内蒙古十一选五任六 内蒙古十一选五开 内蒙古十一选五中奖号码的真实规律 内蒙古十一选五前三值走势图带连线 内蒙古十一选五一定牛走势图 内蒙古十一选五的走势图百度百度贴吧 内蒙古十一选五开奖结果走势图 体彩内蒙古十一选五 内蒙古十一选五遗漏一定牛 内蒙古十一选五前三值走势图 内蒙古十一选五基本走势图百度彩票 内蒙古十一选五走势图表 内蒙古十一选五任三遗漏号 内蒙古十一选五开奖走势图 内蒙古十一选五预测号码今天
2019中国智能制造发展论坛 菲尼克斯电气Radioline无线系统
能效管理

探讨逆变器中高频漏电的处理

  2019年01月09日  

——浙江巨磁智能?#38469;?#20844;司 曹宏达

前言

  近年来,分?#38469;?#36870;变器?#20013;?#28779;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?#30740;?#21183;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。

  图 1

  图 2

  【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?#34892;?#30340;漏电回路。

  图 3

  图 4

  【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?#29616;亍?/FONT>

  图 5

  高频漏电的处理及保护与否?

  (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?#25104;?#22791;防止火灾的保护。通常保护阈值设定为300mA,设备功?#24335;?#22823;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?#21040;?#22823;,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?#20808;酰?#19981;足以引发火灾。且这些高次谐波可以通过?#24067;?#30340;方式将其去除掉。对高频容性漏电的定位存在一定争议。

  图 6

  ?#28909;?#23545;这些高频容性漏电的保护目的不是十分明确,那是否有类?#39057;?#31995;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。

  图 7

  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?#19979;?#22120;发出错误的断电信号,对煤矿安全生产造成了?#29616;?#30340;事故隐患。

  加入变频器导致煤矿漏电保护系统误判的原因主要有以下2点:

  ① 变频器内部产生高次谐波引发漏电电流:

  变频器整流过?#35752;?#20135;生的矩形方波和逆变过?#35752;?#32463;PWM调制形成的脉冲方波除了含有基波外都?#36141;?#26377;高次谐波 ,这样输出线路中也就含有基波和高次谐波,由于井下电缆对地电容的存在,且电机机壳之间、绕组对地之间还有寄生电容,以及机器内部本身有Y电容。高次谐波会在电容上产生电流,即?#38408;?#30005;流,从而使得煤矿漏电保护器系统误判,发出断电信号;

  图 8

  ② 高频干扰:

  变频器中的高频、高脉冲比常规信号还要高,监测点很难分辨这是干扰信号还是正常信号,这?#26234;?#20917;下,系统很难保证检测值的可靠性,从而导?#24405;?#25511;系统的误判动作。并且干扰导致的系统检测与实际保护目标点相比,既会出?#21046;?#39640;,?#19981;?#20986;?#21046;?#20302;。对后端的保护,轻者,频繁保护影响系统的正常运行。重者,在该保护的情况不保护,对生产设备造成损坏,存在重大事故隐患。高频干扰总结为EMC电磁干扰的问题。

  关于EMC与漏电流之间的关系,笔者会在后续的文章中?#24471;鰲?/FONT>

  由变频器自己产生的高次谐波,对整个矿井系统产生的不?#21152;?#21709;,可以通过?#24067;?#30340;方式处理。如: 安装输出滤波器、电抗器限制、变压器隔离等方法。

  另外,设备的接地与否,以及绝缘阻抗值的检测也越来越显得重要,它能监控设备对地阻抗的实时值,能反应设备在长时间工作后有无泄漏电流等问题。

  ?#24067;?#20462;正法:

  图 9

  软件修正改法:

  在经过一系列的?#24067;?#22788;理过后,高次谐波漏电会被去除大部分,但仍然会留下一小部分。而且会趋向于?#20132;?#23545;于此时的?#20132;?#28431;电,一般采取提高变频器保护阈值的方法来操作。每个矿井的环境有所不同,所以这个阈值的选择也需要分别调试。

  (2) 在专门处理漏电检测的低压电器行业,对于高频容性漏电又是怎样进行保护的呢?

  笔者收集了相关信息,从漏保使用的各处客户现场端了解到,早期在给变频器选用漏保的时候经常会出现机器运行时跳闸的现象。在考虑到变频器工况的特殊性之后,再给变频器选择漏保时大家?#20960;?#20542;向于选择带漏电保护可调功能的漏保装置。原因是机器在运行时本身就带有高频容性漏电,行?#30340;?#25226;它称作假漏电。叫它假漏电的原因是它不是漏保真正要保护的对象。其危害?#36234;?#23567;,它的存在影响到了人体安全保护及火灾漏电保护的准确性。

  图 10

  所以在我们经常能见到很多漏保上会有可调节漏电保护阈值的功能。

  具体调节厂家需根据自身变频器系统既定存在的漏电大小,结合总保护阈值的大小做一定比例分配。一般采取的比例为:

  保护阈值(IΔn)=真实漏电流(0.7*IΔn)+高频容性漏电(0.3*IΔn);

  要求高频容性漏电部分占比不高于保护阈值的30%,不然会导致整个系统频繁报警无法正常工作。

  回归到光伏逆变器中漏电流的检测方式:

