CN218276462U

CN218276462U - 一种光伏系统漏电流抑制系统

Info

Publication number: CN218276462U
Application number: CN202222516302.7U
Authority: CN
Inventors: 王一鸣; 张文平; 许颇; 林万双
Original assignee: Ginlong Technologies Co Ltd
Current assignee: Ginlong Technologies Co Ltd
Priority date: 2022-09-22
Filing date: 2022-09-22
Publication date: 2023-01-10
Anticipated expiration: 2032-09-22

Abstract

本申请公开了一种光伏系统漏电流抑制系统，包括光伏系统、抑制模块和检测模块；光伏系统与电网进行连接以形成并网电路；抑制模块并联接入并网电路；检测模块分别电连接于并网电路以及抑制模块，检测模块适于对并网电路的漏电流进行检测，并根据检测的结果控制抑制模块对并网电路中漏电流的抑制程度。本申请的有益效果：本申请通过将抑制模块与并网电路进行并联，进而对并网电路中产生的漏电流进分流，从而实现对并网电路中的漏电流进行抑制。

Description

一种光伏系统漏电流抑制系统

技术领域

本申请涉及光伏发电技术领域，尤其是涉及一种光伏系统的漏电流抑制系统。

背景技术

在光伏系统中，非隔离型逆变器因效率、体积、成本等优势，得到广泛引用。但由于光伏板对地存在较大寄生电容，系统的共模分量会通过地回路、光伏板寄生电容而流通，形成漏电流。在非隔离型逆变器中，因没有变压器的隔离，漏电流越加明显。漏电流如果进入电网，会对电网设备造成影响，同时漏电流也会造成光伏板外壳带电，进而对工作人员的人身安全产生威胁。所以，现在急需一种光伏系统的漏电流抑制系统。

实用新型内容

本申请的其中一个目的在于提供一种能够对光伏系统工作过程中产生的漏电流进行抑制的系统。

为达到上述的目的，本申请采用的技术方案为：一种光伏系统漏电流抑制系统，包括光伏系统、抑制模块和检测模块；所述光伏系统与电网进行连接以形成并网电路；所述抑制模块并联接入所述并网电路；所述检测模块分别电连接于所述并网电路以及所述抑制模块，所述检测模块适于对所述并网电路的漏电流进行检测，并根据检测的结果控制所述抑制模块对所述并网电路漏电流的抑制程度。

优选的，所述抑制模块的一端电连接于所述光伏系统的母线电容中点，所述抑制模块的另一端电连接于所述电网。

优选的，所述抑制模块的一端电连接于所述光伏系统的母线电容中点，所述抑制模块的另一端电连接于所述光伏系统的滤波单元。

优选的，所述抑制模块包括连续抑制单元和突变抑制单元组，所述连续抑制单元并联导通接入所述并网电路，以用于对所述并网电路的连续漏电流进行抑制；所述突变抑制单元组并联于所述并网电路，所述检测模块与所述突变抑制单元组进行连接，所述突变抑制单元组适于在所述检测模块的控制下与所述并网电路连通，进而对所述并网电路的突变漏电流进行抑制。

优选的，所述突变抑制单元组包括至少一个突变抑制单元；所述检测模块的数量与所述突变抑制单元数量相等，且各所述检测模块与对应的所述突变抑制单元进行连接；各所述检测模块对应设定有不同大小的阈值，以使得各所述检测模块根据检测结果与自身对应的阈值进行对比，进而控制对应的所述突变抑制单元与所述并网电路进行导通；从而实现对漏电流进行分流，以避免突变的漏电流对所述并网电路造成破坏。

优选的，所述连续抑制单元包括抑制电容和抑制电阻，所述抑制电容和所述抑制电阻相互串联以形成第一抑制电路，所述第一抑制电路通过两端并联于所述并网电路。

优选的，所述突变抑制单元包括抑制电容、抑制电阻以及控制开关；所述抑制电容、所述抑制电阻和所述控制开关相互串联以形成第二抑制电路，所述第二抑制电路通过两端并联于所述并网电路；所述检测模块和所述控制开关进行电连接，以使得所述检测模块根据检测结果控制所述控制开关对所述第二抑制电路进行导通或断开。

