CN106374435B - 逆变器漏电保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了逆变器漏电保护方法，包括以下步骤：采集逆变器的输出电流信号或输出电压信号，统计输出电流信号或输出电压信号在预定的时间t内的顶点个数；将统计出的顶点个数与预设的顶点数量阈值进行比较，如大于等于顶点数量阈值则判断逆变器发生双边漏电，如小于顶点数量阈值则判断逆变器发生单边漏电；在发生单边漏电时，每隔T/2时间根据第一最小漏电阻计算公式计算最小漏电阻：在发生双边漏电时，每隔T/2时间根据第二最小漏电阻计算公式计算最小漏电阻；将计算出的最小漏电阻与预设的漏电阻阈值进行比较，若小于漏电阻阈值，则控制逆变器停止输出。本发明在发生漏电时能够快速地进行漏电保护，在进行ESD测试时不会误触发漏电保护。

Description

逆变器漏电保护方法
技术领域
本发明涉及逆变器的漏电保护方法。
背景技术
无论是生产还是生活，人们都离不开电。然而在电给人类带来福音的同时，又无情地夺走了很多人的生命。其中漏电的危害后果尤其严重，它主要是由于电气设备或导线的绝缘损坏或人体触及一相带电体时，电源和大地形成回路，有大电流流过，造成人员伤亡和电气设备的损坏。
逆变器是直流转交流（市电）的电气设备，如果发生漏电，后果相当严重，因此，如何快速有效地对逆变器进行漏电保护，一直是本领域人员的研究热点。图1示出了现有常用的逆变器漏电检测电路模型，其中，VOUT_P为逆变器的输出端正极，VOUT_N为逆变器的输出端负极，通过计算漏电阻能够有效进行漏电保护。该漏电检测电路包括相互并联的TVS管TVS701、TVS702、以及依次串联的电阻R701、电阻R702、电阻R703、电阻R704、电阻R706、以及滤波电容C701。TVS管TVS701和TVS管TVS702的正极分别与逆变器的输出端正极和负极相连，TVS管TVS701和TVS管TVS702的负极均连接于电阻R701的一端。电阻R706接地，滤波电容C701并联在电阻R706的两端。逆变器漏电检测电路的检测结果经由电阻R705和电容C702组成的RC滤波电路滤波后被发送给MCU，MCU根据检测结果判断逆变器是否发生了漏电，如发生了漏电则采取保护措施，控制逆变器停止输出。
现有的漏电阻计算公式对单边漏电和双边漏电的情况不做区分，无论是单边漏电还是双边漏电采用的均是同一个最小漏电阻计算公式，导致单边漏电时计算出的漏电阻阻值偏小，在进行ESD测试（静电释放测试）时容易误触发漏电保护，导致无法通过ESD测试。此外，在现有的逆变器漏电保护方法中，每隔一个逆变器输出电流波形的周期计算最小漏电阻，导致漏电保护的反应不够快，无法实现快速有效地漏电保护。上述的单边漏电是指逆变器的输出端正极和逆变器的输出端负极中的任何一者与参考地之间存在短路，上述的双边漏电是指逆变器的输出端正极和逆变器的输出端负极均与参考地之间存在短路。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种逆变器漏电保护方法，其在发生漏电时能够快速有效地进行漏电保护，而且在进行ESD测试时不会误触发漏电保护。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种逆变器漏电保护方法，包括以下步骤：
步骤a、采集逆变器的输出电流信号或输出电压信号，统计输出电流信号或输出电压信号在预定的时间t内的顶点个数，其中，t≥10T，T为输出电流信号或输出电压信号的周期，顶点个数为峰值点个数和谷值点个数之和；
步骤b、将统计出的顶点个数与预设的顶点数量阈值进行比较，如大于等于顶点数量阈值则判断逆变器发生双边漏电，如小于顶点数量阈值则判断逆变器发生单边漏电；
步骤c、在逆变器发生单边漏电时，每隔T/2时间根据第一最小漏电阻计算公式计算最小漏电阻R_min：在逆变器发生双边漏电时，每隔T/2时间根据第二最小漏电阻计算公式计算最小漏电阻R_min；
步骤d、将计算出的最小漏电阻R_min与预设的漏电阻阈值进行比较，若小于漏电阻阈值，则控制逆变器停止输出。
采用上述技术方案后，本发明至少具有以下技术效果：
1、本发明在发生漏电时，漏电保护时间<100ms(比优化前快至少半个逆变器输出电流波形的周期时间), 提高了漏电的检测速度和精度，从而能有效快速地保护人身安全；
2、本发明的逆变器漏电保护方法对单边漏电和双边漏电的情况做了区分，针对单边漏电和双边漏电分别采用了不同的最小漏电阻计算公式，不仅提高了漏电保护的可靠性，而且在逆变器进行ESD测试时，不会误触发漏电误保护。
附图说明
图1示出了现有的漏电保护模型的示意图。
图2示出了根据本发明一实施例的逆变器漏电保护方法的流程示意图。
