一种逆变器交流线缆对地共模电压的抑制方法及装置与流程

本发明涉及逆变器共模电压抑制技术领域，特别涉及一种逆变器交流线缆对地共模电压的抑制方法及装置。

背景技术：

鉴于安规和EMC要求，并网逆变器的直流输入对地和交流输出对地均不可避免的在一处或者多处接入相应的安规电容；图1为并网逆变器直流侧和交流侧对地等效后的绝缘电阻和安规电容示意图，其中R+(R-)表示直流输入正极(负极)的对地等效绝缘电阻，Y+(Y-)表示直流输入正极(负极)的对地等效Y电容；Y1、Y2、Y3、YN分别表示三相火线(U、V、W)和N线的对地等效Y电容。

由于现有的并网逆变器，其直流侧和交流侧大多采用非隔离采样方案，而这种非隔离采样方案将会导致直流侧非隔离采样网络、交流侧非隔离采样网络及其各自对地的安规电容形成共模回路(图1虚线所示)，这样在对并网逆变器进行维护时，虽然断开了其与电网连接的交流开关，但是由于该共模回路的存在，将对交流侧的对地等效Y电容进行充电，导致其交流输出线缆对地存在较大的共模电压，给维护人员带来电击风险。并且，当前的技术大多针对逆变器并网时的高频共模电压进行了抑制，但在断开交流开关进行维护时，交流线缆上仍会因共模回路的存在产生较大的直流共模电压，给维护人员带来电击风险。

另外，考虑到逆变器直流侧和交流侧的参考地PE即为机箱金属壳体，且接地的对地等效Y电容分散在不同处，难以直接串入开关来切断该共模回路；现有技术中还存在一些方案是采用直流侧隔离采样网络和交流侧隔离采样网络来切断该共模回路，从而解决交流电缆对地的共模电压，如图2所示。但是该方案下的系统实施成本较高，且对隔离采样的器件绝缘等级要求较高。

技术实现要素：

本发明提供一种逆变器交流线缆对地共模电压的抑制方法及装置，以解决现有技术对于逆变器进行离网维护时，需要以高成本方案避免交流线缆对地共模电压造成人身电击的问题。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种逆变器交流线缆对地共模电压的抑制装置，包括：控制单元、开关单元及泄放单元；其中：

所述控制单元的输出端与所述开关单元的输入端相连，所述控制单元用于根据逆变器交流侧电压生成控制信号；

所述开关单元的一端与所述泄放单元的输出端和逆变器交流侧的N线相连，所述开关单元的另一端与地或者参考地相连，所述开关单元用于根据所述控制信号断开或者闭合；

所述泄放单元的输入端与所述逆变器交流侧的三相火线相连，所述泄放单元用于在所述开关单元闭合时，对逆变器交流线缆对地共模电压进行泄放。

优选的，所述控制单元的输入端与所述逆变器交流侧的交流侧非隔离采样网络相连；所述控制单元用于根据所述逆变器交流侧电压，判断所述逆变器交流侧是否与电网相连；若所述逆变器交流侧与所述电网相连，则生成用于控制所述控制单元断开的控制信号；若所述逆变器交流侧与所述电网断开连接，则生成用于控制所述控制单元闭合的控制信号。

优选的，所述开关单元包括常闭继电器；

所述控制单元的输入端与所述逆变器交流侧的三相火线相连；所述控制单元用于根据所述逆变器交流侧电压，在所述逆变器交流侧与所述电网相连时，生成所述常闭继电器的供电电压作为控制信号，控制所述常闭继电器断开；在所述逆变器交流侧与所述电网断开连接时，生成低于所述供电电压的电压作为控制信号，控制所述常闭继电器断开。

优选的，所述开关单元包括常闭交流继电器；所述控制单元包括交流供电电路；

或者，所述开关单元包括常闭直流继电器；所述控制单元包括：交流整流电路和直流供电电路；所述交流整流电路的输入端为所述控制单元的输入端，所述交流整流电路的输出端与所述直流供电电路的输入端相连；所述直流供电电路的输出端为所述控制单元的输出端。

