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探究逆变器中高频漏模块电源的处理

标签:探究,逆变器,中高,高频,模块,电源,处理 时间:2019年01月10日 阅读13
Discussion on the treatment of high frequency residual current in inverter
(浙江巨磁智能技术公司 曹宏达)

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,功率密度要求赓续上升,逆变器的单机功率千瓦数也因此赓续得以进步。占有市场主流的逆变器,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,随时预备走向市场。

单机功率的增大,对逆变器的团体设计变得十分严酷。其中漏模块电源检测就是特别很是核心的一块。它必要战胜随功率增大而带来的:大量程、模块电源磁干扰、不同的漏模块电源模式等题目。这次来讨论其中之一的高频漏模块电源。

逆变器常见对地漏模块电源的几种类型

【非隔离型PV体系对地漏模块电源】

因为输出侧直接接地,如有人触遇到输出端任何一条线,都会导致模块电源流通过人体和大地形成漏模块电源回路。

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图 1

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图 2
【隔离型PV体系对地漏模块电源】
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,则不会形成有用的漏模块电源回路。

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图 3

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图 4

【高频对地漏模块电源】

而重点关注的高频漏模块电源河北人事考试中心网,不受输出端是否加有隔离变压的影响,始终存于体系回路中。

其产生的原理:因为逆变器在高频切换时,部分输出模块电源流会经由EMI Y模块电源容流经PV 组件对大地的寄生模块电源容后,再流回逆变器,因此只要由EMI的Y模块电源容或PV 组件的寄生模块电源容越大,所产生的高频对地漏模块电源流也越大,而逆变器的输出模块电源流被影响的程度,也就越紧张。

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图 5

高频漏模块电源的处理及珍爱与否?

(1)要了解逆变器中高频漏模块电源是否必要珍爱,首先要知道漏模块电源珍爱的目的是什么?

一样平常对漏模块电源流的几种珍爱目的:

其一为对人体安全的珍爱,设定为短时间的突变,如30mA要在0.03S内完成报警珍爱。
其二为体系设备防止火灾的珍爱。通常珍爱阈值设定为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及以下漏模块电源流的检测,其目的为检测对地绝缘阻抗值,通过检测对地模块电源压的转变量来确认体系对地泄漏模块电源是否正常。

而高频容性漏模块电源随着逆变器的运行实时存在九寨沟酒店住宿,基础值较大,并且随工况的转变而缓慢转变,这显然不属于珍爱人体安全的突变漏模块电源和绝缘检测。而从防火的角度来看,高频漏模块电源更多是由时间很短的奇次谐波构成,其能量相对较弱豪运驾驶室,不足以引发火灾。且这些高次谐波可以通过硬件的体例将其去除掉。对高频容性漏模块电源的定位存在肯定争议。

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图 6

既然对这些高频容性漏模块电源的珍爱目的不是十分明确,那是否有类似的体系可供参考,他们又是怎么处理的?

矿井变频器在井下工作及漏模块电源产生情况就与光伏逆变器类似。

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图 7

矿井变频器因为其特别的结构,早期经常会引起煤矿漏模块电源珍爱体系做出误判,导致在正常的生产情况下,漏模块电源珍爱体系向断路器发出错误的断模块电源旌旗灯号,对煤矿安全生产造成了紧张的事故隐患。

加入变频器导致煤矿漏模块电源珍爱体系误判的缘故原由重要有以下2点:

①        变频器内部产生高次谐波引发漏模块电源模块电源流:

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 ,如许输出线路中也就含有基波和高次谐波,因为井下模块电源缆对地模块电源容的存在,且模块电源机机壳之间、绕组对地之间还有寄生模块电源容,以及机器内部自己有Y模块电源容。高次谐波会在模块电源容上产生模块电源流,即零序模块电源流,从而使得煤矿漏模块电源珍爱器体系误判,发出断模块电源旌旗灯号;  

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图 8

②        高频干扰:

变频器中的高频、高脉冲比常规旌旗灯号还要高,监测点很难分辨这是干扰旌旗灯号照旧正常旌旗灯号,这种情况下,体系很难保证检测值的可靠性北京网络公司,从而导致监控体系的误判动作。并且干扰导致的体系检测与现实珍爱目标点相比,既会出现偏高,也会出现偏低。对后端的珍爱,轻者,频繁珍爱影响体系的正常运行。重者,在该珍爱的情况不珍爱,对生产设备造成损坏,存在庞大事故隐患。高频干扰总结为EMC模块电源磁干扰的题目。

关于EMC与漏模块电源流之间的关系,笔者会在后续的文章中说明。

由变频器本身产生的高次谐波,对整个矿井体系产生的不良影响,可以通过硬件的体例处理。如: 安装输出滤波器、模块电源抗器限定、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紧张,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走漏模块电源流等题目。

硬件修正法:

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图 9

软件修正改法:

在经过一系列的硬件处理过后,高次谐波漏模块电源会被去除大部分,但仍然会留下一小部分。而且会趋向于平滑。对于此时的平滑漏模块电源,一样平常采取进步变频器珍爱阈值的方法来操作。每个矿井的环境有所不同,所以这个阈值的选择也必要分别调试。

(2)        在专门处理漏模块电源检测的低压模块电源器行业,对于高频容性漏模块电源又是怎样进行珍爱的呢?

