Methode zur Hochspannungsisolationserkennung und Lösung für Halbleiterrelais

Bedeutung der Hochspannungsisolationsprüfung

Neue Energiefahrzeuge, Ladesäulen, Photovoltaik-Energiespeicher usw. sind typische Anwendungen von DC-Hochspannung. Unter anormalen Bedingungen, wie z. B. alternden und beschädigten Kabeln, Eindringen von Wasser in Steckverbinder, strukturelle Schäden usw., kann es zu einer verminderten Isolierung und elektrifizierten Gehäusen kommen. Wenn die Isolierung zwischen dem Pluspol und dem Minuspol des Hochspannungssystems verringert wird, bildet das Hochspannungssystem einen leitenden Stromkreis durch die Hülle und den Boden, was zu einem Wärmestau an der Kontaktstelle und sogar zu einem Brand führen kann in schweren Fällen. Daher ist die Echtzeitüberwachung der Isolationsleistung des Hochspannungssystems von großer Bedeutung für Hochspannungsprodukte und die persönliche Sicherheit.

Was ist Isolationswiderstand?

Unter bestimmten Bedingungen der Widerstand eines Isoliermaterials zwischen zwei Leitern. Bei Elektrofahrzeugen hat eine gute Isolierung zwischen den Kabelbäumen einen wichtigen Einfluss auf die Fahrzeugsicherheit. Der wichtigste Index zur Messung der Isolationsleistung von Elektrofahrzeugen ist der Isolationswiderstand.

Relevante Normanforderungen für Elektrofahrzeuge

Chinesischer Standard:

GB/T 18384,1-2015

Sicherheitsanforderungen für Elektrofahrzeuge Teil 1: On-Board-wiederaufladbares Energiespeichersystem (REESS)

GB/T 18384,2-2015

Sicherheitsanforderungen für Elektrofahrzeuge Teil 2: Betriebssicherheit und Ausfallsicherheit

GB/T 18384,3-2015

Sicherheitsanforderungen für Elektrofahrzeuge Teil 3: Schutz vor elektrischem Schlag für Personen

GB/T 18384-2020

Sicherheitsanforderungen für Elektrofahrzeuge (ersetzt GB/T 18384.1, GB/T 18384.2, GB/T 18384.3)

QC/T 897-2011

Ausländische Standards:

UN GTR Nr. 20 (Globale technische Regelung Nr. 20)

Die durch Stromschläge verursachten menschlichen Verletzungen werden in Stromverletzungen und Stromschläge unterteilt. Unter elektrischer Verletzung versteht man die direkte oder indirekte Verletzung der Oberfläche des menschlichen Körpers durch elektrischen Strom, in Form von Verbrennungen (Verbrennungen), elektrischen Brandwunden, Hautmetallisierung usw. Unter elektrischem Schlag versteht man die Verletzung der inneren Organe des menschlichen Körpers menschlichen Körper (wie das Herz usw.), wenn der Strom durch den menschlichen Körper fließt. Es handelt sich um die gefährlichste Verletzung durch Stromschlag.

Der menschliche Körper ist ein „Leiter“. Wenn es mit einem stromführenden Leiter in Kontakt kommt und ein Strom von 40–50 mA fließt und 1 Sekunde lang anhält, führt dies zu Stromschlagschäden am menschlichen Körper. Das Widerstandsmodell des menschlichen Körpers ist komplex. Wenn mein Land die relevanten Standards und Vorschriften für das Erdungsdesign formuliert, liegt der Bereich des menschlichen Körperwiderstands bei 1000–1500 Ohm. Der Wechselstrom-Spitzenwert, dem der menschliche Körper standhalten kann, überschreitet nicht 42,4 V und die Gleichspannung überschreitet nicht 60 V.

