專利名稱：一種漏電流檢測保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種保護(hù)電路，特別是一種屬于光伏并網(wǎng)逆變器技術(shù)領(lǐng)域的漏電流檢測保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
近年來人們對能源的需求越來越大，對節(jié)能的要求也越來越高。太陽能作為一種清潔的可再生能源有著廣闊的應(yīng)用前景，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)將會成為一種趨勢。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中常采用帶工頻或高頻變壓器的隔離型光伏并網(wǎng)逆變器，這樣確保了電網(wǎng)和光伏系統(tǒng)之間的電氣隔離，從而提高人身保護(hù)并避免了光伏系統(tǒng)和地之間的漏電流。然而，若采用工頻變壓，其體積大、笨重且價格昂貴；若采用高頻變壓器，功率變換電路將被分成數(shù)級，使得控制復(fù)雜化，同時降低了系統(tǒng)的效率。為了克服上述有變壓器的隔離型并網(wǎng)系統(tǒng)的不足，需研究無變壓器的非隔離型逆變器拓?fù)洹o變壓器的光伏并網(wǎng)逆變器的一個突出優(yōu)點是能夠提高整體系統(tǒng)的效率。這對于發(fā)電成本較高的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)來說具有很大的吸引力，因此目前小功率逆變器絕大多數(shù)都是采無變壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，然而在無變壓器的非隔離型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，電網(wǎng)和光伏陣列之間存在直接的電氣連接，由于光伏陣列和地之間存在寄生電容，從而形成了由寄生電容、濾波元件和電網(wǎng)阻抗組成的共模諧振回路。而寄生電容上變化的共模電壓則能夠激勵這個諧振回路從而產(chǎn)生相應(yīng)的共模漏電流，即漏電流。由于光伏電池的面積較大，對地的寄生電容值在雨天或潮濕的環(huán)境下達(dá)到200nF/kpw，產(chǎn)生的共模電流將可能超過所允許的范圍。研究表明為了抑制漏電流，可以考慮改進(jìn)并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或采用適當(dāng)?shù)恼{(diào)整策略。現(xiàn)有漏電流檢測裝置主要由差分電流轉(zhuǎn)換器、后續(xù)處理電路以及機械結(jié)構(gòu)等三部分組成。其中，用于檢測漏電流的部分為差分電流轉(zhuǎn)換器，包括一個圓形或矩形的磁芯，磁芯上饒有數(shù)百匝的細(xì)銅線；所有的電流母線排從磁芯中間穿過。在不存在漏電流的情況下，穿過磁芯的所有電流矢量和為零，那么基于安培環(huán)路定理可知，此時磁芯中不存在磁通量；如果存在漏電流，那么電流矢量和將不為零，同時，漏電流將導(dǎo)致磁芯中出現(xiàn)可變磁通量；進(jìn)一步地，該可變磁通量將導(dǎo)致線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電動勢。后續(xù)處理電路對線圈中的感應(yīng)電動勢進(jìn)行處理和分析，如果分析結(jié)果顯示當(dāng)前的漏電流大于預(yù)先設(shè)定的閾值，則通過觸發(fā)機械結(jié)構(gòu)來切斷電源，以執(zhí)行保護(hù)功能。考慮到漏電流通常較小，因此磁芯采用成本較高的坡莫合金，這是因為坡莫合金的相對磁導(dǎo)率較大，會使得線圈中的感應(yīng)電動勢增大，便于處理和分析，否則，如果感應(yīng)電動勢過小的話，后續(xù)會很難進(jìn)行處理?？梢?