笔者收集了相干信息,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征象。在考虑到变频器工况的特别性之后,再给变频器选择漏保时大家都更倾向于选择带漏模块电源珍爱可调功能的漏保装配。缘故原由是机器在运行时自己就带有高频容性漏模块电源,行业内把它称作假漏模块电源。叫它假漏模块电源的缘故原由是它不是漏保真正要珍爱的对象。其危害性较小,它的存在影响到了人体安全珍爱及火灾漏模块电源珍爱的正确性。               

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图 10

所以在我们经常能见到许多漏保上会有可调节漏模块电源珍爱阈值的功能。
详细调节厂家需根据自身变频器体系既定存在的漏模块电源大小,结合总珍爱阈值的大小做肯定比例分配。一样平常采取的比例为:

珍爱阈值(IΔn)=真实漏模块电源流(0.7*IΔn)+高频容性漏模块电源(0.3*IΔn);

要求高频容性漏模块电源部分占比不高于珍爱阈值的30%,不然会导致整个体系频繁报警无法正常工作。

回归到光伏逆变器中漏模块电源流的检测体例:

光伏逆变器的高频容性漏模块电源产生缘故原由和矿井变频器类似。两者的实时漏模块电源流值都会受寄生模块电源容及本身自己的模块电源压转变影响。考虑到安规,逆变器的功率段越大,所必要用到的吸取模块电源容总容值就越大。在进步了抗模块电源网模块电源压冲击和EMC抗扰度能力的同时,也间接增长了高频容性漏模块电源。对于高次谐波等高频漏模块电源的处理体例一样平常采用模块电源抗器等体例滤除。

逆变器内部对漏模块电源流的处理体例分偏软件处理和偏硬件处理。

【主软件处理】:

(对于偏软件处理的漏模块电源检测也分两种方案)

①        对所采集到的所有漏模块电源成分都进行累加计算。

但该方案存在肯定缺陷:很难完备地采集到所有漏模块电源流旌旗灯号;同时因为高频容性漏模块电源的存在,它会对逆变器突变漏模块电源珍爱和持续漏模块电源珍爱的正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,因为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模块电源基础值就已经很大了。而且现场的影响因素不定,其基础漏模块电源由无数个大小时间各不雷同的谐波组成。这时候任何一点现场转变都会放大漏模块电源检测的真实输出,且极大可能触发突变漏模块电源。这里的转变包括,环境温湿度,线缆风摆,逆变器内部的模块电源压转变以及模块电源磁干扰等。

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模块电源的要求。有的则是在高频容性漏模块电源的基础上突加阻性漏模块电源,以检验这时候突变漏模块电源的可靠性。

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图 11
         
为了说明逆变器中容性叠加阻性这一测试要求,这里引入汽车漏模块电源珍爱的要求举例IEC62752汽车漏模块电源珍爱。漏模块电源流检测的项目中有一项要求是在正常检测工频50Hz漏模块电源流基础上,叠加1KHz波形。标准中就明确注明了叠加1KHz的目的:模仿运行中的各种干扰工况。要求测试中体系的珍爱阈值以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。

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图 12

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图 13

两个测试标准和验证体例相比就不难发现,高频部分都是作为影响真实漏模块电源检测的干扰量。

②        对采集到的漏模块电源软件滤除所有高频部分,只保留下低频至直流的漏模块电源。

这种体例的益处在于,体系只对认为要珍爱的漏模块电源进行珍爱,不受高频部分的影响。它对真实漏模块电源报警的正确率会大大提拔。但瑕玷同样显明,以软件来区分真实漏模块电源和高频漏模块电源的算法困难度较高,还要占有大量的运算量。

【主硬件处理】:

     光伏逆变器通过自身硬件滤除大部分高频干扰漏模块电源。但光靠硬件无法完全去除干净,此时传感器通过自身内部集成的低通滤波,把检测到的旌旗灯号再一次滤除。将真正必要关注的漏模块电源流以主体情势表现出来。

仿真验证测试如下:

针对逆变器内部剩孑遗在的高频漏模块电源,通过调节低通滤波可以将其控制到合理位置。

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图 14

客户端现实应用:

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图 15

Magtron 基于市场实时的最新需求,赓续升级完美。针对主流逆变器单机功率赓续上升的行情。匹配大功率机器更大量程,更低功耗,及更高稳固度。Magtron致力于解决工业类,模块电源动汽车类等各项漏模块电源题目,为各行业模块电源力设备保驾护航。

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