交直流漏电流传感器

交直流漏电流传感器在光伏逆变电源系统中的应用

一、逆变电源系统

能源作为未来发展的主要问题之一，被我们越来越关注，光伏作为一种清洁能源，具有使用范围广、使用简便、无污染等优点，但是成本比较高，光伏逆变器作为其中一个重要设备，作用也是至关重要的，市场竞争激烈，以及欧洲反对于国内光伏逆变器的冲击比较大，国内众多光伏逆变器厂家均示要通过元器件国产化来降低生产成本，抢占市场占有率。

而光伏漏电流检测作为光伏逆变器中重点需要关注的问题，目前国内很有多直流漏电流电流传感器在高频开关直流电源系统检测应用广泛。而应用于光伏逆变器的交直流漏电流传感器的生产厂家还是比较少，对于光伏逆变器的漏电流检测方式有很大区别，光伏逆变器对于漏电流的响应时间、检测方式、精度等都有严格要求。光伏逆变电源系统工作原理见下图一：

交流电

太阳能、光伏逆变器控制电路原理图

二、接地故障检测原理图

如下图二所示，光伏系统主回路正负极分别连接平衡电阻R至地，通过隔离电压变送器测量R两端电压即正负极对地电压U+和U-。

汇流箱支路、逆变器支路线缆通过高灵敏度的非接触式直流漏电流传感器，当支路绝缘情况正常时，流过传

感器的正负电流大小相等、方向相反，I+和I-在漏电流传感器的铁芯上产生的磁场强度和磁通量大小相等，方向

相反，互相抵消、总和为零，则漏电流传感器其输出信号也为零；

当支路有接地时，漏电流传感器有差流流过，传感器的输出不为零。就会产生I11或I12，漏电流不经过传感

器的窗口而从旁路泄漏，使得电流I+与I-不相等而无法互相抵消，在传感器窗口产生一个差流信号，传感器输出

电压，传感器输出的电压信号与差流电流成线性关系，按照传感器的量程及满量程输出电压可以计算出漏电流的

大小，而且从输出电压正负极性还能确定漏电流属于正向漏电还负向漏电。

三、漏电流传感器技术要求

3.1 HA0.1…0.4-OCS

1、简介：HA系列差动电流传感器用于安全测量标称值为100mA、200mA 和

400mA 的电流，在标称电流下提供一个5V 的线性电压输出。在80%峰值电流时反应时间

小于20ms，在90%峰值电流时反应时间小于60ms。高技术（“磁通门原理”）的使用已经成

为这些问题的解决方案，特别是要对十分小的直流或交流电流进行精确测量时。也可以测量高达30kHz的直流元

件和交流元件。HA产品为PCB 安装型体积小重量轻的元件，配有一个用于插入接地漏电线的开孔。一般来说，HA系列也适合用于其他场合，包括中型功率逆变器场合。

2、技术指标

①. 交直流通用，@100mA条件下，频带DC….7KHZ；@200mA条件下，频带DC….11KHZ；@400mA条件下，频带DC….18KHZ

②. 响应时间快，小于60ms内

③. 线性度, 0.5%

④. 精度，1%

⑤. 双电源±15V供电

⑥. 偏置电压20mV（0A电流时）

⑦. 输出电压:5V@I PN

⑧. 孔径11毫米

⑨. 隔离耐压AC2.5KV,1min

3.2 HE(HC)0.3…0.6-CCS

1、简介：HE(HC)系列电流传感器设计测量的残余电流或漏电电流；比如与接地电网相连接的太阳能电池板，短路或接地故障等故障模式。太阳能电池板与电网的连接部分会引发安全问题；如果出现故障，会引发潜在严重的安全问题，危及到与系统接触人员的安全。HE(HC)系列中的两款传感器可对额定值低至300,600mARMS且频率高达3.5 kHz、 9.5 kHz 的交流或直流漏电流进行测量，也用于测量单相或三相电流(高达+/- 30A/线，直流或交流)不平衡电流。

2、技术指标

①. 交直流通用，@300mA条件下，频带DC….3.5KHZ；@600mA条件下，频带DC….9.5KHZ；

②. 响应时间快，小于50μs内

③. 线性度, 1%

④. 精度，300mA ，1.9%；600mA ，1.5%

⑤.单电源0/5V供电

⑥. 偏置电压2.5±0.005V（0A电流时）

⑦. 输出电压:4V/A(±300mA电流对应2.5±1.2V)；2.476V/A(±600mA电流对应2.5±1.4856V)

⑧. 孔径20毫米

⑨. 隔离耐压AC5.4KV,1min

四、磁调制原理

GND

V OUT +VCC GND +VCC OUT -VCC

V Ref

HC(HE)磁调制原理图HA磁调制原理图

原理说明：在磁芯上绕制一个线圈，线圈内通过一个由运算放大器产生的对称方波信号，当铁芯内有一个待测电流产生的磁场时，对称方波会产生偏移，用积电路处理可以检测到这种依偏移信号的大小，从而使得达到漏电流的测量，方波偏移信号经过放大滤波处理后直接输出，这种属于开环式检测原理如：（HA系列）。

方波偏移信号经过积分器积分放大后，再经过反馈线圈输回到铁芯上，使得铁芯内的磁感应强度变为零，从放大器输出检测结果，此类磁调制比例测量技术称为闭环式检测原理如：（HC、HE系列） 。以上两种调制式原理的交直流传感器的交流通道均为独立系统，其输出则与直流系统合成，为用户提供一个输出端口，此端口即可测量直流电流输出也可测量交流电流输出。

由于本人对光伏控制系统没有实际操作过，有不足之处请凉解。做技术的朋友可以加我QQ:674600157与我进行讨论。

张功华27/11/14