优选的，所述泄放单元包括：

分别连接于所述逆变器交流侧的三相火线与所述开关单元的输入端之间的电阻；

或者分别连接于所述逆变器交流侧的三相火线与所述开关单元的输入端之间的电感；

或者分别连接于所述逆变器交流侧的三相火线与所述开关单元的输入端之间的无源器件的组合。

优选的，所述开关单元包括至少包括一个受控的通断元件，且所述通断元件包括：开关、继电器或者半导体开关器件。

优选的，所述开关单元还包括：电阻，所述电阻的一端作为所述开关单元的输入端，所述电阻的另一端与所述开关、所述继电器或者所述半导体开关器件相连。

一种逆变器交流线缆对地共模电压的抑制方法，应用于逆变器交流线缆对地共模电压的抑制装置，所述逆变器交流线缆对地共模电压的抑制装置包括：控制单元、开关单元及泄放单元；所述逆变器交流线缆对地共模电压的抑制方法包括：

所述控制单元根据逆变器交流侧电压生成控制信号；

所述开关单元根据所述控制信号断开或者闭合所述泄放单元与地或者参考地之间的连接；

所述泄放单元在所述开关单元闭合时，对逆变器交流线缆对地共模电压进行泄放。

优选的，所述控制单元根据逆变器交流侧电压生成控制信号，包括：

所述控制单元根据所述逆变器交流侧电压，判断所述逆变器交流侧是否与电网相连；

若所述逆变器交流侧与所述电网相连，则所述控制单元生成用于控制所述控制单元断开的控制信号；

若所述逆变器交流侧与所述电网断开连接，则所述控制单元生成用于控制所述控制单元闭合的控制信号。

优选的，所述开关单元包括常闭继电器；所述控制单元根据逆变器交流侧电压生成控制信号，包括：

所述控制单元根据所述逆变器交流侧电压，在所述逆变器交流侧与所述电网相连时，生成所述常闭继电器的供电电压作为控制信号，控制所述常闭继电器断开；在所述逆变器交流侧与所述电网断开连接时，生成低于所述供电电压的电压作为控制信号，控制所述常闭继电器断开。

本发明提供的逆变器交流线缆对地共模电压的抑制装置，通过控制单元根据逆变器交流侧电压生成控制信号；由开关单元根据所述控制信号断开或者闭合所述泄放单元与地或者参考地之间的连接；最后通过泄放单元在所述开关单元闭合时，对逆变器交流线缆对地共模电压进行泄放；进而无需采用现有技术中高成本且高器件绝缘等级要求的隔离采样方案，即可在断开交流开关进行维护时，实现交流线缆对地共模电压的泄放，避免给维护人员带来电击风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，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，下面描述内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是现有技术中非隔离采样方案的逆变器系统共模电压回路框图；

图2是现有技术中隔离采样方案的逆变器系统的结构图；

图3是本发明实施例提供的逆变器交流线缆对地共模电压的抑制装置的结构图；

图4是本发明另一实施例提供的逆变器交流线缆对地共模电压的抑制装置的另一结构图；

图5是本发明另一实施例提供的逆变器交流线缆对地共模电压的抑制装置的另一结构图；

图6是本发明另一实施例提供的泄放单元的结构图；

图7是本发明另一实施例提供的泄放单元的另一结构图；

图8是本发明另一实施例提供的泄放单元的另一结构图；

图9是本发明另一实施例提供的开关单元的结构图；

图10是本发明另一实施例提供的逆变器交流线缆对地共模电压的抑制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明提供一种逆变器交流线缆对地共模电压的抑制装置，以解决现有技术对于逆变器进行离网维护时，需要以高成本方案避免交流线缆对地共模电压造成人身电击的问题。