，現(xiàn)有檢測方法雖然能夠檢測出一定范圍內(nèi)的漏電流，但是，由于需要使用坡莫合金磁性材料，或者采用市場上專門用于光伏行業(yè)的漏電流檢測模塊，從而增加實現(xiàn)的復(fù)雜度和成本。而且，由于只有交流電才能在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，因此，現(xiàn)有檢測方法不適用與檢測直流漏電流。再有，現(xiàn)有檢測方式也不應(yīng)用與檢測具有較高頻率的較大漏電流，因此具有較高頻率的較大漏電流會導(dǎo)致線圈中出現(xiàn)渦流，進(jìn)而導(dǎo)致檢測結(jié)果不準(zhǔn)確。
發(fā)明內(nèi)容[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種實時監(jiān)測漏電流、檢測精度高、若漏電流超過預(yù)設(shè)值時能快速將逆變器切離電網(wǎng)的一種漏電流檢測電路。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種漏電流檢測保護(hù)電路，其特征是包括磁芯、傳感電路、濾波和放大電路、偏置電路和檢測電路，所述傳感電路包括自激震蕩電路、采樣電路，所述自激震蕩電路檢測磁場的磁感應(yīng)強度，所述采樣電路將感應(yīng)電流信號轉(zhuǎn)化成電壓信號，所述自激震蕩電路和采樣電路相連接，所述濾波和放大電路過濾電壓信號中高頻成分并進(jìn)行信號放大，所述偏置電路收集放大的信號并進(jìn)行絕對值取正，所述檢測電路處理采集到的數(shù)據(jù)并判斷是否達(dá)到保護(hù)閾值，所述傳感電路與磁芯相連接，所述濾波和放大電路與傳感電路相連接，所述偏置電路與傳感電路和濾波和放大電路相連接，所述檢測電路與濾波和放大電路相連接。作為一種改進(jìn)，還包括有逆變器并網(wǎng)端的L、N線，逆變器并網(wǎng)端的L、N線從磁芯中穿過。作為一種改進(jìn)，所述磁芯為圓形且采用鐵氧體材料。作為一種改進(jìn)，所述濾波和放大電路設(shè)置有兩級低通濾波器。本實用新型能夠?qū)Σ煌l率、不同大小的漏電流進(jìn)行抑制和消除，工作范圍廣，受環(huán)境影響較小，適用于無變壓器光伏系統(tǒng)，采樣精度高，性能穩(wěn)定，并能夠降低成本。

圖1為本實用新型一種漏電流檢測保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種漏電流檢測保護(hù)電路的具體實施方式
，包括磁芯1、傳感電路2、濾波和放大電路3、偏置電路4和檢測電路5，所述傳感電路2包括自激震蕩電路、采樣電路，所述自激震蕩電路檢測磁場的磁感應(yīng)強度，所述采樣電路將感應(yīng)電流信號轉(zhuǎn)化成電壓信號，所述自激震蕩電路和采樣電路相連接，所述濾波和放大電路3過濾電壓信號中高頻成分并進(jìn)行信號放大，漏電流成分包括直流量和交流量，其中交流量基波為50Hz并含有高頻成分，因此采用巴特沃茲濾波器來濾除傳感組合輸出的高頻分份，同時進(jìn)行信號放大便于檢測電路采集所述偏置電路4收集放大的信號進(jìn)行絕對值取正，以方便檢測電路5中的cpu讀取所述檢測電路5處理采集到的數(shù)據(jù)并判斷是否達(dá)到保護(hù)閾值，所述傳感電路2與磁芯相連接，所述濾波和放大電路3與傳感電路2相連接，所述偏置電路與傳感電路2和濾波和放大電路3相連接，所述檢測電路5與濾波和放大電路3相連接。本實用新型采用以上結(jié)構(gòu)后，包括以下優(yōu)勢I)磁芯I的截面無需做得很大，制作磁芯的材料為鐵材料，因此不但可以縮小整個漏電流檢測保護(hù)電路的體積，而且降低了使用成本；2)只需要一個傳感電路，即可檢測從30mA到300mA范圍內(nèi)的漏電流，擴大了漏電流的檢測范圍；3)檢測很大帶寬范圍內(nèi)的漏電流，從直流到高頻交流，也就是說，實用新型所述方案不但可以檢測交流量，而且可以檢測直流量，而且不會產(chǎn)生渦流，所以不受漏電流頻率大小的影響。[0015]作為一種改進(jìn)的具體實施方式
