常見的無(wú)源接地的電橋法的基本原理是在直流正、負(fù)端與地直接介入一系列電阻，通過(guò)電子開關(guān)或繼電器切換接入電阻大小，測(cè)量不同接入電阻下正負(fù)端對(duì)地的絕緣電阻。

開關(guān)K斷開時(shí)，得到下列方程：

開關(guān)K閉合時(shí)，同理得到另一個(gè)方程：

兩個(gè)方程可以求解得到Rp、Rn。但是當(dāng)Rp=Rn時(shí)，方程組無(wú)解。這里介紹一種改進(jìn)的電橋，采用直流電壓注入法。

考慮到在注入信號(hào)的情況下：

（1）有直流系統(tǒng)的電流流入信號(hào)產(chǎn)生電路而干擾信號(hào)產(chǎn)生電路的正常工作，影響絕緣電阻的計(jì)算精度。

（2）直流注入信號(hào)產(chǎn)生電路選用拓?fù)浜?jiǎn)單且輸入輸出電器隔離的反激變換器，但是反激變換器功率場(chǎng)效應(yīng)管開通瞬間存在較大的電流尖峰，產(chǎn)生電磁干擾，增加開關(guān)管的電流盈利，輸出紋波電壓較大。而且采用峰值電流控制方法時(shí)，可能導(dǎo)致開關(guān)管誤動(dòng)。

鑒于以上原因，可以只在電池開路情況下注入直流信號(hào)。高壓直流信號(hào)是在電池總電壓U過(guò)低或開路故障時(shí)，通過(guò)隔離變換器分別給正、負(fù)母線與地之間額外注入高壓（例如700V）使得絕緣電測(cè)電路在正負(fù)母線不帶電情況下也能計(jì)算絕緣電阻。

上圖中，虛線框內(nèi)為絕緣檢測(cè)的采樣電路和注入信號(hào)的產(chǎn)生裝置。R1-R4是采樣電阻，在前期開發(fā)實(shí)驗(yàn)中可以通過(guò)調(diào)整滑線變阻器阻值得到合適的采樣信號(hào)，并將選定的電阻值用于最終電路的計(jì)算。注入信號(hào)產(chǎn)生部分由單片機(jī)輸出PWM信號(hào)來(lái)控制場(chǎng)效應(yīng)管的通斷，在變壓器的副邊感應(yīng)出700V的高壓信號(hào)，在通過(guò)阻容濾波得到直流高壓信號(hào)。其中，變壓器采用輸入輸出隔離的反激變換器，輸出濾波只需要一個(gè)濾波電容，不需要電感（體積和重量都太大）。尤其在高壓輸出時(shí)，避免高壓電感和高持續(xù)流二極管。功率晶體管零點(diǎn)六開通，開通損耗小。而二極管零點(diǎn)六關(guān)斷，可以不考慮反響恢復(fù)。其中，R為已知阻值的限流電阻。下面分別看正負(fù)母線帶電、不帶電的情況。

帶電情況

此時(shí)信號(hào)產(chǎn)生電路不工作，則當(dāng)S1/S2閉合，電路等效如下。

對(duì)電阻R1、R2進(jìn)行電壓采樣，經(jīng)過(guò)換算可得到正負(fù)端對(duì)地絕緣電阻上的電壓Up、Un，兩者之和等于總電壓U。這里假設(shè)了在測(cè)量的很短時(shí)間內(nèi)，Up、Un看作是不變的。

當(dāng)S1閉合、S2斷開時(shí)，電路等效如下：

從電路可以得到如下方程

同理，在S1斷開、S2閉合時(shí)，可以得到如下方程

以上可以求解得到絕緣電阻。完成上述的額絕緣電阻檢測(cè)后，斷開S1、S2，關(guān)閉PWM信號(hào)，等待下一跳指令。

不帶電情況

當(dāng)S1閉合、S2斷開時(shí)，在正端注入PWM1信號(hào)，電路等效如下：

單片機(jī)注入PWM1信號(hào)后在R3產(chǎn)生高壓信號(hào)，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)不同工況來(lái)改變PWM的占空比調(diào)節(jié)。假設(shè)采樣電阻R3采樣的電壓為Ucc，由R1上采樣電壓換算得到的正對(duì)地絕緣電阻上的電壓為U1’，則可以得到下列方程，求解得到Rp。

當(dāng)S1斷開、S2閉合時(shí)，同理在負(fù)端注入PWM2信號(hào)，也可以得到對(duì)應(yīng)方程，求得Rn。最后，完成正負(fù)絕緣電阻的檢測(cè)計(jì)算之后，斷開S1/S2，關(guān)閉PWM信號(hào)，等待下一條指令。

參考

Active detection system of insulation resistance in electric vehicle

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