具体的，所述逆变器交流线缆对地共模电压的抑制装置，如图3所示，包括：控制单元101、开关单元102及泄放单元103；其中：

控制单元101的输出端与开关单元102的输入端相连；

开关单元102的一端与泄放单元103的输出端和逆变器交流侧的N线相连，开关单元102的另一端与地或者参考地相连；

泄放单元103的输入端与所述逆变器交流侧的三相火线(U、V、W)相连。

R+(R-)表示直流输入正极(负极)的对地等效绝缘电阻，Y+(Y-)表示直流输入正极(负极)的对地等效Y电容；Y1、Y2、Y3、YN分别表示三相火线(U线、V线及W线)和N线的对地等效Y电容。

具体的工作原理为：

通过泄放单元103接入所述逆变器交流侧的三相电网，构建三相电网中性点，并将该中性点通过受控的开关单元102后接到地或者参考地PE(机壳)。

控制单元101根据逆变器交流侧电压生成控制信号；开关单元102根据所述控制信号断开或者闭合；泄放单元103在开关单元102闭合时，对逆变器交流线缆对地共模电压进行泄放。

现有技术中的隔离采样方案虽然可以在断开交流开关进行维护时，避免电击问题，但实施成本较高；本实施例提供的逆变器交流线缆对地共模电压的抑制装置，将逆变器交流侧的N线(包括真正的交流侧N线或者虚拟N线)通过受控的开关单元102后接到机壳或大地，不需要更改现有的非隔离采样网络，即可实现交流线缆对地共模电压的泄放，且实施成本较低，可有效避免电击风险。

本发明另一实施例还提供了一种具体的逆变器交流线缆对地共模电压的抑制装置，在上述实施例及图3的基础之上，参见图4，控制单元101的输入端与所述逆变器交流侧的交流侧非隔离采样网络相连。

此时，控制单元101用于根据所述逆变器交流侧电压，判断所述逆变器交流侧是否与电网相连；若所述逆变器交流侧与所述电网相连，则生成用于控制控制单元101断开的控制信号；若所述逆变器交流侧与所述电网断开连接，则生成用于控制控制单元101闭合的控制信号。

具体的，本实施例内的控制单元101主要负责进行信号处理和逻辑控制，进而来实现对开关单元102的通断控制。当电网正常时，断开开关单元102；当电网断开时，闭合开关单元102，使泄放单元103接地，此时泄放单元103将与交流侧的等效对地Y电容并联，实现对等效对地Y电容上直流共模电压的泄放，将其降到安全电压以下，从而避免造成电击危害。

或者，本发明另一实施例还提供了另外一种具体的逆变器交流线缆对地共模电压的抑制装置，在上述实施例及图3的基础之上，参见图5，开关单元102包括常闭继电器；控制单元101的输入端与所述逆变器交流侧的三相火线相连。

此时，控制单元101用于根据所述逆变器交流侧电压，在所述逆变器交流侧与所述电网相连时，生成所述常闭继电器的供电电压作为控制信号，控制所述常闭继电器断开；在所述逆变器交流侧与所述电网断开连接时，生成低于所述供电电压的电压作为控制信号，控制所述常闭继电器断开。

优选的，开关单元102包括常闭交流继电器；控制单元101包括交流供电电路；

或者，开关单元102包括常闭直流继电器；控制单元101包括：交流整流电路和直流供电电路；所述交流整流电路的输入端为控制单元101的输入端，所述交流整流电路的输出端与所述直流供电电路的输入端相连；所述直流供电电路的输出端为控制单元101的输出端。

本实施例与图4所示的逆变器交流线缆对地共模电压的抑制装置，不同之处在于受控的开关单元102采用常闭触头的交流继电器或直流继电器，且开关单元102的控制直接采用交流供电控制或交流整流后供电控制。

具体的，当开关单元102采用常闭的交流继电器时，控制单元101可以直接采用交流电网进行供电控制；当开关单元102采用常闭的直流继电器，控制单元101可以利用交流电压整流变换后再给开关单元102供电。这样当逆变器并网运行时，常闭继电器受电网控制切换到常开态；当电网断开后，该常闭继电器恢复常闭状态，实现对交流侧等效对地Y电容上共模电压的泄放。

