CN110687343A - 一种漏电流检测方法及电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种漏电流检测方法及电路，以实现低成本、高精度的漏电流检测。该电路包括控制单元、漏电流传感器和偏置电路，偏置电路的输出线穿过漏电流传感器并接回偏置电路的输出侧，控制单元与漏电流传感器和偏置电路相连。该方法应用于该控制单元，包括：判断漏电流传感器的测量值是否超量程，若超量程，判断该测量值是正向超量程还是负向超量程；如果是正向超量程，控制偏置电路向漏电流传感器输出一个负向偏置电流，将漏电流传感器的测量值与负向偏置电流的绝对值之和作为漏电流大小；如果是负向超量程，控制偏置电路向漏电流传感器输出一个正向偏置电流，将漏电流传感器的测量值与正向偏置电流的绝对值之和作为漏电流大小。

Description

一种漏电流检测方法及电路

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种漏电流检测方法及电路。

背景技术

如图1所示，光伏逆变器是光伏发电系统中重要的能量转换装置，用于将光伏电池板输出的直流电转换成交流电后提供给电网或负载。光伏逆变器工作过程中会产生漏电流，漏电流不仅会引起进网电流畸变、电磁干扰等问题，还有可能危及到相关设备和人身安全。为了避免漏电流危害，有必要实时检测漏电流的大小，做到提前预警防范。

现阶段，一般是将光伏逆变器的输出线穿过一个漏电流传感器T1，利用漏电流传感器T1来检测漏电流大小，如图1所示。但是随着光伏发电系统功率等级的增大，漏电流也越来越大，为了正常检测到该漏电流大小，就需要更换一个量程更大的漏电流传感器T1。但随着量程的增大，漏电流传感器T1的成本会大幅增加、精度也会降低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种漏电流检测方法及电路，以实现低成本、高精度的漏电流检测。

一种漏电流检测方法，应用于漏电流检测电路中的控制单元，所述漏电流检测电路还包括漏电流传感器和偏置电路，其中：偏置电路的输出线穿过漏电流传感器并接回偏置电路的输出侧，控制单元同时与漏电流传感器和偏置电路相连；

所述漏电流检测方法包括：

判断漏电流传感器的测量值是否超量程，若超量程，判断漏电流传感器的测量值是正向超量程还是负向超量程；

如果是正向超量程，控制偏置电路向漏电流传感器输出一个负向偏置电流，将漏电流传感器的测量值与负向偏置电流的绝对值之和作为漏电流大小；

如果是负向超量程，控制偏置电路向漏电流传感器输出一个正向偏置电流，将漏电流传感器的测量值与正向偏置电流的绝对值之和作为漏电流大小。

可选的，所述偏置电路包括第一直流源、第二直流源、第一可控开关、第二可控开关和第一电阻，其中：

所述第一直流源与所述第一可控开关串联构成第一支路；

所述第二直流源与所述第二可控开关串联构成第二支路；

所述第一支路与所述第二支路反向并联后再与所述第一电阻串联，得到的串联结构的两端作为所述偏置电路的一对接线端子，其中一个接线端子上的输出线穿过漏电流传感器并接回另一接线端子；

对应的，所述控制偏置电路向漏电流传感器输出一个负向偏置电流，是指控制所述第一可控开关闭合、所述第二可控开关断开；所述控制偏置电路向漏电流传感器输出一个正向偏置电流，是指控制所述第一可控开关断开、所述第二可控开关闭合。

可选的，所述偏置电路包括第三直流源、第二电阻以及全桥电路，其中：

所述全桥电路的输入端接入所述第三直流源；

所述全桥电路的输出端串联所述第二电阻后得到所述偏置电路的一对接线端子，其中一个接线端子上的输出线穿过漏电流传感器并接回另一接线端子；

对应的，所述控制偏置电路向漏电流传感器输出一个负向偏置电流，是指控制所述全桥电路中第一桥臂的上管和第二桥臂的下管同时导通；所述控制偏置电路向漏电流传感器输出一个正向偏置电流，是指控制所述全桥电路中第二桥臂的上管和第一桥臂的下管同时导通。

可选的，所述控制单元为光伏逆变器本身的控制单元。

可选的，所述判断漏电流传感器的测量值是否超量程前，还包括：

在光伏逆变器启动前，控制偏置电路向漏电流传感器输出一个正向或负向偏置电流，采集漏电流传感器的测量值，依据测量值与标准值之差对漏电流传感器进行自检校正，自检校正通过后，启动光伏逆变器。

