[发明专利]应用于光伏逆变器的漏电流保护方法

说明书

本发明涉及一种应用于光伏逆变器的漏电流保护方法，包括以下步骤：步骤1：检测漏电流变化前后总漏电流的有效值和平均值；步骤2：根据漏电流变化前总漏电流的有效值和平均值计算得到漏电流变化前总漏电流的AC分量和DC分量，根据漏电流变化后总漏电流的有效值和平均值计算得到漏电流变化后总漏电流的AC分量和DC分量；步骤3：根据漏电流变化后总漏电流的AC分量与漏电流变化前总漏电流的AC分量之差以及漏电流变化后总漏电流的DC分量与漏电流变化前总漏电流的DC分量之差计算得到漏电流突变量；步骤4：比较漏电流突变量与保护动作阈值，并决定是否执行保护动作。本发明能够解决误触发漏电流保护的问题，能够提高逆变器运行的稳定性。

技术领域

本发明属于光伏发电领域，具体涉及一种应用于光伏逆变器中以对系统的漏电流进行检测和保护的方法。

背景技术

常用的非隔离型光伏并网逆变器，以单相机为例，如图1，系统由PV光伏组件，DC/AC逆变器，电网组成，其中核心部件逆变器负责将PV组件产生的直流电转化为交流电馈入电网。安规标准要求逆变器要能够检测到系统的残余电流，即漏电流。当检测到系统的漏电流超过安全限制值时要进行保护动作，即停止并网并报警。

参考能标NB/T 32004-2013标准要求，如图2，对漏电流的要求主要有以下3点：1、逆变器要能够检测整个系统的漏电流，包括直流量和交流量；2、如果漏电流缓变值大于300mA或者10mA/kVA(例如50kw机器，为500mA限值)，要进行保护；3、如果漏电流缓变值不超过第2点中规定的阈值，但是漏电流发生了突变，根据突变量的大小，保护时间不能超过标准要求。

对上述标准解读下来，第1点针对的是系统漏电流的类型，因为面板寄生电容Cr和绝缘阻抗Rh的关系，漏电流分为容性交流漏电流I_c和阻性直流漏电流I_r，如图3，标准规定系统必须直流量和交流量都检测到；第2点主要针对着火漏电流的要求，但系统总的漏电流值大于一定限值，如对于小于30kVA系统，漏电流大于300mA，容易发生火灾，因此大于这个限值就要保护；第3点主要针对人意外触电的保护，在工作中的光伏系统，如果人员触电，会有漏电流I_t流过人体，如图4，系统的总漏电流I_g会发生突变，逆变器必须要准确检测到这个突变量，及时保护，保护时间需满足标准要求。

根据标准的要求，业界普遍的做法都是在逆变器的交流输出端接一个电流传感器CT，根据电路基本定律，漏电流的路径一定是从AC侧通过电网Grid到大地，再从大地流入PV端，因此，再AC端接CT检测到的一定是整个系统的漏电流，并且CT可以检测直流量和交流量。因此，这一方案可以同时满足上述标准的第1点和第2点的要求。需注意的是，这里的漏电流都是指的漏电流的有效值，即RMS值。对于标准的第3点，突变漏电流的检测，则需要通过软件算法，提取出突变的漏电流I_t，判断I_t的大小，并据此决定保护动作。因为人体等效为一个电阻，因此，I_t可以等效为电阻漏电流I_r的突变量，即人体触电会导致系统的绝缘阻抗值突变，进而导致I_r突变。

I_r是流过电阻的电流，是直流量(注：受系统交流共模电压的影响，也有部分交流量流过电阻，但一般幅值较小，可以不考虑)；I_c是电容电流，是交流量，交流量和直流量以及它们两个合成的总的漏电流I_g，它们的有效值RMS存在如下关系，如公式1：