035]210電流傳感器
[0036]220橋接開關(guān)
【權(quán)利要求】
1.一種逆變器(I)，其包括: 第一節(jié)點(diǎn)(50 )、第二節(jié)點(diǎn)(60 )、和接地點(diǎn)(70 )， 第一開關(guān)(10)，其在所述第一節(jié)點(diǎn)(50)與所述接地點(diǎn)(70)之間提供了可切換的連接路徑， 第二開關(guān)(20)，其在所述第二節(jié)點(diǎn)(60)與所述接地點(diǎn)(70)之間提供了可切換的連接路徑， 其特征在于，所述逆變器(I)還包括絕緣監(jiān)測(cè)裝置(80 )，其被構(gòu)造為: 在所述第一開關(guān)(10)閉合、所述第二開關(guān)(20)斷開的同時(shí)，測(cè)量第一電流， 在所述第一開關(guān)(10)斷開、所述第二開關(guān)(20)閉合的同時(shí)，測(cè)量第二電流，以及 根據(jù)所述第一電流和所述第二電流，確定所述第一節(jié)點(diǎn)(50)與所述接地點(diǎn)(70)之間的第一等效絕緣電阻(Rp)以及所述第二節(jié)點(diǎn)(60)與所述接地點(diǎn)(70)之間的第二等效絕緣電阻(Rn)。
2.如權(quán)利要求1所述的逆變器，其特征在于，使用所述第一節(jié)點(diǎn)(50)與所述第二節(jié)點(diǎn)(60)之間的電壓來確定所述第一等效絕緣電阻(Rp)和所述第二等效絕緣電阻(Rn)。
3.如權(quán)利要求1所述的逆變器，其特征在于，在所述接地點(diǎn)(70)處測(cè)量所述第一電流和所述第二電流。
4.如權(quán)利要求1所述的逆變器，其特征在于，所述第一電流被測(cè)量為連接在所述第一節(jié)點(diǎn)(50)與所述第一開關(guān)(10)之間的第一分流電阻器(105)上的電壓降，所述第二電流被測(cè)量為連接在所述第二節(jié)點(diǎn)(60)與所述第二開關(guān)(20)之間的第二分流電阻器(115)上的電壓降。
5.如權(quán)利要求1所述的逆變器，其特征在于，所述逆變器(I)還包括: 恒流源(200 )，其連接在所述第二節(jié)點(diǎn)(60 )與所述第二開關(guān)(20 )之間， 電流傳感器(210)，其用于測(cè)量所述第一電流和所述第二電流，該電流傳感器(210)連接在所述第一節(jié)點(diǎn)(50)與所述第一開關(guān)(10)之間，以及 橋接開關(guān)(220)，其用于可切換性地將所述電流傳感器(210)與所述第一開關(guān)(10)之間的中點(diǎn)連接到所述恒流源(200)與所述第二開關(guān)(20)之間的中點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的逆變器，其特征在于，所述第一開關(guān)(10)和所述第二開關(guān)(20)被構(gòu)造為單個(gè)雙路開關(guān)。
7.如權(quán)利要求1所述的逆變器，其特征在于，所述第一開關(guān)(10)和所述第二開關(guān)(20)被構(gòu)造為繼電器或半導(dǎo)體開關(guān)。
8.如權(quán)利要求1所述的逆變器，其特征在于，所述第一節(jié)點(diǎn)(50)為正接線端子，所述第二節(jié)點(diǎn)(60)為負(fù)接線端子，用于連接光伏發(fā)電機(jī)(90)。
9.如權(quán)利要求1所述的逆變器，其特征在于，所述逆變器(I)為無變壓器的逆變器。
10.如權(quán)利要求1所述的逆變器，其特征在于，所述絕緣監(jiān)測(cè)裝置(80)還被構(gòu)造為只有在所確定的等效絕緣電阻(RP、Rn、RIS())小于預(yù)定的閥值時(shí)才允許逆變器(I)運(yùn)行。
【文檔編號(hào)】G01R27/20GK203596750SQ201320649007
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】布卡德·米勒 申請(qǐng)人:艾思瑪太陽能技術(shù)股份公司