优选的，所述控制开关为双向晶闸管、双向MOSFET以及继电器中的一种。

优选的，所述检测模块包括检测单元和控制单元；所述检测单元用于检测所述并网电路的三相电流以及所述抑制模块的抑制电路电流；所述控制单元内设定有阈值，且所述控制单元分别与所述检测单元以及所述控制开关进行电连接，以使得所述控制单元将所述检测单元的检测结果与设定的阈值进行对比，进而所述控制单元根据对比的结果控制所述控制开关的导通或断开。

优选的，所述控制单元包括比较器和触发器；所述比较器的输入端与所述检测单元进行连接，所述比较器适于将所述检测单元的检测结果与设定的阈值进行比较；并将比较的结果以电平信号的方式发送至所述触发器，进而所述触发器根据接收的电平信号控制所述控制开关的导通或断开。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

(1)本申请通过将抑制模块与并网电路进行并联，进而对并网电路中产生的漏电流进分流，从而实现对并网电路中的漏电流进行抑制。

(2)同时，通过硬件实现连续漏电流和突变漏电流的分开管理，从而可以将进入母线电容的漏电流最小化，进而降低分流支路对电路正常工作的影响，同时还可以降低突变漏电流对各元器件的影响，延长分流支路各元器件的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的整体流程示意图。

图2为本实用新型中光伏系统的电路示意图。

图3为本实用新型中抑制模块的电路示意图。

图4为本实用新型中检测模块的电路示意图。

图5为本实用新型其中一个实施例的电路示意图。

图6为本实用新型另一个实施例的电路示意图。

图7为本实用新型再一个实施例的电路示意图。

图8为本实用新型中漏电流的控制时序逻辑示意图。

图中：光伏系统1、光伏板组11、DC/DC单元12、DC/AC单元13、母线电容14、滤波单元15、电网100、抑制模块2、连续抑制单元21、抑制电容201、抑制电阻202、控制开关203、突变抑制单元22、检测模块3、比较器31、触发器32、控制器33、检测单元34。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请的其中一个优选实施例，如图1至图8所示，一种光伏系统漏电流抑制系统，包括光伏系统1、抑制模块2和检测模块3。光伏系统1与电网100进行连接以形成并网电路；抑制模块2并联接入并网电路；检测模块3分别电连接于并网电路以及抑制模块2，检测模块3可以对并网电路的漏电流进行检测，并根据检测的结果控制抑制模块2对并网电路中漏电流的抑制程度。

在本实施例中，当光伏系统1向电网100进行输电时，受光伏系统1工作特性的影响，并网电路中的漏电流的大小在时刻变化。抑制模块2并联接入并网电路中，以形成对并网电路中电流进行分流的分流支路，从而实现对并网电路中的漏电流进行抑制。若抑制模块2以漏电流的最大值进行设定，则会导致并网电路中漏电流的值较小时，分流支路的分流量相对较大，进而对并网电路的正常工作产生影响。故而，本实施例中通过设置检测模块3，且将抑制模块2设定为非定值；从而检测模块3可以根据检测结果来控制抑制模块2的抑制程度，以保证分流支路的工作不会对并网电路的正常工作产生影响。

本实施例中，对于抑制模块2所形成的分流支路接入并网电路的方式有多种，包括但不限于下述的两种。

方式一：如图5和图6所示，抑制模块2的一端电连接于光伏系统1中的母线电容14，抑制模块2的另一端电连接于电网100。

具体的，抑制模块2的一端电连接于母线电容14的中点，抑制模块2的另一端电连接于电网100的中点。

方式二：如图7所示，抑制模块2的一端电连接于光伏系统1中的母线电容14，抑制模块2的另一端电连接于光伏系统1中的滤波单元15。

具体的，抑制模块2的一端电连接于母线电容14的中点，抑制模块2的另一端电连接于滤波单元15的中点。

可以理解的是，上述的两种方式均能够满足使用要求，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择。为了方便进行理解，后续将以上述的方式一进行阐述。

