一种漏电流检测保护电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种漏电流检测保护电路，包括磁芯、传感电路、滤波和放大电路、偏置电路和检测电路，传感电路包括自激震荡电路、采样电路，传感电路与磁芯相连接，滤波和放大电路与传感电路相连接，所述偏置电路与传感电路和滤波和放大电路相连接，检测电路与滤波和放大电路相连接，本实用新型专利技术能够对不同频率、不同大小的漏电流进行抑制和消除，工作范围广，受环境影响较小，适用于无变压器光伏系统，采样精度高，性能稳定，并能够降低成本。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种保护电路，特别是一种属于光伏并网逆变器
的漏电流检测保护电路。
技术介绍
近年来人们对能源的需求越来越大，对节能的要求也越来越高。太阳能作为一种清洁的可再生能源有着广阔的应用前景，并网光伏系统将会成为一种趋势。光伏并网系统中常采用带工频或高频变压器的隔离型光伏并网逆变器，这样确保了电网和光伏系统之间的电气隔离，从而提高人身保护并避免了光伏系统和地之间的漏电流。然而，若采用工频变压，其体积大、笨重且价格昂贵；若采用高频变压器，功率变换电路将被分成数级，使得控制复杂化，同时降低了系统的效率。为了克服上述有变压器的隔离型并网系统的不足，需研究无变压器的非隔离型逆变器拓扑。无变压器的光伏并网逆变器的一个突出优点是能够提高整体系统的效率。这对于发电成本较高的光伏并网系统来说具有很大的吸引力，因此目前小功率逆变器绝大多数都是采无变压器拓扑结构，然而在无变压器的非隔离型光伏并网系统中，电网和光伏阵列之间存在直接的电气连接，由于光伏阵列和地之间存在寄生电容，从而形成了由寄生电容、滤波元件和电网阻抗组成的共模谐振回路。而寄生电容上变化的共模电压则能够激励这个谐振回路从而产生相应的共模漏电流，即漏电流。由于光伏电池的面积较大，对地的寄生电容值在雨天或潮湿的环境下达到200nF/kpw，产生的共模电流将可能超过所允许的范围。研究表明为了抑制漏电流，可以考虑改进并网逆变器的拓扑结构或采用适当的调整策略。现有漏电流检测装置主要由差分电流转换器、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为差分电流转换器，包括一个圆形或矩形的磁芯，磁芯上饶有数百匝的细铜线；所有的电流母线排从磁芯中间穿过。在不存在漏电流的情况下，穿过磁芯的所有电流矢量和为零，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，则通过触发机械结构来切断电源，以执行保护功能。考虑到漏电流通常较小，因此磁芯采用成本较高的坡莫合金，这是因为坡莫合金的相对磁导率较大，会使得线圈中的感应电动势增大，便于处理和分析，否则，如果感应电动势过小的话，后续会很难进行处理。可见，现有检测方法虽然能够检测出一定范围内的漏电流，但是，由于需要使用坡莫合金磁性材料，或者采用市场上专门用于光伏行业的漏电流检测模块，从而增加实现的复杂度和成本。而且，由于只有交流电才能在线圈中产生感应电动势，因此，现有检测方法不适用与检测直流漏电流。再有，现有检测方式也不应用与检测具有较高频率的较大漏电流，因此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
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种实时监测漏电流、检测精度高、若漏电流超过预设值时能快速将逆变器切离电网的一种漏电流检测电路。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案一种漏电流检测保护电路，其特征是包括磁芯、传感电路、滤波和放大电路、偏置电路和检测电路，所述传感电路包括自激震荡电路、采样电路，所述自激震荡电路检测磁场的磁感应强度，所述采样电路将感应电流信号转化成电压信号，所述自激震荡电路和采样电路相连接，所述滤波和放大电路过滤电压信号中高频成分并进行信号放大，所述偏置电路收集放大的信号并进行绝对值取正，所述检测电路处理采集到的数据并判断是否达到保护阈值，所述传感电路与磁芯相连接，所述滤波和放大电路与传感电路相连接，所述偏置电路与传感电路和滤波和放大电路相连接，所述检测电路与滤波和放大电路相连接。作为一种改进，还包括有逆变器并网端的L、N线，逆变器并网端的L、N线从磁芯中穿过。作为一种改进，所述磁芯为圆形且采用铁氧体材料。作为一种改进，所述滤波和放大电路设置有两级低通滤波器。