光伏逆变器是光伏系统非常重要的一个设备，主要作用是把光伏组件发出来的直【zhí】流电变成交流【liú】电，除此之外，逆变【biàn】器还承担检测组件、电网、电【diàn】缆运行状态【tài】，和外界【jiè】通【tōng】信交流，系统【tǒng】安全管家【jiā】等重要【yào】功能。

如何控制漏电流危害-光伏逆变器黑科技

在【zài】光伏【fú】行业【yè】标准NB32004-2013中，逆变器有100多【duō】个严格的【de】技术【shù】参【cān】数，每一【yī】个参数合格才能拿到证【zhèng】书。国家质检总局每一年也会抽查，对光伏并网逆【nì】变器产品的保护连接、接触电流、固体绝缘的工【gōng】频【pín】耐受电压、额【é】定输入输出、转换效率【lǜ】、谐波和波形畸变【biàn】、功【gōng】率因数、直流分量、交流【liú】输【shū】出【chū】侧过/欠压保护等【děng】9个【gè】项目进【jìn】行检验。一【yī】款全新的逆变器，从【cóng】开发到量产，要两年多时【shí】间才【cái】能出来【lái】，除了过【guò】欠电压保护等【děng】功能【néng】外，逆变器还【hái】有很多鲜为人知的黑科技，如漏电流控制【zhì】、热【rè】设计、电【diàn】磁兼容、谐波抑制，效【xiào】率控制等【děng】等，需要投【tóu】入大量【liàng】的人【rén】力和【hé】物力【lì】去研发和测试。

本文主要介绍逆变器的漏电流控制技术
1、光伏系统为什么会产生漏电流

光【guāng】伏系统漏电流，又称方阵残余电【diàn】流，本质为共模电流，其产生原因是光伏系统和大地之间存在寄生电【diàn】容，当寄生电【diàn】容-光伏系【xì】统-电【diàn】网三者之间形成回路时，共模电【diàn】压将在【zài】寄生电【diàn】容上产生共模电流。当光伏系【xì】统中安装【zhuāng】有工频变压器时，由【yóu】于回路【lù】中变压器绕组【zǔ】间寄生电容阻抗相对较大，因此回路中共【gòng】模电压产【chǎn】生的【de】共【gòng】模【mó】电【diàn】流【liú】可以得到【dào】一定抑制【zhì】。然而在无变压器的光伏【fú】系统【tǒng】中，回路阻抗【kàng】相【xiàng】对较小，共模电压将在光伏【fú】系统和【hé】大地之间的寄生电容上【shàng】形【xíng】成【chéng】较大【dà】的共模电流【liú】，即漏【lòu】电【diàn】流。

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2、漏电流的危害

光【guāng】伏系统中【zhōng】的漏电流，包括直流部分和交流部分，如果接入电网，会引起并网电流畸变【biàn】、电磁干扰等问【wèn】题【tí】，对电【diàn】网内的设备运【yùn】行产生影响；漏【lòu】电【diàn】流【liú】还【hái】可能使逆变器【qì】外壳【ké】带电，会对人身安全构成【chéng】威胁。

3、漏电流的标准及检测方法

根据NB32004-2013标【biāo】准第7.10.2条规定【dìng】，在逆变器接入【rù】交流电网，交流断路器闭【bì】合的任何情【qíng】况下，逆变器都应提供漏【lòu】电流【liú】检测。漏电流【liú】检测应能【néng】检【jiǎn】测总的（包括【kuò】直流和【hé】交流部分）有效值电流【liú】，连【lián】续残余电流【liú】，如【rú】果【guǒ】连续残余电流超过下【xià】面限制，逆变器【qì】应该在0.3s内断开并发出故障信号：

1）对于额定输出小于或等于30KVA的逆变器，300mA;

2）对于额定输出大于30KVA的逆变器，10mA/KVA。

光伏系统漏电流有两个特点，一是成份复杂，有直流部份，也有交流部份；二是电【diàn】流副值【zhí】很少，毫安级别，对精度要求极高，需要专用的电流传感器【qì】，能源部的光伏【fú】标【biāo】准【zhǔn】规定：对于【yú】光伏漏电流的检测须采用Type B，也【yě】就是【shì】交直流漏【lòu】电流均【jun1】能测量的电流传感器【qì】。

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漏【lòu】电流【liú】传感器安装在逆变器对【duì】外地线输【shū】出接【jiē】口，检测逆变器输出地线的电【diàn】流。

