[发明专利]一种有源式直流系统绝缘电阻检测方法

权利要求书

1.一种有源式直流系统绝缘电阻检测方法。

设U为高电压的直流系统的电压源，R_L为负载，R_p、R_n分别为直流电压源的正极、负极对地的绝缘电阻，即正、负极绝缘电阻，U_s为低频率的交流信号源，R为测量电阻，C为隔离电容，即功率型的大电容，R₁、R₂为绝缘电阻计算时的接入电阻，故障检测不接入。

该绝缘电阻检测方法的特征在于，其绝缘电阻检测分为两个阶段：故障检测、绝缘电阻计算。故障检测时，注入低频交流信号源，频率w满足2≤w≤100Hz，可实时监测绝缘电阻故障状态；在检测到绝缘阻值故障之后，断开负载，关闭交流信号源，再将电阻R₁、R₂分别与绝缘电阻的正负极并联，接入电路，并测量R₁、R₂两端电压U_p、U_n，结合故障检测数据可计算出绝缘电阻R_p、R_n值的大小。

2.如权利要求1所述的有源式直流系统绝缘电阻检测方法，其中所述的绝缘电阻故障检测方法为：通过测量电阻R两端的电压，则可计算出正、负绝缘电阻的并联电阻值R_pn，并由该值来判断系统的正、负极绝缘电阻是否故障。包括以下步骤：

第一步：系统初始化。断开“接入电阻”、打开交流信号源。

第二步：计算正负极绝缘电阻的并联电阻值R_pn。通过测量“测量电阻”两端电压，则可计算得到并联电阻值R_pn。

设

Um=RR2+Rpn2+(1wC)2Us---(1)]]>

其中，U_s为交流信号源的电压，w为交流信号源的频率，且w满足2≤w≤100Hz，R_pn为R_p、R_n的并联电阻：

Rpn=RpRnRp+Rn---(2)]]>

且R_p、R_n均为被监测的未知量，同时，由式(1)可得：

Rpn=R2Us2Um2-R2-(1wC)2---(3)]]>

因此，计算出R_p、R_n的并联电阻R_pn，并由R_pn与设定的阈值R_th的比较可判断绝缘电阻是否故障。

第三步：判断正、负极绝缘电阻故障状况，如果故障进入绝缘电阻计算，否则，循环执行第二步。判断依据是相关标准设定的阈值与第二步计算并联电阻值R_pn的比较。

在正常情况下，绝缘电阻值R_p＝R_n，又由式(2)可得，R_pn小于绝缘阻值R_p、R_n。因此，判断R_pn是否小于阈值R_th，若是，则绝缘电阻故障，否则，绝缘电阻正常。

阈值R_th是通过相关技术标准及直流电压源的电压值的大小而设置。对于电动汽车电池包，可设定阈值R_th＝175KΩ。

交流信号源U_s对整个负载回路没有任何的影响，同时可实时监测绝缘电阻的故障状况。

3.如权利要求1所述的有源式直流系统绝缘电阻检测方法，其中所述的绝缘电阻的计算为：在检测到绝缘电阻故障后，离线的检测，并计算出正、负极绝缘电阻值，为整个系统故障诊断提供依据。包括以下步骤：

第一步：断开负载、关闭交流信号源。

第二步：接入“接入电阻”。在正、负极绝缘电阻两端分别并联两个“接入电阻”。

第三步：计算正、负极电阻值。测量两个接入电阻两端电压，并由故障检测数据，则可计算正负极绝缘电阻值。

在监测到绝缘电阻故障之后，断开负载R_L、关闭交流信号源U_s，再接入电阻R₁、R₂。因此电阻R₁、R₂分别与绝缘电阻R_p、R_n并联，分别测量电阻R₁、R₂两端电压U_p、U_n，由此可得下式：

RpR1Rp+R1Rn+R2RnR2=UpUn---(4)]]>

由式(2)、式(4)可得方程组：

RpR1Rp+R1Rn+R2RnR2=UpUnRpn=RpRnRp+Rn---(5)]]>

其中，R_pn由式(3)可得，由式(5)可计算得到正、负极绝缘电阻值：

Rn=RpnUnR2R1+RpnUpR2R1UpR2R1+UpRpR2-UnRpnR1Rp=RpnRnRn-Rpn---(6)]]>

上式计算出正、负极绝缘电阻值的大小。