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探讨逆变器中高频漏电的处理

2019-01-09 08:26

前言

近年来，分布式逆变器持续火热，包括IGBT，SiC，GaN等核心材料的相对成熟，功率密度要求不断上升，逆变器的单机功率千瓦数也因此不断得以提高。占据市场主流的逆变器，功率已经从50~60KW过渡至70~80KW，单机功率上百千瓦的逆变器也已蓄势待发，随时准备走向市场。

单机功率的增大，对逆变器的整体设计变得十分严格。其中漏电检测就是非常核心的一块。它需要克服随功率增大而带来的：大量程、电磁干扰、不同的漏电模式等问题。这次来讨论其中之一的高频漏电。

逆变器常见对地漏电的几种类型

【非隔离型PV系统对地漏电】

由于输出侧直接接地，如有人触碰到输出端任何一条线，都会导致电流通过人体和大地形成漏电回路。

【隔离型PV系统对地漏电】

而加入隔离型变压器之后，一次和二次端都没有直接连接大地。这时候触碰输出端，则不会形成有效的漏电回路。

【高频对地漏电】

而重点关注的高频漏电，不受输出端是否加有隔离变压的影响，始终存于系统回路中。

其产生的原理：由于逆变器在高频切换时，部分输出电流会经由EMI Y电容流经PV 组件对大地的寄生电容后，再流回逆变器，因此只要由EMI的Y电容或PV 组件的寄生电容越大，所产生的高频对地漏电流也越大，而逆变器的输出电流被影响的程度，也就越严重。

（1）要了解逆变器中高频漏电是否需要保护，首先要知道漏电保护的目的是什么？

一般对漏电流的几种保护目的：

其一为对人体安全的保护，设定为短时间的突变，如30mA要在0.03S内完成报警保护。

其二为系统设备防止火灾的保护。通常保护阈值设定为300mA，设备功率较大的，阈值会随功率段的增大而增大。

其三为对直流6mA及以下漏电流的检测，其目的为检测对地绝缘阻抗值，通过检测对地电压的变化量来确认系统对地泄露电是否正常。

而高频容性漏电随着逆变器的运行实时存在，基础值较大，并且随工况的变化而缓慢变化，这显然不属于保护人体安全的突变漏电和绝缘检测。而从防火的角度来看，高频漏电更多是由时间很短的奇次谐波构成，其能量相对较弱，不足以引发火灾。且这些高次谐波可以通过硬件的方式将其去除掉。对高频容性漏电的定位存在一定争议。

既然对这些高频容性漏电的保护目的不是十分明确，那是否有类似的系统可供参考，他们又是怎么处理的？

矿井变频器在井下工作及漏电产生情况就与光伏逆变器类似。

矿井变频器由于其特殊的结构，早期经常会引起煤矿漏电保护系统做出误判，导致在正常的生产情况下，漏电保护系统向断路器发出错误的断电信号，对煤矿安全生产造成了严重的事故隐患。

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