直流漏電保護技術(shù)及SoC方案

◆剩余電流概述◆Magtron ASIC 方案結(jié)構(gòu)◆B型開關(guān)產(chǎn)品分析◆新能源汽車充電樁B型RCD的技術(shù)需求◆Magtron 漏電開關(guān)整體解決方案簡介一、剩余電流概述1．1 剩余電流在線路中的存在

電氣接線裝置被設(shè)計成當(dāng)檢測到通電（線路）導(dǎo)體和返回（中性）導(dǎo)體之間的電流不平衡時（如圖1．1），快速和自動地斷開電路。電流泄漏可能導(dǎo)致電擊造成的傷害或死亡，特別是如果泄漏的電流通過人體的軀干。大約30mA的電流潛在，足以引起心臟驟?；驀?yán)重傷害。

1．2 剩余電流檢測類型

ype AC 正弦交流剩余電流

Type A

包含AC型波形；

脈動直流剩余電流（疊加6mA平滑直流剩余電流）

Type F

包含A型（疊加電流改為疊加10mA平滑直流剩余電流）；

由相線和中性線或者相線和接地的中間導(dǎo)體供電的電路中突然施加或緩慢上升的復(fù)合剩余電流

Type B

包含F(xiàn)所有波形——在交流剩余電流上疊加0．4倍額定剩余動作電流（IΔn） 的平滑直流剩余電流或10 mA的平滑直流剩余電流 （兩者取較大值）；

1kHZ及以下正弦交流剩余電流；交流剩余電流疊加平滑直流剩余電流；平滑直流剩余電流。

Type B＋ 包含B型所有波形；20kHZ及以下正弦交流剩余電流。

1．3 剩余電流發(fā)生情況——舉例變頻電機驅(qū)動

一個三相驅(qū)動系統(tǒng)來驅(qū)動可變速度運行異步電動機（如圖電路由整流、逆變組成），根據(jù)故障位置不同會產(chǎn)生不同的剩余電流?？赡馨l(fā)生在直流部分，產(chǎn)生平滑的直流漏電；逆變部分產(chǎn)生交直混合流漏電；后端會產(chǎn)生高諧波含量的高頻接地故障電流（如圖波形）； 因此系統(tǒng)中至少用B型剩余電流裝置檢測。

二、Magtron ASIC 技術(shù)方案2．1 ASIC技術(shù)

Programmable Gain

Vout＝Vref＋Vout＊（GAIN／PGA）

Vout＝2．5V＋2．028＊（2／2．028）V

＝4．5V

三、B型開關(guān)產(chǎn)品分析3．1除了A型和AC型之外，目前的漏電檢測要求

1）F型剩余電流裝置

如符合IEC 61008－1或IEC 61009－1中的A型那樣確保脫扣，此外還能在下列電流下確保脫扣的剩余電流裝置

——由相線和中性線或者相線和接地的中間導(dǎo)體供電的電路中突然施加或緩慢上升的復(fù)合剩余電流；

——脈動直流剩余電流疊加10 mA平滑直流剩余電流。

2）B型剩余電流裝置

如F型那樣確保脫扣，此外還能在下列電流下確保脫扣的剩余電流裝置

——1 000 Hz 及以下的正弦交流剩余電流；

——在交流剩余電流上疊加0．4倍額定剩余動作電流（IΔn） 的平滑直流剩余電流或10 mA的平滑直流剩余電流 （兩者取較大值）；

——在脈動直流剩余電流上疊加0．4倍額定剩余動作電流（IΔn）的平滑直流剩余電流或10 mA的平滑直流剩余電流 （兩者取較大值）

3．2 B型產(chǎn)品的現(xiàn)狀

1）國內(nèi)現(xiàn)狀

·國內(nèi)對于新型保護需求的領(lǐng)域，因受限于現(xiàn)有產(chǎn)品的單一性，仍用AC型、A型替代保護。

·隨著新能源充電樁市場的發(fā)展，B型產(chǎn)品的市場需求愈發(fā)明顯，典型的代表企業(yè)如常熟開關(guān)，正泰電器已經(jīng)陸續(xù)推出B型產(chǎn)品。

·B型的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)逐步跟上國際發(fā)展的方向（GB 22794）。

2）國外現(xiàn)狀

·起步于以德國為主的西歐市場，Siemens、Doepke、Bender等公司最早展開B型剩余電流檢測裝置的研制，之后ABB、Sehneider等代表企業(yè)相繼推出帶平滑直流檢測功能的B型產(chǎn)品。

·B型產(chǎn)品在歐洲市場應(yīng)用廣泛。

·應(yīng)用的研究深入，標(biāo)準(zhǔn)相對成熟。

3）B型產(chǎn)品價格高昂的因素。

·相對成熟產(chǎn)品幾乎被國外產(chǎn)品壟斷，導(dǎo)致單只產(chǎn)品的價格高昂。

·國內(nèi)下游B型RCMU（剩余電流檢測裝置）元器件成熟企業(yè)稀少，國外B型RCMU產(chǎn)品價格高居不下，B型開關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)收到限制。

3．3 B型RCD斷路器應(yīng)用方案

四、新能源充電樁B型RCD的技術(shù)需求

4．1 模式二（IC－CPD）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（IEC62752）

1）標(biāo)準(zhǔn)額定剩余動作電流的值（In）——5．3．3

0，006 A–0，01 A–0，015 A–0，02 A–0，03 A

2）額定剩余不動作電流標(biāo)準(zhǔn)值——5．3．4

交替的剩余不動作電流標(biāo)準(zhǔn)值為0．5In；

當(dāng)有保護導(dǎo)體傳遞時，30mA的漏電流檢測可以降低到1／4。

3）額定頻率的值

標(biāo)準(zhǔn)要求工頻50／60Hz（具體根據(jù)各個國家電網(wǎng)要求）——5．3．5。

（測試要求里面所涉及到針對某個剩余電流檢測點的高頻需求，這里的高頻信號只是測試IC－CPD時候的外界施加的干擾信號）

4．2 額定頻率下交流殘余電流斷開時間的極限值（IEC62752）

4．3 平滑直流殘余電流斷開時間的極限值

4．4 平滑直流殘余電流斷開時間的極限值

4．5 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)情況

我們國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)也隨著行業(yè)的進步在不斷更新，最新起草的CQC認(rèn)證中已將檢測6mA平滑直流電的要求寫進規(guī)范要求（如下圖節(jié)選）。

4．6 B型RCD IC－CPD應(yīng)用方案五、Magtron 漏電開關(guān)整體解決方案簡介

5．1 漏電檢測核心和整體方案

5．2 在VDE0126－1－1中，指出對突變漏電流要求的響應(yīng)時間如表所示

摘自VDE0126－1－1 4．7．1章節(jié)

并且《光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定內(nèi)容

a）連續(xù)殘余電流。如果連續(xù)殘余電流超過如下限值，逆變器應(yīng)當(dāng)在0．3s內(nèi)斷開并發(fā)出故障發(fā)生信號；

1）對于額定輸出小于或等于30KVA的逆變器，300mA；

2）對于額定輸出大于30KVA的逆變器，10mA／KVA。