可以理解的是，如图2和图7所示，常见的光伏系统1包括光伏板组11、DC/DC单元12、母线电容14、DC/AC单元13以及滤波单元15；光伏板组11、DC/DC单元12、母线电容14、DC/AC单元13以及滤波单元15依次电连接以形成光伏电路，光伏电路与电网100进行连接以形成并网电路。其中，母线电容14以及滤波单元15均包括有多个连接于并网电路的电容。将抑制模块2的一端与母线电容14进行连接，主要是因为较大的漏电流进入母线，会对母线均压以及母线电压利用率产生影响。

本申请的其中一个实施例，如图3和图6所示，抑制模块2包括连续抑制单元21和突变抑制单元组，连续抑制单元21并联导通接入并网电路中，以用于对并网电路的连续漏电流进行抑制。突变抑制单元组并联接入并网电路，检测模块3与突变抑制单元组进行连接，突变抑制单元组可以在检测模块3的控制下与并网电路连通，进而对并网电路的突变漏电流进行抑制。

可以理解的是，在光伏系统1进行工作时，并网电路中的漏电流的大小主要维持在一个特定的范围内，位于该范围内的漏电流可以称为连续漏电流。但是，当光伏系统1的工作环境发生变化时，并网电路中的漏电流也会随着发生变化至超过设定的范围，此时该漏电流可以称为突变漏电流。所以，在进行抑制模块2的设置时，可以将连续抑制单元21和并网电路始终保持导通状态，以进行连续漏电流的抑制；而当出现突变漏电流时，通过检测模块3将突变抑制单元组与并网电路进行导通，从而增加抑制模块2的漏电流抑制能力，以实现对突变漏电流的抑制。

由于突变抑制单元组只有在漏电流超标时才会接入电路。所以，在正常情况下突变抑制单元组是不工作的，不需要承担波纹电流，这样一方面可以延长分流支路中各元器件的使用寿命，另一方面可以减小漏电流对光伏系统1正常工作的影响，减小流入母线电容14中点的漏电流。

具体的，如图3至图7所示，连续抑制单元21包括抑制电容201和抑制电阻202，抑制电容201和抑制电阻202相互串联以形成第一抑制电路，第一抑制电路通过两端并联于并网电路。

可以理解的是，由于连续抑制单元21只需抑制连续漏电流，所以抑制电容201和抑制电阻202均可以取一个很小的值，这样可以降低连续漏电流进入母线电容14的值，从而将并网电路正常运行时漏电流的影响最小化。

本实施例中，如图6至图7所示，突变抑制单元组包括至少一个突变抑制单元22；检测模块3的数量与突变抑制单元22数量相等，且各检测模块3与对应的突变抑制单元22进行连接。各检测模块3对应设定有不同大小的阈值，以使得各检测模块3根据检测结果与自身对应的阈值进行对比，进而控制对应的突变抑制单元22与并网电路进行导通；从而实现对漏电流进行分流，以避免突变的漏电流对并网电路造成破坏。

可以理解的是，突变抑制单元组的具体设置方式有多种，包括但不限于下述的两种。

设置方式一：如图5和图7所示，突变抑制单元组包括一个突变抑制单元22，此时检测模块3的数量也为一个。检测模块3内设定有阈值I_T；当检测模块3检测到漏电流的突变分量低于设定的阈值I_T时，检测模块3不输出，进而突变抑制单元22不导通，此时抑制模块2只有连续抑制单元21进行导通工作，以实现对并网电路中的连续漏电流进行抑制。当检测模块3检测到漏电流的突变分量超出设定的阈值I_T时，检测模块3可以控制突变抑制单元22导通，此时连续抑制单元21和突变抑制单元22均进行工作，以实现对并网电路中的连续漏电流以及突变漏电流进行抑制。

设置方式二：如图6所示，根据安全规定，对漏电流的突变分为三个等级，分别为30mA、60mA和150mA；从而突变抑制单元组包括三个突变抑制单元22，且三个突变抑制单元22对应的阈值I_T1＝30mA、I_T2＝60mA以及I_T3＝150mA。当漏电流的突变分量低于30mA时，突变抑制单元22均断开。当漏电流的突变分量位于30mA和60mA之间时，对应阈值I_T1＝30mA的突变抑制单元22与并网电路进行导通，此时其余突变抑制单元22断开。当漏电流的突变分量位于60mA和150mA之间时，对应阈值I_T1＝30mA和I_T2＝60mA的两个突变抑制单元22与并网电路进行导通，此时其余突变抑制单元22断开。当漏电流的突变分量超过150mA时，三个突变抑制单元22均与并网电路进行导通。