，還包括有逆變器并網(wǎng)端的L、N線，逆變器并網(wǎng)端的L、N線從磁芯I中穿過。作為一種改進(jìn)的具體實施方式
，所述磁芯I為圓形且采用鐵氧體材料。磁芯I材料采用鐵氧體材料，形狀為圓形，將銅線繞在磁芯上，繞好后的磁環(huán)通過環(huán)氧樹脂固定到塑料托架上，將引線抽頭作為托架支腳，采用焊接方式，將托架與線路板連接上磁芯I用于加強由L/N線中的漏電流所引起的磁場的磁感應(yīng)強度.由于漏電流中不僅含有直流量，而且含有很高頻的交流量，傳感電路2可以直接感應(yīng)出磁場的磁感應(yīng)強度，而且均具有較小的體積以及可靠的性能。理論和試驗表明，通常情況下，圍繞在L/N線周圍的磁場非常弱，尤其是當(dāng)漏電流較小時，比如為30mA，磁感應(yīng)強度甚至比地球磁場還要小O. 5高斯，為此，本實例中，傳感電路2采用自激震蕩電路對磁通量進(jìn)行集中，即對磁感應(yīng)器強度進(jìn)行加強。由于鐵的相對磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于空氣的相對磁導(dǎo)率，約幾千倍左右，也就是說，采用鐵制磁芯可較好的加強磁感應(yīng)強度，因此，使用鐵作為磁芯I的制作材料足可以滿足需求。作為一種改進(jìn)的具體實施方式
，所述濾波和放大電路3設(shè)置有兩級低通濾波器，兩級低通濾波器濾波效果好。
權(quán)利要求1.一種漏電流檢測保護(hù)電路，其特征是包括磁芯(I)、傳感電路(2)、濾波和放大電路(3)、偏置電路(4)和檢測電路(5)，所述傳感電路(2)包括自激震蕩電路、采樣電路，所述自激震蕩電路檢測磁場的磁感應(yīng)強度，所述采樣電路將感應(yīng)電流信號轉(zhuǎn)化成電壓信號，所述自激震蕩電路和采樣電路相連接，所述濾波和放大電路(3 )過濾電壓信號中高頻成分并進(jìn)行信號放大，所述偏置電路(4)收集放大的信號并進(jìn)行絕對值取正，所述檢測電路(5)處理采集到的數(shù)據(jù)并判斷是否達(dá)到保護(hù)閾值，所述傳感電路(2)與磁芯(I)相連接，所述濾波和放大電路(3)與傳感電路(2)相連接，所述偏置電路與傳感電路(2)和濾波和放大電路(3)相連接，所述檢測電路(5)與濾波和放大電路(3)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種漏電流檢測保護(hù)電路，其特征是還包括有逆變器并網(wǎng)端的L、N線，所述逆變器并網(wǎng)端的L、N線從磁芯(I)中穿過。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種漏電流檢測保護(hù)電路，其特征是所述磁芯(I)為圓形且采用鐵氧體材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種漏電流檢測保護(hù)電路，其特征是所述濾波和放大電路(3)設(shè)置有兩級低通濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種漏電流檢測保護(hù)電路，其特征是濾波和放大電路(3)設(shè)置有兩級低通濾波器。
專利摘要本實用新型涉及一種漏電流檢測保護(hù)電路，包括磁芯、傳感電路、濾波和放大電路、偏置電路和檢測電路，傳感電路包括自激震蕩電路、采樣電路，傳感電路與磁芯相連接，濾波和放大電路與傳感電路相連接，所述偏置電路與傳感電路和濾波和放大電路相連接，檢測電路與濾波和放大電路相連接，本實用新型能夠?qū)Σ煌l率、不同大小的漏電流進(jìn)行抑制和消除，工作范圍廣，受環(huán)境影響較小，適用于無變壓器光伏系統(tǒng)，采樣精度高，性能穩(wěn)定，并能夠降低成本。
文檔編號G01R19/00GK202870229SQ20122051433
公開日2013年4月10日 申請日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者魏佰玲 申請人:浙江埃菲生能源科技有限公司