本技术能够对不同频率、不同大小的漏电流进行抑制和消除，工作范围广，受环境影响较小，适用于无变压器光伏系统，采样精度高，性能稳定，并能够降低成本。附图说明图1为本技术一种漏电流检测保护电路的结构框图。具体实施方式如图1所示，一种漏电流检测保护电路的具体实施方式，包括磁芯1、传感电路2、滤波和放大电路3、偏置电路4和检测电路5，所述传感电路2包括自激震荡电路、采样电路，所述自激震荡电路检测磁场的磁感应强度，所述采样电路将感应电流信号转化成电压信号，所述自激震荡电路和采样电路相连接，所述滤波和放大电路3过滤电压信号中高频成分并进行信号放大，漏电流成分包括直流量和交流量，其中交流量基波为50Hz并含有高频成分，因此采用巴特沃兹滤波器来滤除传感组合输出的高频分份，同时进行信号放大便于检测电路采集所述偏置电路4收集放大的信号进行绝对值取正，以方便检测电路5中的cpu读取所述检测电路5处理采集到的数据并判断是否达到保护阈值，所述传感电路2与磁芯相连接，所述滤波和放大电路3与传感电路2相连接，所述偏置电路与传感电路2和滤波和放大电路3相连接，所述检测电路5与滤波和放大电路3相连接。本技术采用以上结构后，包括以下优势I)磁芯I的截面无需做得很大，制作磁芯的材料为铁材料，因此不但可以缩小整个漏电流检测保护电路的体积，而且降低了使用成本；2)只需要一个传感电路，即可检测从30mA到300mA范围内的漏电流，扩大了漏电流的检测范围；3)检测很大带宽范围内的漏电流，从直流到高频交流，也就是说，技术所述方案不但可以检测交流量，而且可以检测直流量，而且不会产生涡流，所以不受漏电流频率大小的影响。作为一种改进的具体实施方式，还包括有逆变器并网端的L、N线，逆变器并网端的L、N线从磁芯I中穿过。作为一种改进的具体实施方式，所述磁芯I为圆形且采用铁氧体材料。磁芯I材料采用铁氧体材料，形状为圆形，将铜线绕在磁芯上，绕好后的磁环通过环氧树脂固定到塑料托架上，将引线抽头作为托架支脚，采用焊接方式，将托架与线路板连接上磁芯I用于加强由L/N线中的漏电流所引起的磁场的磁感应强度.由于漏电流中不仅含有直流量，而且含有很高频的交流量，传感电路2可以直接感应出磁场的磁感应强度，而且均具有较小的体积以及可靠的性能。理论和试验表明，通常情况下，围绕在L/N线周围的磁场非常弱，尤其是当漏电流较小时，比如为30mA，磁感应强度甚至比地球磁场还要小O. 5高斯，为此，本实例中，传感电路2采用自激震荡电路对磁通量进行集中，即对磁感应器强度进行加强。由于铁的相对磁导率远大于空气的相对磁导率，约几千倍左右，也就是说，采用铁制磁芯可较好的加强磁感应强度，因此，使用铁作为磁芯I的制作材料足可以满足需求。作为一种改进的具体实施方式，所述滤波和放大电路3设置有两级低通滤波器，两级低通滤波器滤波效果好。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种漏电流检测保护电路，其特征是包括磁芯（1）、传感电路（2）、滤波和放大电路（3）、偏置电路（4）和检测电路（5），所述传感电路（2）包括自激震荡电路、采样电路，所述自激震荡电路检测磁场的磁感应强度，所述采样电路将感应电流信号转化成电压信号，所述自激震荡电路和采样电路相连接，所述滤波和放大电路（3）过滤电压信号中高频成分并进行信号放大，所述偏置电路（4）收集放大的信号并进行绝对值取正，所述检测电路（5）处理采集到的数据并判断是否达到保护阈值，所述传感电路（2）与磁芯（1）相连接，所述滤波和放大电路（3）与传感电路（2）相连接，所述偏置电路与传感电路（2）和滤波和放大电路（3）相连接，所述检测电路（5）与滤波和放大电路（3）相连接。

【技术特征摘要】
1.一种漏电流检测保护电路，其特征是包括磁芯(I)、传感电路(2)、滤波和放大电路(3)、偏置电路(4)和检测电路(5)，所述传感电路(2)包括自激震荡电路、采样电路，所述自激震荡电路检测磁场的磁感应强度，所述采样电路将感应电流信号转化成电压信号，所述自激震荡电路和采样电路相连接，所述滤波和放大电路(3 )过滤电压信号中高频成分并进行信号放大，所述偏置电路(4)收集放大的信号并进行绝对值取正，所述检测电路(5)处理采集到的数据并判断是否达到保护阈值，所述传感电路(2)与磁芯(I)相连接，所述滤波和放大电路(3)与传感电路(2)相连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏佰玲，
申请(专利权)人：浙江埃菲生能源科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：