一种漏电流检测电路，包括控制单元、漏电流传感器和偏置电路，其中：偏置电路的输出线穿过漏电流传感器并接回偏置电路的输出侧；所述控制单元同时与漏电流传感器和偏置电路相连；

所述控制单元包括：

判断单元，用于判断漏电流传感器的测量值是否超量程，若超量程，判断漏电流传感器的测量值是正向超量程还是负向超量程；

偏置电流输出单元，用于在正向超量程时，控制偏置电路向漏电流传感器输出一个负向偏置电流，在负向超量程时，控制偏置电路向漏电流传感器输出一个正向偏置电流；

计算单元，用于在偏置电路向漏电流传感器输出一个负向偏置电流时，将漏电流传感器的测量值与负向偏置电流的绝对值之和作为漏电流大小；在偏置电路向漏电流传感器输出一个正向偏置电流时，将漏电流传感器的测量值与正向偏置电流的绝对值之和作为漏电流大小。

可选的，所述偏置电路包括第一直流源、第二直流源、第一可控开关、第二可控开关和第一电阻，其中：

所述第一直流源与所述第一可控开关串联构成第一支路；

所述第二直流源与所述第二可控开关串联构成第二支路；

所述第一支路与所述第二支路反向并联后再与所述第一电阻串联，得到的串联结构的两端作为所述偏置电路的一对接线端子，其中一个接线端子上的输出线穿过漏电流传感器并接回另一接线端子；

所述偏置电流输出单元具体用于在正向超量程时，控制所述第一可控开关闭合、所述第二可控开关断开，在负向超量程时，控制所述第一可控开关断开、所述第二可控开关闭合。

可选的，所述偏置电路包括第三直流源、第二电阻以及全桥电路，其中：

所述全桥电路的输入端接入所述第三直流源；

所述全桥电路的输出端串联所述第二电阻后得到所述偏置电路的一对接线端子，其中一个接线端子上的输出线穿过漏电流传感器并接回另一接线端子；

所述偏置电流输出单元具体用于在正向超量程时，控制所述全桥电路中第一桥臂的上管和第二桥臂的下管同时导通，在负向超量程时，控制所述全桥电路中第二桥臂的上管和第一桥臂的下管同时导通。

可选的，所述控制单元为光伏逆变器本身的控制单元。

可选的，所述控制单元还包括自检校正单元，用于在光伏逆变器启动前，控制偏置电路向漏电流传感器输出一个正向或负向偏置电流，采集漏电流传感器的测量值，依据测量值与标准值之差对漏电流传感器进行自检校正，自检校正通过后，启动光伏逆变器。

从上述的技术方案可以看出，本发明在漏电流传感器的测量值正向超量程时，控制偏置电路在漏电流传感器内加入一个负向偏置电流，用负向偏置电流抵消掉漏电流传感器一部分原始测量值，使得漏电流传感器的测量值不再正向超量程，漏电流传感器的测量值与负向偏置电流的绝对值之和，以此来变相扩大漏电流传感器的正向量程；同理，当漏电流传感器的测量值负向超量程时，通过在漏电流传感器内加入一个正向偏置电流，即可变相扩大其负向量程。可见，本发明可利用小量程的漏电流传感器来实现大电流检测，成本低、精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术公开的一种光伏发电系统结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种漏电流检测电路结构示意图；

图3为本发明实施例公开的一种漏电流检测方法流程图；

图4为本发明实施例公开的一种偏置电路结构示意图；

图5为本发明实施例公开的又一种偏置电路结构示意图；

图6为本发明实施例公开的一种控制单元结构示意图；

图7为本发明实施例公开的又一种控制单元结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种漏电流检测方法，应用于如图2所示的漏电流检测电路中的控制单元100，所述漏电流检测电路还包括漏电流传感器T1和偏置电路200，其中：偏置电路200的输出线穿过漏电流传感器T1并接回偏置电路200的输出侧，控制单元100同时与漏电流传感器T1和偏置电路200相连。

如图3所示，所述漏电流检测方法包括：

步骤S01：判断漏电流传感器T1的测量值是否超量程，若是，进入步骤S02；若否，返回步骤S01。

步骤S02：判断漏电流传感器T1的测量值是正向超量程还是负向超量程，如果是正向超量程，进入步骤S03；如果是负向超量程，进入步骤S04。

具体的，假设漏电流传感器T1的量程为[-A，+B]，A＞0，B＞0，通常A＝B。如果漏电流传感器T1的测量值大于B，意味着漏电流传感器T1的测量值正向超量程，此时漏电流传感器T1无法正常检测到漏电流大小；如果漏电流传感器T1的测量值小于-A，意味着漏电流传感器T1的测量值负向超量程，此时漏电流传感器T1同样无法正常检测到漏电流大小。

