一种光伏逆变器漏电流检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光伏逆变器漏电流检测装置，是基于磁通门技术的漏电流检测方法，由一个专门的电路驱动可饱和电感传感元件，使其循环工作在磁滞回线上，然后利用这种磁效应检测漏电流。本发明专利技术能够精确地检测光伏逆变器中交直流漏电流，且实现方便简单，并能够降低成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种光伏逆变器漏电流检测装置，是基于磁通门技术的漏电流检测方法，由一个专门的电路驱动可饱和电感传感元件，使其循环工作在磁滞回线上，然后利用这种磁效应检测漏电流。本专利技术能够精确地检测光伏逆变器中交直流漏电流，且实现方便简单，并能够降低成本。【专利说明】一种光伏逆变器漏电流检测装置
本专利技术涉及光伏逆变器领域，具体说是一种基于磁通门技术的光伏逆变器漏电流检测装置，用于光伏逆变器等需要检测毫安级交直流电流的场合。
技术介绍
无隔离型光伏逆变器在提高整个系统的效率的同时，也带来了漏电流的问题。漏电流会造成电磁干扰，电网电流失真以及系统额外的损耗。为了减少漏电流带来的负面影响，就要把电路的漏电流限制在安全的范围内。在VDE0126-1-1，2006-02标准中，不同的漏电流大小需要在相应的时间内断开逆变器和电网的连接。当前，漏电流保护装置已经在各个不同场合得到广泛应用，现有的漏电流保护装置主要由差分转换器、后续处理电路以及机械结构等三部分组成。其中，用于检测漏电流的部分包括一个圆形或矩形的磁芯，磁芯上绕有数百匝的细铜线，用一个金属屏蔽层将磁芯及铜线覆盖住，以避免外界磁场干扰。所有的电流母线从磁芯中穿过。在不存在漏电流的情况下，穿过磁芯的所有电流的矢量和为零，那么基于安培环路定理可知，此时磁芯中不存在磁通量；如果存在漏电流，那么电流矢量和将不为零，同时，漏电流将导致磁芯中出现可变磁通量；进一步地，该可变磁通量将导致线圈中出现感应电动势。后续处理电路对线圈中的感应电动势进行处理和分析，如果分析结果显示当前的漏电流大于预先设定的阈值，则通过激活机械装置来切断电源，以执行保护功能。这种装置一般要在环形磁芯上留一个气隙，用来装传感器，比如感应磁场的霍尔传感器等。利用霍尔片感应磁场强度的变化，输出相应的霍尔电压。这给加工磁环带来一定的难度，同时昂贵的霍尔传感器增加了漏电流保护装置的成本。考虑到漏电流通常比较小，因此磁芯需要采用昂贵的坡莫合金材料制成。这是因为坡莫合金的相对磁导率较大，会使得线圈的感应电动势增大，便于处理和分析，否则，如果感应电动势过小的话，后续会很难处理。另外，如果要检测的漏电流较大，那么磁芯需要较大的截面，以避免出现磁通饱和现象，影响检测的正常进行；但是如果漏电流非常的大，那么就需要磁通的截面非常大，相应地，就会导致装置的体积非常大。可见，现有检测方式虽然能检测出一定范围内的漏电流，但是，由于需要使用坡莫合金等材料，而且需要增大磁芯面积或者专门设置用于检测较大漏电流的设备，因此，增加了实现的复杂度和实现成本。而且，由于只有交流电才能在线圈中产生感应电动势，因此现有检测方式不适用于检测直流漏电流。现有检测方式也不适用于检测具有较高频率的较大的漏电流，因为具有较高频率的较大漏电流会导致线圈中出现涡流，进而导致检测结果不准确。
技术实现思路
本专利技术主要目的在于提供一种光伏逆变器漏电流检测装置。该装置能够实现对交、直流漏电流的检测，具有较好的线性度，且实现起来简单方便，并能够降低成本。为解决上述问题提出以下解决方案:一种光伏逆变器漏电流检测装置，由传感元件部分、后续处理电路部分、方形固定支架、控制板电路、连接接口、光伏逆变器输出线构成，其中:传感元件由细铜线绕制在环形磁芯材料上形成电感线圈而成，包括两个绕组(2)即匝数较小的绕组M02-M04(7)、匝数较多的绕组M01-M03(8);后续处理电路包含恒流源电路(9)、方波激励电路(10)、滤波偏置电路(11)。进一步地:匝数较少的绕组M02_M04(7)和恒流源电路(9)结合，用于检验模块能否正常工作；匝数较多的绕组M01-M03(8)和方波激励电路(10)结合，用于驱动可饱和电感循环工作在磁滞回线上。