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    154期特码资料:探讨逆变器中高频漏电的处理

    六彩今晚特码资料 www.jajea.tw 作者:煤矿安全网 来源:煤矿安全网 发布时间:2019-01-18

    探讨逆变器中高频漏电的处理

    Discussion on the treatment of high frequency?residual current?in inverter

    (浙江巨磁智能技术公司 曹宏达)

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    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。

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    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。

    ?1

    ?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,则不会形成有效的漏电回路。

    ?3

    ?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EMIY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。

    ?

    ?5

    高频漏电的处理及?;?/span>与否?

    ?

    1)要了解逆变器中高频漏电是否需要?;?,首先要知道漏电?;さ哪康氖鞘裁??

    一般对漏电流的几种?;つ康模?/span>

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

    其二为系统设备防止火灾的?;?。通常?;ゃ兄瞪瓒ㄎ?/span>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?;と颂?a class="insidelink" href="//www.jajea.tw" target="_blank" title="煤矿安全网">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。

    ?6

    既然对这些高频容性漏电的?;つ康牟皇鞘置魅?,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。

    C:\Users\Administrator\Desktop\新软文2篇\容性漏电\图片\timg.jpg

    ?7

    矿井变频器由于其特殊的结构,早期经?;嵋?a class="insidelink" href="//www.jajea.tw" target="_blank" title="煤矿 中国煤矿安全网">煤矿漏电?;は低匙龀鑫笈?,导致在正常的生产情况下,漏电?;は低诚蚨下菲鞣⒊龃砦蟮亩系缧藕?,对煤矿安全生产造成了严重的事故隐患。

    加入变频器导致煤矿漏电?;は低澄笈械脑蛑饕幸韵?/span>2点:

    ???变频器内部产生高次谐波引发漏电电流:

    变频器整流过程中产生的矩形方波和逆变过程中经PWM调制形成的脉冲方波除了含有基波外都还含有高次谐波 ,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,即零序电流,从而使得煤矿漏电?;て飨低澄笈?,发出断电信号;?

    ?8

    ???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,这种情况下,系统很难保证检测值的可靠性,从而导致监控系统的误判动作。并且干扰导致的系统检测与实际?;つ勘甑阆啾?,既会出现偏高,也会出现偏低。对后端的?;?,轻者,频繁?;び跋煜低车恼T诵?。重者,在该?;さ那榭霾槐;?,对生产设备造成损坏,存在重大事故隐患。高频干扰总结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说明。

    ?

    由变频器自己产生的高次谐波,对整个矿井系统产生的不良影响,可以通过硬件的方式处理。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。

    。

    硬件修正法:

    ?9

    软件修正改法

    在经过一系列的硬件处理过后,高次谐波漏电会被去除大部分,但仍然会留下一小部分。而且会趋向于平滑。对于此时的平滑漏电,一般采取提高变频器?;ゃ兄档姆椒ɡ床僮?。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怎样进行?;さ哪??

    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?;岢鱿只髟诵惺碧⒌南窒?。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都更倾向于选择带漏电?;た傻鞴δ艿穆┍W爸?。原因是机器在运行时本身就带有高频容性漏电,行业内把它称作假漏电。叫它假漏电的原因是它不是漏保真正要?;さ亩韵?。其危害性较小,它的存在影响到了人体安全?;ぜ盎鹪致┑绫;さ淖既沸?。??????????????

    ????????????????????????????????10

    所以在我们经常能见到很多漏保上会有可调节漏电?;ゃ兄档墓δ?。

    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?;ゃ兄档拇笮∽鲆欢ū壤峙?。一般采取的比例为:

    ?

    ?;ゃ兄担?/span>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?;ゃ兄档?/span>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:


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