[實用新型]一種漏電流檢測電路

有效

• 申請號: 201420470057.3
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN204044236U
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 朱國忠;萊姆·吳;張玉林;張俊
• 申請（專利權）人: 上海正泰電源系統有限公司
• 主分類號: G01R19/18
• 分類號: G01R19/18
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

技術領域

本實用新型應用于新能源并網發電技術領域，特別針對一種直流電壓轉化為交流電壓的電路。

背景技術

太陽能光伏并網發電系統是有效利用新能源的重要手段之一，在分布式發電系統中也占有很重要的地位。隨著各國政府對新能源利用的重視和鼓勵，這種發電方式在實際應用中越來越普遍。

光伏逆變器是太陽能光伏并網發電系統的重要組成部分，能否將太陽能電池板產生的直流電轉換成與電網幅值、相位完全一致的交流電。為了提高系統效率，越來越多的光伏并網逆變器采用非隔離設計，這樣電網與光伏陣列存在直接的電氣連接，而光伏陣列和地之間存在虛擬的寄生電容，因此形成了由寄生電容、濾波元件和電網阻抗組成的共模諧振回路。寄生電容上變化的共模電壓在這個共模諧振回路中就會產生相應的共模電流(即漏電流)。

光伏并網系統中的共模電流會帶來很多問題和危害，如引起并網電流的畸變、對其他設備產生電磁干擾等，更為嚴重的是會對人身安全構成重大威脅。因此一些國家對漏電流的要求進行了相關規定，如德國的VDE?0126-1-1標準規定，漏電流超過300mA時，光伏并網系統必須在0.3s內與電網斷開，因此安全、可靠的漏電流檢測技術已成為光伏并網逆變系統中必須要跨越的障礙。

為了避免對地共模電流對人身造成危害，一般采取兩種解決辦法：

一是增加(工頻或高頻)隔離變壓器。雖然接變壓器可以實現電壓調整和電氣隔離的作用，但也存在一些固有的缺點和不足，如工頻變壓器存在體積大、重量重、成本高以及安裝、運輸困難等；而高頻變壓器雖然體積小，結構簡單，但因采用多級結構使系統控制復雜，轉換效率低。

二是增加漏電流檢測單元(電路)，實時監測逆變器運行時產生的漏電流，一旦超過安全閥值逆變器立即停止工作，從而切斷漏電流。該檢測單元其本質上是一個電流傳感器，由于漏電流數值非常小(mA級別)，所以對傳感器靈敏度要求比較高，美國LEM和德國VAC公司均有相應的商用產品，但其價格昂貴；也有不少逆變器廠家采用基于自震蕩磁通門技術的方案，一般需要用到鈷基非晶磁環。實際應用中一般2～4股線同時穿過磁環，因而其孔徑不能太小，但自震蕩頻率與磁環體積成反比，這就限制了傳感器的檢測帶寬(相關法規要求漏電流檢測單元帶寬至少為2kHz)。為了解決這個問題可以減小磁環厚度，但由于材料特性，鈷基非晶難以切割，目前市場上合適的磁環型號比較少，其孔徑在15mm以下，不能滿足中、大功率逆變器的應用，且該電路輸出為模擬量，后端需要增加采樣電路并占用逆變器主控芯片(如DSP)資源來進行數據處理。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種新的漏電流檢測方案，使其能夠適應各種功率的逆變器。

為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是提供了一種漏電流檢測電路，其特征在于，包括采用高磁導率鐵氧體環形磁芯的變壓器，變壓器具有至少四個繞組，分別為激勵繞組一、激勵繞組二、電流校準繞組及繞組，繞組為穿過高磁導率鐵氧體環形磁芯的導體；

激勵繞組一的一端連接充磁單元，另一端一方面連接去磁單元，另一方面依次串聯開關一及電流采樣單元；

激勵繞組二的一端連接充磁單元，另一端一方面連接去磁單元，另一方面依次串聯開關二及電流采樣單元；

校準電流發生單元經由開關三與電流校準繞組形成回路；

漏電流I_k經繞組流入變壓器；

開關一及開關二在主控單元控制下交替導通，主控單元還連接電流采樣單元。

優選地，所述校準電流發生單元或采用電流源，或采用串聯的電壓源及電阻。

優選地，所述主控單元或采用微控制器，或采用驅動電路單元和脈寬信號處理單元，由該驅動電路單元驅動所述開關一及所述開關二，同時，由該驅動電路單元通過所述電流采樣單元檢測電流；脈寬信號處理單元連接驅動電路單元。

優選地，所述脈寬信號處理單元或為比較電路，或為串聯的高速脈沖計數及數模轉換電路。

優選地，所述充磁單元為電壓源V_CC。

優選地，所述去磁單元或為電壓源V_DD，或為接地的電容C₁。

優選地，所述電流采樣單元為接地的電阻。

針對光伏逆變器，本實用新型提出一種新的漏電流檢測方案，該方案采用鐵氧體磁環替代鈷基非晶磁環。由于鐵氧體尺寸豐富且便于切割，可以在增大孔徑情況下滿足檢測帶寬的要求。同時本方案采用MCU作為測量、控制單元，可以方便地對數據進行后處理，如計算有效值、滑動平均值等，必要時可以直接通過MCU切斷逆變器運行。