进一步地，所述环形磁芯⑴用于加强由光伏逆变器输出线(5)中的漏电流I P和两组绕组(2)中电流所引起的磁场的磁感应强度，环形磁芯一般由微晶，非晶，坡莫合金等铁磁材料制作的。进一步地，所述滤波偏置电路(11)用于将MOl输出电压信号经过滤波偏置处理后输出电压Vm，从而确定当前漏电流的大小。进一步地,所述电感线圈在零磁通附近电感较大,在饱和时电感较小，并且电感由饱和到不饱和可突变。进一步地，所述连接接口用于和光伏逆变器控制板和辅助电源电路连接。进一步地，所述方形固定支架用来固定电感线圈并便于和后续电路模块进行连接。进一步地，所述光伏逆变器输出线从环形磁芯中穿过。本专利技术是基于磁通门技术的漏电流检测方法。磁通门技术检测的基本原理是漏电流产生的磁场由一个特殊的传感元件检测，而这个传感元件将由一个专门的电路驱动，使其循环工作在磁滞回线上，然后利用这种磁效应检测漏电流。具体应用在专利技术中的原理是利用一个可饱和电感作为传感元件，而这个可饱和电感将由一个专门的电路驱动，使其循环工作在磁滞回线上。可饱和电感的磁饱和程度受驱动电路和漏电流的共同影响。当没有漏电流时，在方波激励电压作用下的可饱和电感电流波形如图1所示。当漏电流不为零时，漏电流产生的磁场将影响可饱和电感在方波激励电压作用下的电流波形，电流波形如图2所示。将上述电流波形转化为电压波形，经过滤波处理即可得到均值电压，而这个电压值和漏电流的大小存在线性关系，从而可以由电压值推导出漏电流的大小。相比于现有漏电流检测技术，本专利技术所述方案具有以下优势:1.本专利技术检测漏电流的方法是基于磁通门技术的。采用磁通门技术，有如下优点:低失调和失调漂移，因为磁芯是在整个磁滞回线上循环工作的；相比霍尔传感器，其更能在小电流上体现优势；有较强的过电流恢复能力；相比其它技术，其有更高的灵敏度；很大的动态范围；闻带宽；低温漂等。2.本专利技术所述的方案中，传感元件只需要一个可饱和的电感。可饱和的电感在零磁通附近电感较大，在饱和时电感较小，并且电感由饱和到不饱和可突变。相比价格昂贵的霍尔传感器，本方案降低了实现成本。3.本专利技术所述的方案中，考虑到本装置批量生产时产品合格检查的方便，专门设计了检验模块，即匝数较少的绕组和恒流源电路的组合。4.本专利技术所述的方案中，电感线圈的制作相比其它的传感元件简单。磁芯采用的是环形磁芯。对制造商来说，环形磁芯是最经济的，在于其可比的各种磁芯中，它的花费是最低的。磁芯的材料一般由微晶，非晶，坡莫合金等铁磁材料制作的，所以可饱和电感一般都具有很高的起始磁导率和很高的饱和磁感应强度。电感线圈一般采用细铜线绕制而成，包括两个绕组，一个绕组的匝数较少，另一个绕组的匝数较多。5.本专利技术所述方案中，可以检测光伏逆变器的毫安级别的交直流漏电流。检测漏电流的范围可以根据实际需要进行电路调节，比如根据A/D 口的采集电压范围，设计不同的漏电流和输出电压的比例关系，从而达到不同的检测精度。检测漏电流的频率范围也可以根据需要进行电路调节，频率范围主要和电感线圈以及通过电感线圈电流的电路有关。本专利技术能应用在光伏逆变器漏电流检测中，既能检测微弱的直流漏电流，又能检测工频及工频谐波的交流漏电流。【专利附图】【附图说明】图1为没有漏电流时可饱和电感在方波激励电压作用下的电流波形图；图2为有漏电流时可饱和电感在方波激励电压作用下的电流波形图；图3为本专利技术光伏逆变器漏电流检测装置结构示意图；图4为本专利技术光伏逆变器漏电流检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏逆变器漏电流检测装置，由传感元件部分、后续处理电路部分、方形固定支架、控制板电路、连接接口、光伏逆变器输出线构成，其特征在于：传感元件由细铜线绕制在环形磁芯材料上形成电感线圈而成，包括两个绕组(2)即匝数较小的绕组MO2‑MO4(7)、匝数较多的绕组MO1‑MO3(8)；后续处理电路包含恒流源电路(9)、方波激励电路(10)、滤波偏置电路(11)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭刚，
申请(专利权)人：武汉金天新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42