步骤S03：控制偏置电路200向漏电流传感器T1输出一个负向偏置电流I1，将漏电流传感器T1的测量值与负向偏置电流I1的绝对值之和作为漏电流大小。之后，返回步骤S01开始下一轮检测。

具体的，当漏电流传感器T1的测量值正向超量程时，偏置电路200在漏电流传感器T1内加入一个负向偏置电流I1，用负向偏置电流I1抵消掉漏电流传感器T1一部分原始测量值，使得漏电流传感器T1的测量值不再正向超量程，控制单元100获取到漏电流传感器的测量值后，将漏电流传感器T1的测量值与负向偏置电流I1的绝对值之和作为光伏逆变器工作过程中产生的漏电流大小，以此来变相扩大漏电流传感器T1的正向量程。

步骤S04：控制偏置电路200向漏电流传感器T1输出一个正向偏置电流I2，将漏电流传感器T1的测量值与正向偏置电流I2的绝对值之和作为漏电流大小。之后，返回步骤S01开始下一轮检测。

具体的，当漏电流传感器T1的测量值负向超量程时，偏置电路200在漏电流传感器T1内加入一个正向偏置电流I2，用正向偏置电流I2抵消掉漏电流传感器T1一部分原始测量值，使得漏电流传感器T1的测量值不再负向超量程；控制单元100获取到漏电流传感器的测量值后，将漏电流传感器T1的测量值与正向偏置电流I2的绝对值之和作为光伏逆变器工作过程中产生的漏电流大小，以此来变相扩大漏电流传感器T1的负向量程。

光伏逆变器工作过程中产生的漏电流可以是直流量也可以是交流量，如果是交流量且正、负方向均超漏电流传感器T1的量程，则控制偏置电路200按照一定周期切换输出负向偏置电流I1和正向偏置电流I2，输出负向偏置电流I1时漏电流传感器T1的测量值不超正向量程，输出正向偏置电流I2时漏电流传感器T1的测量值不超负向量程，控制单元100获取到漏电流传感器T1的测量值后，根据加入的偏置电流大小和漏电流传感器T1的测量值计算漏电流大小，以此来变相扩大量程。

由此可见，本发明实施例可利用小量程的漏电流传感器来实现大电流检测，成本低、精度高。

本发明实施例中，偏置电路200可选用的拓扑结构较多，以下仅给出两个示例：

示例1：

如图4所示，偏置电路200包括第一直流源E1、第二直流源E2、第一可控开关K1、第二可控开关K2和第一电阻R1，其中：

第一直流源E1与第一可控开关K1串联构成第一支路；

第二直流源E2与第二可控开关K2串联构成第二支路；

所述第一支路与所述第二支路反向并联后再与第一电阻R1串联，得到的串联结构的两端作为偏置电路200的一对接线端子a、b，其中一个接线端子a上的输出线穿过漏电流传感器T1并接回另一接线端子b；

图4仅以第一可控开关K1串联在第一直流源E1的负极，第二可控开关K2串联在第二直流源E2的正极，并且第一电阻R1接在接线端子b一侧为例。除此之外，也可将第一电阻R1改为接在接线端子a一侧等等，此处不再一一赘述。

基于图4，所述步骤S03中控制偏置电路200向漏电流传感器T1输出一个负向偏置电流I1，是指控制第一可控开关K1闭合、第二可控开关K2断开；所述步骤S04中控制偏置电路200向漏电流传感器T1输出一个正向偏置电流I2，是指控制第一可控开关K1断开、第二可控开关K2闭合。

可选的，第一可控开关K1、第二可控开关K2可以是机械开关或开关管，所述机械开关例如为继电器，所述开关管例如为MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极晶体管)，并不局限。

示例2：

如图5所示，偏置电路200包括第三直流源E3、第二电阻R2以及全桥电路，其中：

所述全桥电路的输入端接入第三直流源E3；

所述全桥电路的输出端串联第二电阻R2后得到偏置电路200的一对接线端子a、b，其中一个接线端子a上的输出线穿过漏电流传感器T1并接回另一接线端子b。

基于图4，所述步骤S03中控制偏置电路200向漏电流传感器T1输出一个负向偏置电流I1，是指控制所述全桥电路中第一桥臂的上管S1和第二桥臂的下管S4同时导通；所述步骤S04中控制偏置电路200向漏电流传感器T1输出一个正向偏置电流I2，是指控制所述全桥电路中第二桥臂的上管S3和第一桥臂的下管S2同时导通。