可以理解的是，由于漏电流的突变范围较大，若只设定一个突变抑制单元22，则突变抑制单元22的需要满足对漏电流的最大突变值进行抑制，从而在漏电流的突变值较小时，突变抑制单元22接入并网电路，容易对并网电路的正常工作产生影响。所以，突变抑制单元22的数量一般为多个；即本申请中突变抑制单元组的设置方式优选采用上述的设置方式二。

本实施例中，如图3至图7所示，突变抑制单元22包括抑制电容201、抑制电阻202以及控制开关203；抑制电容201、抑制电阻202和控制开关203相互串联以形成第二抑制电路，第二抑制电路通过两端并联于并网电路；检测模块3和控制开关203进行电连接，以使得检测模块3根据检测结果控制控制开关203对第二抑制电路进行导通或断开。

其中，控制开关203现有技术，常见的控制开关203包括有双向晶闸管、双向MOSFET以及继电器等，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择。

本申请的其中一个实施例，如图4至图8所示，检测模块3包括检测单元34和控制单元。检测单元34用于检测并网电路的三相电流以及抑制模块2的抑制电路电流；控制单元内设定有上述的阈值，且控制单元分别与检测单元34以及控制开关203进行电连接，以使得控制单元将检测单元34的检测结果与设定的阈值进行对比，进而控制单元根据对比的结果实现对控制开关203的导通或断开。

可以理解的是，可以设并网电路正常工作时的总电流为I₀，并网电路的三相电流分别为i_a、i_b和i_c，第一抑制电路的电流为i_{rcmu_sup_1}；则突变分量ΔI＝(i_a+i_b+i_c+i_{rcmu_sup_1})-I₀。若ΔI小于I_T1，则突变抑制单元22均不导通，即抑制模块2只要连续抑制单元21导通；若I_T1≤ΔI＜I_T2，则对应阈值为I_T1的突变抑制单元22中的控制开关203导通；若I_T2≤ΔI＜I_T3，则对应阈值为I_T1和I_T2的两个突变抑制单元22中的控制开关203均导通；若I_T3≤ΔI，则三个突变抑制单元22中的控制开关203均导通。

本实施例中，如图4至图7所示，控制单元包括比较器31和触发器32；比较器31的输出端与触发器32的输入端连接，触发器32的输出端与控制开关203连接。比较器31的输入端与检测单元34进行连接，比较器31可以将检测单元34的检测结果与设定的阈值进行比较；并将比较的结果以电平信号的方式发送至触发器32，进而触发器32根据接收的电平信号来实现对控制开关的导通或断开。

可以理解的是，比较器31和触发器32均为现有技术，其种类以及连接方式有多种。为了方便理解，下面可以介绍其中一种优选的连接方式。

具体的，如图4至图7所示，比较器31的输入端分别接收设定的阈值信号以及检测单元34的检测信号；若检测单元34的检测结果的突变分量小于设定的阈值，则比较器31的输出端输出高电平；若检测单元34的检测结果的突变分量大于设定的阈值，则比较器31的输出端输出低电平。

同时，触发器32的其中一个输入端CP用于接收断开信号，触发器32的另两个输入端D以及R_D均与比较器31的输出端连接，触发器32的输出端

与控制开关203连接。当比较器31的输出端输出低电平“0”时，该低电平可以使后级的触发器32异步清零，进而触发器32的输出端

输出高电平，以实现控制开关203的导通；从而可以将对应的突变抑制单元22导通接入并网电路中，对漏电流进行进一步的分流抑制。当漏电流被抑制的逐渐低于设定的阈值时，比较器31的输出端将输出高电平“1”，同时触发器32的输入端CP也接收到断开信号“1”，这样触发器32的时钟接收到上升沿；由于触发器32的输入端D输入高电平“1”，所以触发器32的输出端

输出低电平，进而可以将与之连接的控制开关203断开。触发器32的具体触发逻辑如图8所示，其中V_cmp表示比较器31的输出端电平信号值；CLK表示触发器32的输入端CP的电平信号值；V_s表示触发器32输出端