Elektrische Schläge werden in direkte elektrische Schläge und indirekte elektrische Schläge unterteilt. Unter direktem Stromschlag versteht man den Stromschlag, der durch direkten Kontakt mit dem normalen stromführenden Leiter elektrischer Geräte verursacht wird. Die grundsätzliche Isolationskonstruktion von DC-Ladepunkten verhindert dies. Unter indirektem Stromschlag versteht man den Stromschlag, der durch einen internen Isolationsfehler elektrischer Geräte verursacht wird und freiliegende leitende Teile wie Metallgehäuse, die unter normalen Bedingungen nicht aufgeladen werden, unter gefährlicher Spannung steht. Bei der DC-Ladesäule handelt es sich um ein Gerät der Klasse I, das indirekten elektrischen Kontakt auf der AC-Seite wirksam verhindern kann.

So messen Sie den Isolationswiderstand

Einschließlich Direktmethode, Vergleichsmethode, Selbstentladungsmethode. Die direkte Methode besteht darin, die am Isolationswiderstand anliegende Gleichspannung U und den durch den Isolationswiderstand fließenden Strom I direkt zu messen und nach R=U/I zu berechnen. Je nach Art des Messgeräts wird es in Ohmmeter, Galvanometer und Hochwiderstandsmessgerät unterteilt. Die Vergleichsmethode bezieht sich auf den Vergleich mit dem bekannten Standardwiderstand, und üblicherweise werden die Brückenmethode und die Stromvergleichsmethode verwendet. Die Brückenmethode ist eine häufig verwendete Methode bei DC-Ladesäulen. Bei der Selbstentladungsmethode wird der Standardkondensator durch den Leckstrom durch den Isolationswiderstand aufgeladen und die Ladezeit sowie die Spannung und Ladung an beiden Enden des Standardkondensators gemessen. Die Selbstentladungsmethode ähnelt der Signalinjektionsmethode.

Methode zur Erkennung einer symmetrischen Brücke

Wie in der folgenden Abbildung dargestellt, ist Rp die Impedanz zwischen positiver Elektrode und Erde, Rn die Impedanz zwischen negativer Elektrode und Erde, R1 und R2 haben den gleichen Widerstandswert wie ein großer Strombegrenzungswiderstand und R2 und R3 haben den gleichen Widerstandswert wie ein kleiner Spannungserkennungswiderstand.

Wenn das System normal ist, sind Rp und Rn unendlich und die Erkennungsspannung V1 und V2 sind gleich. Die Anodenspannung kann berechnet werden, indem die Spannung zwischen R1 und R2 geteilt wird, und somit kann die gesamte Busspannung Vdc_link berechnet werden.

Wenn der positive Isolationsfehler auftritt, verringert sich der Widerstandswert von Rp und Rp und (R1 R2) bilden einen Parallelwiderstand. Zu diesem Zeitpunkt nimmt der positive Spannungsteiler ab, d. h. V1 ist kleiner als V2. Nach Kirchhoffs aktuellem Gesetz können zu diesem Zeitpunkt V1 und V2 verwendet werden. Für den Wert des Isolationswiderstands Rp ist die Beziehung wie folgt.

Der Algorithmus ist derselbe, wenn der negative Isolationswiderstand ausfällt.

Aus dem oben Gesagten ist ersichtlich, dass die Methode der symmetrischen Brücke für den Ausfall eines einzelnen Pols geeignet ist. Wenn der Isolationswiderstandsfehler des Plus- und Minuspols gleichzeitig auftritt, gibt es zu diesem Zeitpunkt keine Möglichkeit, den Isolationswiderstandswert zu unterscheiden, und es kann vorkommen, dass die Isolationserkennung nicht rechtzeitig gefunden werden kann. Das Phänomen.

Methode zur Erkennung einer unsymmetrischen Brücke

Die unsymmetrische Brückenmethode verwendet zwei interne Erdungswiderstände mit demselben Widerstandswert, und die elektronischen Schalter S1 und S2 werden unterschiedlich geöffnet und geschlossen, um den entsprechenden Zugangswiderstand während der Erkennung zu ändern und so die positive und negative Pol-zu-Erde-Impedanz zu berechnen .