图3示出了逆变器发生双边漏电时输出电压和输出电流的波形示意图。
图4示出了逆变器发生单边漏电时输出电压和输出电流的波形示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
请参阅图1。根据本发明一实施例的一种逆变器漏电保护方法，包括以下步骤：
步骤a、采集逆变器的输出电流信号或输出电压信号，统计输出电流信号或输出电压信号在预定的时间t内的顶点个数，其中，t≥10T，T为输出电流信号或输出电压信号的周期，顶点个数为峰值点个数和谷值点个数之和；
步骤b、将统计出的顶点个数与预设的顶点数量阈值进行比较，如大于等于顶点数量阈值则判断逆变器发生双边漏电，如小于顶点数量阈值则判断逆变器发生单边漏电；
步骤c、在逆变器发生单边漏电时，每隔T/2时间根据第一最小漏电阻计算公式计算最小漏电阻R_min：在逆变器发生双边漏电时，每隔T/2时间根据第二最小漏电阻计算公式计算最小漏电阻R_min；
步骤d、将计算出的最小漏电阻R_min与预设的漏电阻阈值进行比较，若小于漏电阻阈值，则控制逆变器停止输出，以达到漏电保护的目的；如果计算出的最小漏电阻R_min大于等于漏电阻阈值，则使逆变器保持在正常输出状态不变。
在步骤a中，t优选为10T。
在步骤b中，顶点数量阈值可根据实际情况选定。例如，当逆变器输出电压的频率为50Hz时，顶点数量阈值可选为15。
图3和图4分别示出了逆变器发生双边漏电和单边漏电时的输出电压和输出电流的波形示意图。图3和图4中的逆变器输出电流波形是经过了整流处理后的波形，即位于负半周内的电流波形被整流到了正半周，逆变器输出电流波形的顶点个数等于波形中的峰值点个数，谷值点个数为零。从图3和图4可以看出，逆变器发生双边漏电时，在预定的时间t内逆变器输出电流波形或输出电压波形的顶点个数要多于逆变器发生单边漏电的情形。
在步骤c中，第一最小漏电阻计算公式和第二最小漏电阻计算公式与逆变器输出电压的制式有关。在本实施例中，第一最小漏电阻计算公式和第二最小漏电阻计算公式是通过MATLAB拟合得出。
当逆变器输出电压的制式为美国标准，即逆变器的输出电压为108V～125V、输出电压信号的频率为58 Hz～62Hz时，第一最小漏电阻计算公式为：R_min=0.007425*XX_max+0.585*XX_min-67.94；第二最小漏电阻计算公式为：R_min=0.08162*XX_max+1.063*XX_min-63.58；漏电阻阈值的取值范围为100KΩ-500KΩ，优选为245KΩ。
其中， XX_max为一个逆变器输出电流信号或输出电压信号的周期内，两个顶点所对应的漏电阻理论计算值中的较大的那一者；XX_min为一个逆变器输出电流信号或输出电压信号的周期内，两个顶点所对应的漏电阻理论计算值中的较小的那一者。
漏电阻理论计算值所采用的计算公式与逆变器漏电检测电路模型有关。如果采用的是图1的逆变器漏电检测电路模型，则与其中一个顶点相对应的漏电阻理论计算值的计算公式为：X1m=R706*Vsm－(R701+ R702+ R703+ R704+ R706)*(V1m+V2m)；与另一个顶点相对应的漏电阻理论计算值的计算公式为：X2m=R706*V’sm－(R701+ R702+ R703+ R704+R706)*(V’1m+V’2m)。其中，Vsm为在该其中一个顶点的时刻逆变器的瞬时电压输出值，V’sm为在另一个顶点的时刻逆变器的瞬时电压输出值；V1m和V2m为在该其中一个顶点的时刻MCU所采样到的电阻R706的两端的电压（MCU同时对电阻R706两端的电压进行采样），V’1m和V’2m为在另一个顶点的时刻MCU所采样到的电阻R706的两端的电压；R701、R702、R703、R704、R706分别为图1中的电阻R701、电阻R702、电阻R703、电阻R704和电阻R706的阻值。所计算出的X1m和X2m中的较大的那一者即为XX_max，而较小的另外一个为XX_min。
前述的一个逆变器输出电流信号或输出电压信号的周期内的两个顶点实质分别对应的是逆变器输出的正弦波电压或正弦波电流信号的一个周期中的波峰点与波谷点，由于输出电流信号或输出电压信号在用MCU采用之前通常会进行整流处理（如图4所示的输出电流波形），变成两个半波，为了避免描述为波峰点和波谷点与整流后的波形不相符合，因此在本申请的说明书中描述为一个周期的两个顶点。
当逆变器输出电压的制式为日本标准，即逆变器的输出电压为95V～105V ，输出电压信号的频率为48 Hz～52Hz；第一最小漏电阻计算公式为：R_min=0.001545*XX_max+0.5539XX_min-36.93；第二最小漏电阻计算公式为：R_min=0.135*XX_max+0.9071*XX_min-62.88。漏电阻阈值的取值范围为100KΩ-500KΩ，优选为200KΩ。