  光伏逆变器的高频容性漏电产生原因和矿井变频器类似。两者的实时漏电流值都会受寄生电容及自己本身的电压变化影响。考虑到安规,逆变器的功率段越大,所需要用到的吸收电容总容值就越大。在提高了抗电网电压冲击和EMC抗扰度能力的同时,?#24067;?#25509;增加了高频容性漏电。对于高次谐波等高频漏电的处理方式一般采用电抗器等方式滤除。

  逆变器内部对漏电流的处理方式?#21046;?#36719;件处理?#25512;布?#22788;理。

  【主软件处理】:

  (对于偏软件处理的漏电检测也分两种方案)

  ① 对所采集到的所有漏电成分都进行累加计算。

  但该方案存在一定缺陷:很难完整地采集到所有漏电流信号;同时由于高频容性漏电的存在,它会对逆变器突变漏电保护?#32479;中?#28431;电保护的准确性造成很大的影响。

  举例:

  一台较大功率的逆变器在现场工作时,由于其前端连接的组件数量较多,整机运行起来后,其产生的高频容性漏电基础值就已经很大了。而且现场的影响因素不定,其基础漏电由无数个大小时间各不相同的谐波组成。这时候任何一点现场变化都会放大漏电检测的真实输出,且极大可能触发突变漏电。这里的变化包括,环境?#29575;?#24230;,线缆风摆,逆变器内部的电压变化以及电磁干扰等。

  这时,我们再来反观IEC62109中的检测要求。测试模型中其实并没有检测高频容性漏电的要求。有的则是在高频容性漏电的基础上突加阻性漏电,以检验这时候突变漏电的可靠性。

  图 11

  为了?#24471;?#36870;变器中容?#32536;?#21152;阻性这一测试要求,这里引入汽车漏电保护的要求

  举例IEC62752汽车漏电保护。漏电流检测的项目中有一项要求是在正常检测工频50Hz漏电流基础上,叠加1KHz波形。标准中就明确注明了叠加1KHz的目的:模拟运行中的各种干扰工况。要求测试中系统的保护阈值以50Hz为基准,但不能受1KHz波形的干扰。法规同样认可你可以提前滤除高频的干扰再做检测判断。

  图 12

  图 13

  两个测?#21592;?#20934;和验证方式相比就不难发现,高频部分?#38469;?#20316;为影响真实漏电检测的干扰量。

  ② 对采集到的漏电软件滤除所有高频部分,只保留下低频至直流的漏电。

  这种方式的好处在于,系?#25345;?#23545;认为要保护的漏电进行保护,不受高频部分的影响。它对真实漏电报警的准确率会大大提升。但缺点同样明显,以软件来区分真实漏电和高频漏电的算法困难度较高,还要占据大量的运算量。

  【主?#24067;?#22788;理】:

  光伏逆变器通过自身?#24067;?#28388;除大部分高频干扰漏电。但光靠?#24067;?#26080;法完全去除干净,此时传感器通过自身内部集成的低通滤波,把检测到的信号再一次滤除。将真正需要关注的漏电流以主体?#38382;?#20307;现出来。

  仿真验证测试如下:

  针对逆变器内部剩余存在的高频漏电,通过调节低通滤波可以将其控?#39057;?#21512;理位置。

  图 14

  客户端实际应用:

  图 15

  Magtron 基于市场实时的最新需求,不断升级完善。针对主流逆变器单机功率不断上升的行情。匹配大功率机器更大量程,更低功?#27169;?#21450;更高稳定度。Magtron致力于解决工业类,电动汽?#36947;?#31561;各项漏电问题,为各行业电力设备保驾护航。

标签:逆变器 巨磁智能我要反馈
最?#29575;?#39057;
万可大功率PCB接线端子,成就不凡性能   
万可新品Pro 2,探索电源无限潜力   
2019大中华区Realize LIVE用户大会
使用福禄克振动诊断工具
携?#27490;?#36194;,心联魏来
施耐德电气卡车巡展
专题报道
致过去 ?#27425;?#26469;
致过去  ?#27425;?#26469; 在我们身边,?#34892;?#22810;人,他们的故事、经历……值得我们珍藏和回味;他们的奋斗、坚持、感动、骄傲……值得我们铭记和见证。施耐德电气特别制作了用?#20302;?#21644;文字呈现一个个鲜活的人物故事
企业通讯
魏德米勒智慧方案,点亮灵感
魏德米勒智慧方案,点亮灵感

OMNIMATE? 为您设备上的每个接口提供可靠的解决方案——符合标准,同时具有高度创新性。采用 PUSH IN 直插式

2019 施耐德电气工业自动化卡车巡展邀请函
2019 施耐德电气工业自动化卡车巡展邀请函

2019年 ?#25353;?#25720;智慧未来,开启数字征程 - 2019施耐德电气工业自动化卡车巡展”即将启行。届时,施耐德电气精心打造的

在线会议
内蒙古十一选五当天开奖结果
内蒙古十一选五任六 内蒙古十一选五开 内蒙古十一选五中奖号码的真实规律 内蒙古十一选五前三值走势图带连线 内蒙古十一选五一定牛走势图 内蒙古十一选五的走势图百度百度贴吧 内蒙古十一选五开奖结果走势图 体彩内蒙古十一选五 内蒙古十一选五遗漏一定牛 内蒙古十一选五前三值走势图 内蒙古十一选五基本走势图百度彩票 内蒙古十一选五走势图表 内蒙古十一选五任三遗漏号 内蒙古十一选五开奖走势图 内蒙古十一选五预测号码今天