可选的，在上述公开的任一实施例中，控制单元100可直接采用光伏逆变器本身的控制单元，以节省硬件成本。

可选的，在上述公开的任一实施例中，所述漏电流检测方法还包括：在光伏逆变器启动前，控制偏置电路200向漏电流传感器T1输出一个负向或正向偏置电流，采集漏电流传感器T1的测量值，依据测量值与标准值之差对漏电流传感器T1进行自检校正，自检校正通过后，启动光伏逆变器。

与上述方法实施例相对应的，本发明实施例还公开了一种漏电流检测电路，包括控制单元、漏电流传感器和偏置电路，其中：

偏置电路的输出线穿过漏电流传感器并接回偏置电路的输出侧；

所述控制单元同时与漏电流传感器和偏置电路相连；

如图6所示，所述控制单元包括：

判断单元10，用于判断漏电流传感器的测量值是否超量程，若超量程，判断漏电流传感器的测量值是正向超量程还是负向超量程；

偏置电流输出单元20，用于在正向超量程时，控制偏置电路向漏电流传感器输出一个负向偏置电流，在负向超量程时，控制偏置电路向漏电流传感器输出一个正向偏置电流；

计算单元30，用于在偏置电路向漏电流传感器输出一个负向偏置电流时，将漏电流传感器的测量值与负向偏置电流的绝对值之和作为漏电流大小；在偏置电路向漏电流传感器输出一个正向偏置电流时，将漏电流传感器的测量值与正向偏置电流的绝对值之和作为漏电流大小。

可选的，所述偏置电路包括第一直流源、第二直流源、第一可控开关、第二可控开关和第一电阻，其中：

所述第一直流源与所述第一可控开关串联构成第一支路；

所述第二直流源与所述第二可控开关串联构成第二支路；

所述第一支路与所述第二支路反向并联后再与所述第一电阻串联，得到的串联结构的两端作为所述偏置电路的一对接线端子，其中一个接线端子上的输出线穿过漏电流传感器并接回另一接线端子；

对应的，所述偏置电流输出单元20具体用于在正向超量程时，控制所述第一可控开关闭合、所述第二可控开关断开，在负向超量程时，控制所述第一可控开关断开、所述第二可控开关闭合。

可选的，所述偏置电路包括第三直流源、第二电阻以及全桥电路，其中：

所述全桥电路的输入端接入所述第三直流源；

所述全桥电路的输出端串联所述第二电阻后得到所述偏置电路的一对接线端子，其中一个接线端子上的输出线穿过漏电流传感器并接回另一接线端子；

对应的，所述偏置电流输出单元20具体用于在正向超量程时，控制所述全桥电路中第一桥臂的上管和第二桥臂的下管同时导通，在负向超量程时，控制所述全桥电路中第二桥臂的上管和第一桥臂的下管同时导通。

可选的，所述控制单元为光伏逆变器本身的控制单元。

可选的，如图7所示，所述控制单元还包括自检校正单元40，用于在光伏逆变器启动前，控制偏置电路向漏电流传感器输出一个正向或负向偏置电流，采集漏电流传感器的测量值，依据测量值与标准值之差对漏电流传感器进行自检校正，自检校正通过后，启动光伏逆变器。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的漏电流检测电路而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种漏电流检测方法，其特征在于，应用于漏电流检测电路中的控制单元，所述漏电流检测电路还包括漏电流传感器和偏置电路，其中：偏置电路的输出线穿过漏电流传感器并接回偏置电路的输出侧，控制单元同时与漏电流传感器和偏置电路相连；

所述漏电流检测方法包括：

判断漏电流传感器的测量值是否超量程，若超量程，判断漏电流传感器的测量值是正向超量程还是负向超量程；

如果是正向超量程，控制偏置电路向漏电流传感器输出一个负向偏置电流，将漏电流传感器的测量值与负向偏置电流的绝对值之和作为漏电流大小；

如果是负向超量程，控制偏置电路向漏电流传感器输出一个正向偏置电流，将漏电流传感器的测量值与正向偏置电流的绝对值之和作为漏电流大小。

2.根据权利要求1所述的漏电流检测方法，其特征在于：

所述偏置电路包括第一直流源、第二直流源、第一可控开关、第二可控开关和第一电阻，其中：

所述第一直流源与所述第一可控开关串联构成第一支路；

所述第二直流源与所述第二可控开关串联构成第二支路；

所述第一支路与所述第二支路反向并联后再与所述第一电阻串联，得到的串联结构的两端作为所述偏置电路的一对接线端子，其中一个接线端子上的输出线穿过漏电流传感器并接回另一接线端子；