4、漏电流控制技术

目前，漏【lòu】电流抑制技术【shù】已成为光伏【fú】并网【wǎng】系统【tǒng】研究中的热点问题，各位高校【xiào】研究机构和厂家【jiā】都在研究【jiū】，漏【lòu】电流【liú】的大小取决于光伏PV和大地之间的【de】寄生【shēng】电容【róng】Cpv，和共模电【diàn】压变化率，寄生电【diàn】容其值与外部环【huán】境条件、光伏【fú】电池板【bǎn】尺寸结构【gòu】等因素有关【guān】，一【yī】般在50~150nF/kW左【zuǒ】右，共模电压变化率则【zé】和逆变器的拓扑结【jié】构、调制算法等【děng】因素有关。

对于传统单/三相无变压【yā】器型光伏并网逆变【biàn】器【qì】拓【tuò】扑，共模电流【liú】(漏【lòu】电流)有效抑【yì】制的两个基本条件为：各桥臂【bì】电【diàn】感值选取一致；采用非零矢量合【hé】成参考矢量，使得【dé】共【gòng】模电【diàn】压【yā】保持恒定。

（1）全H4桥拓扑

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为了【le】解决全 H 桥光伏逆变器【qì】中漏电流的【de】问题，可以使用【yòng】双极性PWM 调制【zhì】。这种调制消除了共【gòng】模电压对板的高频成分，从而【ér】共模【mó】电【diàn】压一般只有【yǒu】一次谐波的低【dī】频分量，从而减少漏【lòu】电流的【de】影响【xiǎng】。

（2）H5拓扑结构

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这种【zhǒng】拓扑结【jié】构相比于全桥只需要增加一个的晶【jīng】体管【guǎn】，这就【jiù】是它命名H5 的原因。电流续流期间将光伏电【diàn】池从电网断开【kāi】，以防【fáng】止面【miàn】板两极对地电压随开关频【pín】率【lǜ】波动，从【cóng】而保持共模【mó】电压【yā】几乎不变。

（3）HERIC拓扑

 

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HERIC交流旁路拓扑，其工【gōng】作原理如下【xià】：正半周【zhōu】期内，开关S5始终关断【duàn】而S6始终导【dǎo】通、S1和S4以开关频率调制。当【dāng】S1和S4导通时，和【hé】电【diàn】压分【fèn】别为Udc和0，此时共模电压= Udc/2；当S1和S4关【guān】断时，电流经S6、S5反并联【lián】二极管续流，和电压均Udc/2，此时共模【mó】电压= Udc/2。

（4）H6拓扑结构

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H6直流【liú】旁路拓【tuò】扑，其工作【zuò】原理【lǐ】如下：正半【bàn】周期内，开关S1和S4始终导通，S5、S6和S2、S3交【jiāo】替导通【tōng】。当S5、S6导【dǎo】通，S2、S3关【guān】断时，此时【shí】共【gòng】模电压= Udc/2；当S2、S3导通，S5、S6关断时，电流续流路【lù】径有【yǒu】2条：(1)S1、S3反并联二极管，(2) S4、S2反并【bìng】联二极管。二极管D7和D8将电压【yā】钳位至Udc/2，此时共【gòng】模电压= Udc/2。负半周期【qī】内共模【mó】电压也是【shì】Udc/2，因此漏电流【liú】可以【yǐ】得到有效抑制【zhì】。

（5）H6.5拓扑结构

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H6.5拓扑在HERIC的【de】基础上有所改进，相比传统的【de】HERIC少一颗【kē】diode，因此效率相对会比HERIC有所提高。在无功交换没有【yǒu】经过母线电【diàn】容【róng】，开关状态时工【gōng】模电压为二分之【zhī】一【yī】母线电压【yā】，因【yīn】此工模电流会很小；同时输【shū】出为三【sān】电平，滤波【bō】器磁【cí】芯体积可以进一步减小，进【jìn】一步提升效率；同时中间横【héng】管【guǎn】为boost芯【xīn】片，在开关【guān】损耗方【fāng】面有【yǒu】进一步优【yōu】化，使得整机【jī】效【xiào】率【lǜ】进一步【bù】提升。另一方面【miàn】，现在【zài】有模块封装【zhuāng】，使得芯【xīn】片的结温相抵传统的单管【guǎn】会有所改善，可以显著提高产品【pǐn】可靠性。

除【chú】了以上的【de】几个拓扑结构外，采用3电平或者5电平等【děng】多电平技术【shù】，可以降低组件正【zhèng】负极对地的电压，也【yě】可【kě】以【yǐ】减少【shǎo】漏电流。

5、系统安装时要注意的事情

漏【lòu】电流都是通过逆变器【qì】地线的电流来检测的，因此【cǐ】在安装时，逆变【biàn】器的【de】地线要接牢靠，并且不【bú】能【néng】和逆变器的零线以【yǐ】及组件的安全防雷地【dì】线接【jiē】在一起，否则会影【yǐng】响检测【cè】的精度，造成逆【nì】变器判断错【cuò】误【wù】。

来源：古瑞瓦特