的电平信号值。

可以理解的是，触发器32输入端CP可以连接控制器33，从而触发器32的输入端CP可以根据控制器33发送的断开信号来得到上述的电平信号。当控制器33发送断开信号时，触发器32输入端CP的电平信号为高电平；当控制器33不发送断开信号时，触发器32输入端CP的电平信号为低电平。本申请中的多个检测模块3可以共用一个控制器33；控制器33可以接收检测单元34检测到的漏电流的突变分量，并根据突变分量的大小来控制断开信号的发送与否。

以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.一种光伏系统漏电流抑制系统，其特征在于，包括：

光伏系统，所述光伏系统与电网进行连接以形成并网电路；

抑制模块，所述抑制模块并联接入所述并网电路；以及

检测模块，所述检测模块分别电连接于所述并网电路以及所述抑制模块，所述检测模块适于对所述并网电路的漏电流进行检测，并根据检测的结果控制所述抑制模块对所述并网电路中漏电流的抑制程度。

2.如权利要求1所述的光伏系统漏电流抑制系统，其特征在于：所述抑制模块的一端电连接于所述光伏系统的母线电容中点，所述抑制模块的另一端电连接于所述电网。

3.如权利要求1所述的光伏系统漏电流抑制系统，其特征在于：所述抑制模块的一端电连接于所述光伏系统的母线电容中点，所述抑制模块的另一端电连接于所述光伏系统的滤波单元。

4.如权利要求1-3任一项所述的光伏系统漏电流抑制系统，其特征在于：所述抑制模块包括连续抑制单元和突变抑制单元组，所述连续抑制单元并联导通接入所述并网电路，以用于对所述并网电路的连续漏电流进行抑制；所述突变抑制单元组并联于所述并网电路，所述检测模块与所述突变抑制单元组进行连接，所述突变抑制单元组适于在所述检测模块的控制下与所述并网电路连通，进而对所述并网电路的突变漏电流进行抑制。

5.如权利要求4所述的光伏系统漏电流抑制系统，其特征在于：所述突变抑制单元组包括至少一个突变抑制单元；所述检测模块的数量与所述突变抑制单元数量相等，且各所述检测模块与对应的所述突变抑制单元进行连接；各所述检测模块对应设定有不同大小的阈值，以使得各所述检测模块根据检测结果与自身对应的阈值进行对比，进而控制对应的所述突变抑制单元与所述并网电路进行导通。

6.如权利要求4所述的光伏系统漏电流抑制系统，其特征在于：所述连续抑制单元包括抑制电容和抑制电阻，所述抑制电容和所述抑制电阻相互串联以形成第一抑制电路，所述第一抑制电路通过两端并联于所述并网电路。

7.如权利要求5所述的光伏系统漏电流抑制系统，其特征在于：所述突变抑制单元包括抑制电容、抑制电阻以及控制开关；所述抑制电容、所述抑制电阻和所述控制开关相互串联以形成第二抑制电路，所述第二抑制电路通过两端并联于所述并网电路；所述检测模块和所述控制开关进行电连接，以使得所述检测模块根据检测结果控制所述控制开关对所述第二抑制电路进行导通或断开。

8.如权利要求7所述的光伏系统漏电流抑制系统，其特征在于：所述控制开关为双向晶闸管、双向MOSFET以及继电器中的一种。

9.如权利要求7所述的光伏系统漏电流抑制系统，其特征在于：所述检测模块包括检测单元和控制单元；所述检测单元用于检测所述并网电路的三相电流以及所述抑制模块的抑制电路电流；所述控制单元内设定有阈值，且所述控制单元分别与所述检测单元以及所述控制开关进行电连接，以使得所述控制单元将所述检测单元的检测结果与设定的阈值进行对比，进而所述控制单元根据对比的结果控制所述控制开关的导通或断开。

10.如权利要求9所述的光伏系统漏电流抑制系统，其特征在于：所述控制单元包括比较器和触发器；所述比较器的输入端与所述检测单元进行连接，所述比较器适于将所述检测单元的检测结果与设定的阈值进行比较；并将比较的结果以电平信号的方式发送至所述触发器，进而所述触发器根据接收的电平信号控制所述控制开关的导通或断。