其中， XX_max为一个逆变器输出电流信号或输出电压信号的周期内，两个顶点所对应的漏电阻理论计算值中的较大的那一者；XX_min为一个逆变器输出电流信号或输出电压信号的周期内，两个顶点所对应的漏电阻理论计算值中的较小的那一者。
漏电阻理论计算值所采用的计算公式与逆变器漏电检测电路模型有关。如果采用的是图1的逆变器漏电检测电路模型，则虽然逆变器的输出电压的制式为日本标准，其所采用的漏电阻理论值的计算公式也是与前述的计算公式是一样的，即：与其中一个顶点相对应的漏电阻理论计算值的计算公式为：X1m=R706*Vsm－(R701+ R702+ R703+ R704+R706)*(V1m+V2m)；与另一个顶点相对应的漏电阻理论计算值的计算公式为：X2m=R706*V’sm－(R701+ R702+ R703+ R704+ R706)*(V’1m+V’2m)。所计算出的X1m和X2m中的较大的那一者即为XX_max，而较小的另外一个为XX_min。
图1所示出的逆变器漏电检测电路模型仅仅是现有技术中最为常见的一种，如果采用的是其它的逆变器漏电检测电路模型，则漏电阻理论值的计算公式会发生改变。本发明申请所举例的逆变器漏电检测电路模型不应视为对本发明申请的保护内容的限制。
根据本发明一实施例的逆变器漏电保护方法至少具有以下优点：1、本发明在发生漏电时，漏电保护时间<100ms(比优化前快至少半个逆变器输出电流波形的周期时间), 提高了漏电的检测速度和精度，从而能有效快速地保护人身安全；2、本发明的逆变器漏电保护方法对单边漏电和双边漏电的情况做了区分，针对单边漏电和双边漏电分别采用了不同的最小漏电阻计算公式，不仅提高了漏电保护的可靠性，而且在逆变器进行ESD测试时，不会误触发漏电误保护。

Claims (5)

1.一种逆变器漏电保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、采集逆变器的输出电流信号或输出电压信号，统计所述输出电流信号或输出电压信号在预定的时间t内的顶点个数，其中，t≥10T，T为输出电流信号或输出电压信号的周期，所述顶点个数为峰值点个数和谷值点个数之和；
步骤b、将统计出的顶点个数与预设的顶点数量阈值进行比较，如大于等于所述顶点数量阈值则判断逆变器发生双边漏电，如小于所述顶点数量阈值则判断逆变器发生单边漏电；
步骤c、在逆变器发生单边漏电时，每隔T/2时间根据第一最小漏电阻计算公式计算最小漏电阻R_min：在逆变器发生双边漏电时，每隔T/2时间根据第二最小漏电阻计算公式计算最小漏电阻R_min；所述第一最小漏电阻计算公式和所述第二最小漏电阻计算公式不同；
步骤d、将计算出的最小漏电阻R_min与预设的漏电阻阈值进行比较，若小于所述漏电阻阈值，则控制逆变器停止输出。
2.根据权利要求1所述的逆变器漏电保护方法，其特征在于，所述逆变器的输出电压为108V～125V，输出电压信号的频率为58 Hz～62Hz；所述第一最小漏电阻计算公式为：R_min=0.007425*XX_max+0.585*XX_min-67.94；所述第二最小漏电阻计算公式为：R_min=0.08162*XX_max+1.063*XX_min-63.58；
其中， XX_max为一个逆变器输出电流信号或输出电压信号的周期内，两个顶点所对应的漏电阻理论计算值中的较大的那一者；XX_min为一个逆变器输出电流信号或输出电压信号的周期内，两个顶点所对应的漏电阻理论计算值中的较小的那一者。
3.根据权利要求2所述的逆变器漏电保护方法，其特征在于，所述漏电阻阈值的取值范围为100KΩ-500KΩ。
4.根据权利要求1所述的逆变器漏电保护方法，其特征在于，所述逆变器的输出电压为95V～105V，输出电压信号的频率为48 Hz～52Hz；所述第一最小漏电阻计算公式为：R_min=0.001545*XX_max+0.5539XX_min-36.93；所述第二最小漏电阻计算公式为：R_min=0.135*XX_max+0.9071*XX_min-62.88；
其中， XX_max为一个逆变器输出电流信号或输出电压信号的周期内，两个顶点所对应的漏电阻理论计算值中的较大的那一者；XX_min为一个逆变器输出电流信号或输出电压信号的周期内，两个顶点所对应的漏电阻理论计算值中的较小的那一者。
5.根据权利要求4所述的逆变器漏电保护方法，其特征在于，所述漏电阻阈值的取值范围为100KΩ-500KΩ。
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