Wenn die Schalter S1 und S2 gleichzeitig geschlossen sind, kann die Busspannung Vdclink wie bei der symmetrischen Brückenmethode berechnet werden.

Wenn der Schalter S1 geschlossen und S2 geöffnet ist, wird (R1 R2) parallel zu Rp und dann in Reihe mit Rn geschaltet, um eine Schleife zu bilden, gemäß dem aktuellen Kirchhoffschen Gesetz.
Wenn der Schalter S1 geöffnet und S2 geschlossen ist, wird (R3 R4) parallel zu Rn geschaltet und bildet dann eine Reihenschaltung mit Rp, gemäß dem aktuellen Kirchhoffschen Gesetz.

Daher können die Werte des Erdungsisolationswiderstands Rp und Rn durch die Öffnungs- und Schließsequenz der oben genannten drei Schalter berechnet werden. Bei dieser Methode müssen die Messdaten genau sein, nachdem die Busspannung stabil ist. Gleichzeitig ändert sich beim Schalten des Schalters die Busspannung auf Masse, was ein gewisses Zeitintervall erfordert, sodass die Erkennungsgeschwindigkeit etwas langsamer ist. Die unsymmetrische Brückenmethode wird üblicherweise bei der Hochspannungserkennung verwendet. Methode, hier ist eine weitere Isolationserkennungsmethode.

Erkennung nach dem Leckstromprinzip

Bei dieser Erkennungsmethode gibt es einen gemeinsamen Spannungsabtastpunkt. Der Abtastpunkt muss separat für die Busspannung Vdclink eingestellt werden und das vorhandene Abtastsignal des Systems kann verwendet werden.

Vdclink-Parameter über das System lesen.

Schließen Sie die Schalter S1 und S3 und öffnen Sie den Schalter S2. Zu diesem Zeitpunkt wird Rp parallel zu (R1 R3 R4) geschaltet und dann in Reihe mit Rn geschaltet, um eine Schleife zu bilden, gemäß dem aktuellen Gesetz von Kirchhoff.

Schließen Sie die Schalter S2 und S3 und öffnen Sie den Schalter S1. Zu diesem Zeitpunkt wird RN parallel zu (R2 R3 R4) geschaltet und dann in Reihe mit RP geschaltet, um eine Schleife zu bilden, gemäß dem aktuellen Gesetz von Kirchhoff.

Daher können die Werte der Erdungsisolationswiderstände Rp und Rn berechnet werden, indem die Öffnungs- und Schließsequenz der oben genannten drei Schalter angepasst wird.

Halbleiterrelais SSR zur Isolationserkennung

Als Halbleiterbauelement bietet das Halbleiterrelais SSR die Vorteile einer geringen Größe, keiner Störung durch Magnetfelder, eines geringen Antriebssignals, keiner Kontaktvibration, keiner mechanischen Alterung, einer hohen Zuverlässigkeit usw. Es wird häufig auf dem Sicherheitsmarkt eingesetzt, z Passiv-Infrarot-Erkennung, Türschloss, Alarmtafeln, Tür- und Fenstersensoren usw. Und intelligente Zählerüberwachung, einschließlich Wirkleistung, Blindleistung, Aufgabenumschaltung, Alarmausgang, Ausführungslaufwerk, Stromverbrauchsgrenze usw. Es ist auch für hohe Zwecke geeignet -Spannungsisolationserkennung, Abtastung und Spannungsausgleich als elektronischer Schalter.

Als Teil der Halbleiterrelais-Produktserie beträgt die Arbeitsspannung 400–800 V, die Primärseite verwendet ein Optokoppler-Ansteuersignal von 2–5 mA und die Sekundärseite verwendet einen Anti-Serien-MOSFET. Es können sowohl Wechsel- als auch Gleichstromlasten verwendet werden, und die Isolationsfestigkeit beträgt 3750–5000 V, um eine gute Spannung zu erreichen. Sekundäre Testisolierung.