对应的，所述控制偏置电路向漏电流传感器输出一个负向偏置电流，是指控制所述第一可控开关闭合、所述第二可控开关断开；所述控制偏置电路向漏电流传感器输出一个正向偏置电流，是指控制所述第一可控开关断开、所述第二可控开关闭合。

3.根据权利要求1所述的漏电流检测方法，其特征在于：

所述偏置电路包括第三直流源、第二电阻以及全桥电路，其中：

所述全桥电路的输入端接入所述第三直流源；

所述全桥电路的输出端串联所述第二电阻后得到所述偏置电路的一对接线端子，其中一个接线端子上的输出线穿过漏电流传感器并接回另一接线端子；

对应的，所述控制偏置电路向漏电流传感器输出一个负向偏置电流，是指控制所述全桥电路中第一桥臂的上管和第二桥臂的下管同时导通；所述控制偏置电路向漏电流传感器输出一个正向偏置电流，是指控制所述全桥电路中第二桥臂的上管和第一桥臂的下管同时导通。

4.根据权利要求1所述的漏电流检测方法，其特征在于，所述控制单元为光伏逆变器本身的控制单元。

5.根据权利要求1所述的漏电流检测方法，其特征在于，所述判断漏电流传感器的测量值是否超量程前，还包括：

在光伏逆变器启动前，控制偏置电路向漏电流传感器输出一个正向或负向偏置电流，采集漏电流传感器的测量值，依据测量值与标准值之差对漏电流传感器进行自检校正，自检校正通过后，启动光伏逆变器。

6.一种漏电流检测电路，其特征在于，包括控制单元、漏电流传感器和偏置电路，其中：偏置电路的输出线穿过漏电流传感器并接回偏置电路的输出侧；所述控制单元同时与漏电流传感器和偏置电路相连；

所述控制单元包括：

判断单元，用于判断漏电流传感器的测量值是否超量程，若超量程，判断漏电流传感器的测量值是正向超量程还是负向超量程；

偏置电流输出单元，用于在正向超量程时，控制偏置电路向漏电流传感器输出一个负向偏置电流，在负向超量程时，控制偏置电路向漏电流传感器输出一个正向偏置电流；

计算单元，用于在偏置电路向漏电流传感器输出一个负向偏置电流时，将漏电流传感器的测量值与负向偏置电流的绝对值之和作为漏电流大小；在偏置电路向漏电流传感器输出一个正向偏置电流时，将漏电流传感器的测量值与正向偏置电流的绝对值之和作为漏电流大小。

7.根据权利要求6所述的漏电流检测电路，其特征在于：

所述偏置电路包括第一直流源、第二直流源、第一可控开关、第二可控开关和第一电阻，其中：

所述第一直流源与所述第一可控开关串联构成第一支路；

所述第二直流源与所述第二可控开关串联构成第二支路；

所述第一支路与所述第二支路反向并联后再与所述第一电阻串联，得到的串联结构的两端作为所述偏置电路的一对接线端子，其中一个接线端子上的输出线穿过漏电流传感器并接回另一接线端子；

所述偏置电流输出单元具体用于在正向超量程时，控制所述第一可控开关闭合、所述第二可控开关断开，在负向超量程时，控制所述第一可控开关断开、所述第二可控开关闭合。

8.根据权利要求6所述的漏电流检测电路，其特征在于：

所述偏置电路包括第三直流源、第二电阻以及全桥电路，其中：

所述全桥电路的输入端接入所述第三直流源；

所述全桥电路的输出端串联所述第二电阻后得到所述偏置电路的一对接线端子，其中一个接线端子上的输出线穿过漏电流传感器并接回另一接线端子；

所述偏置电流输出单元具体用于在正向超量程时，控制所述全桥电路中第一桥臂的上管和第二桥臂的下管同时导通，在负向超量程时，控制所述全桥电路中第二桥臂的上管和第一桥臂的下管同时导通。

9.根据权利要求6所述的漏电流检测电路，其特征在于，所述控制单元为光伏逆变器本身的控制单元。

10.根据权利要求6所述的漏电流检测电路，其特征在于，所述控制单元还包括自检校正单元，用于在光伏逆变器启动前，控制偏置电路向漏电流传感器输出一个正向或负向偏置电流，采集漏电流传感器的测量值，依据测量值与标准值之差对漏电流传感器进行自检校正，自检校正通过后，启动光伏逆变器。

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