本发明另一实施例还提供了一种具体的逆变器交流线缆对地共模电压的抑制装置，在上述实施例及图3、图4和图5的基础之上，泄放单元103包括：

分别连接于所述逆变器交流侧的三相火线(U、V、W)与开关单元102的输入端之间的电阻，参见图6；

或者分别连接于所述逆变器交流侧的三相火线(U、V、W)与开关单元102的输入端之间的电感，参见图7；

或者分别连接于所述逆变器交流侧的三相火线(U、V、W)与开关单元102的输入端之间的无源器件组合。

所述无源器件组合包括并联的电阻与电容，参见图8。值得说明的是，图8仅为一种示例，该无源器件组合并不限定于图8所示的形式，还可以根据具体的实际情况进行选用，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

优选的，开关单元102包括：开关、继电器或者半导体开关器件。

在具体的实际应用中，泄放单元103包括利用电阻或电感或其它无源器件的组合构成的各种形式，此处不做具体限定；而开关单元102至少包含一个受控的开关器件(开关、继电器或者半导体开关器件)来实现与大地或者参考地的断开和连接，可以为单个开关器件或与其它器件的组合，此处不做具体限定。

在上述实施例的基础之上，泄放单元103和开关单元102均可以根据实际的应用环境进行选定，并不一定限定于此，均在本申请的保护范围内。

本发明另一实施例还提供了一种具体的逆变器交流线缆对地共模电压的抑制装置，在上述实施例及图3至图8的基础之上，参见图9，开关单元102还包括：电阻R，电阻R的一端作为开关单元102的输入端，电阻的另一端R与所述开关、所述继电器或者所述半导体开关器件相连。

在开关单元102内增加电阻R，可以减少该开关器件受到的应力，使得该逆变器交流线缆对地共模电压的抑制装置更具可靠性，并延长了其使用寿命。

在具体的实际应用中，为减少开关单元102内开关器件受到的应力，也可以采用其他器件，并不一定限定于电阻，此处仅为一种示例，可以视其具体应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

本发明另一实施例还提供了一种逆变器交流线缆对地共模电压的抑制方法，应用于逆变器交流线缆对地共模电压的抑制装置，所述逆变器交流线缆对地共模电压的抑制装置包括：控制单元、开关单元及泄放单元；所述逆变器交流线缆对地共模电压的抑制方法，参见图10，包括：

S101、所述控制单元根据逆变器交流侧电压生成控制信号；

S102、所述开关单元根据所述控制信号断开或者闭合所述泄放单元与地或者参考地之间的连接；

S103、所述泄放单元在所述开关单元闭合时，对逆变器交流线缆对地共模电压进行泄放。

本实施例提供的逆变器交流线缆对地共模电压的抑制方法，通过上述过程，无需采用现有技术中高成本且高器件绝缘等级要求的隔离采样方案，即可在断开交流开关进行维护时，实现交流线缆对地共模电压的泄放，避免给维护人员带来电击风险。

优选的，步骤S101包括：

所述控制单元根据所述逆变器交流侧电压，判断所述逆变器交流侧是否与电网相连；

若所述逆变器交流侧与所述电网相连，则所述控制单元生成用于控制所述控制单元断开的控制信号；

若所述逆变器交流侧与所述电网断开连接，则所述控制单元生成用于控制所述控制单元闭合的控制信号。

或者，所述开关单元包括常闭继电器；步骤S101包括：

所述控制单元根据所述逆变器交流侧电压，在所述逆变器交流侧与所述电网相连时，生成所述常闭继电器的供电电压作为控制信号，控制所述常闭继电器断开；在所述逆变器交流侧与所述电网断开连接时，生成低于所述供电电压的电压作为控制信号，控制所述常闭继电器断开。

具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。

本发明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。对于实施例公开的装置而言，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。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。