电动汽车在充电的时候,
触电风险有以下几种可能:
(1)保护地线不连续而产生危险
(2)电缆绝缘层损坏
(3)电动汽车由于事故、维修等,人可能接触到汽车充电器的有源部件
(4)潮湿和腐蚀的环境导致漏电
(5)元器件损坏导致漏电
故电动小汽车充电桩配电回路,
需要配置RCD,以保护人身安全,
这类RCD的选择有特殊要求。
以下,
先说开关电源的特点,
以及充电桩回路漏电流的来源,
然后重点讨论RCD灵敏度的分类及选用。
一、开关电源的特点
电动小汽车的充电器,
都是开关电源,
典型电路框图如下:
开关电源有一大特点:脉动直流。
不管是采用可控硅整流还是PWM脉宽调制技术,
其电流转换过程中均避免不了存在脉动直流。
二、漏电流的来源
作为开关电源,存在天生的漏电流,
其漏电流的产生,一般分为三种:
1、半导体元件漏电流
2、电容漏电流
3、电源EMC电路引起的漏电流
大体分析如下:
1、半导体元件漏电流
半导体元器件由PN结构成,
众所周知,半导体靠“自由电子-空穴”形成电流,
只要温度高于绝对0K,就会有电子漂移,
从而产生漏电流,无法避免。
2、电容漏电流
电路中的电容器会有漏电流产生,尤其是电解电容。
3、电源EMC电路引起的漏电流
开关电源中为了减少电磁干扰,
必须设置EMC滤波电路,典型如下图。
EMC电路使得开关电源在接上市电后对地有一个微小的电流,形成漏电流。
个人认为,
滤波电路漏电流本质上仍然属于电容漏电流,
因为漏电流仍然是由于电容器或共模电容所产生。
以上是漏电流形成的原理。
在充电桩系统中漏电流的存在形式一般有以下几种:
(1)交流
(2)脉动直流
(3)纯直流
(4)高频电流
三、RCD的灵敏度分类及选用
RCD(Residual Current operated protective Device 或 Residual Current Device),
直译:剩余电流动作保护装置,
俗称:漏电保护器或漏保。
RCD的参数及分类十分复杂,
本文仅讨论RCD对剩余电流的灵敏度分类及选用。
按照灵敏度分类如下:
1)AC 型
针对工频正弦波漏电电流,
对突然施加及缓慢上升的正弦漏电电流都能可靠保护。
2)A 型
除对正弦波漏电信号能够可靠保护外,
还能对含有脉动直流分量的漏电信号进行可靠保护,
脉动直流保护上限为6mA。
A型有个不常见的加强版,
称为F型(早期有厂家标为U型),
与A型唯一的不同是:其脉动直流保护上限为10mA。
3)B 型
对正弦交流信号、脉动直流信号和平滑直流信号都能可靠保护,
频率上限1000Hz。
B型也有个加强版,称为B+型,
与B型唯一的不同是:频率上限去到20000Hz。
表格总结如下:
以上几种灵敏度型号,
后者对前者是兼容的,
如果用包含关系来总结,
则如下图:
不同类型RCD典型负载如上图。
综上,
针对充电桩设备回路,
应采用B型RCD。
《电动汽车传导充电系统—第1部分:通用要求》(GB/T 18487.1-2015)