光伏逆变器漏电流怎么测?LEM CTSR剩余电流传感器解读

做组串式光伏逆变器的工程师，大概都对"漏电流"这三个字格外敏感。

早年的逆变器带工频变压器，一次侧二次侧之间有隔离，漏电流问题没那么突出。后来为了把效率做到 98% 以上、把体积和成本压下来，主流方案改成了无变压器(transformerless)拓扑。效率和功率密度上去了，代价是 PV 阵列和电网之间失去了电气隔离。

这时候漏电流就成了安全问题。

电流是从哪儿漏出去的

光伏组件有个特性：电池片和接地的金属边框之间存在寄生电容。组件面积越大、环境越潮湿，这个电容越大。

逆变器用高频 PWM 斩波，共模电压在不停跳变。这个跳变的共模电压，通过 PV 阵列的对地寄生电容，就会耦合出对地漏电流。

它有几个麻烦的地方：

正常时就存在，不是只有故障才有。只是正常时很小，在毫安级

一旦组件绝缘破损、或者有人触碰到带电部分，漏电流会明显上升

高频 PWM 带来的漏电流里，除了工频分量，还有开关频率及其谐波的分量

所以安规要求逆变器必须做剩余电流监测(RCD)。像 VDE 0126-1-1、UL 1741 这些标准，对剩余电流的监测和分断都有明确要求——超过阈值必须在规定时间内切断。

为什么普通电流传感器干不了这活

先别急着选型号，把测量的难点列清楚，答案自己就出来了。

第一，量级是毫安级。 标准里关注的阈值常常是 300mA、甚至 6mA 平滑直流、30mA 突变这样的量级。而同一根母线上跑着几十安的工作电流。要在几十安的背景上分辨出几百毫安的差值，传感器的零点漂移必须极小——自己漂 100mA，测量就没意义了。

第二，要测的是矢量和。 剩余电流不是某一根线的电流，是所有带电导体电流的矢量和。正常工作时它们互相抵消，和为零;只有出现对地泄漏，和才不为零。所以传感器得有个足够大的孔径，把几根线一起穿过去。

第三，过载能力要极强。 传感器平时测毫安，但系统发生短路或者接地故障时，穿过孔径的导线可能瞬间扛几十上百安甚至更大的冲击。传感器不能在这个时候损坏，也不能"打呆"——故障电流过去之后还得能正常工作，继续履行安全监测职责。

这三条一摆，很多方案就自动出局了。

三条路线的取舍

需要说明的是，A 型 RCD 只能测交流剩余电流和脉动直流分量，B 型才要求覆盖平滑直流。光伏系统因为有 DC 侧的存在，对直流分量的检测能力是硬要求——这也是普通交流零序 CT 在这里不够用的根本理由。

闭环磁通门在这个场景的优势是结构性的：它依靠磁芯在零磁通状态下工作，检测的是"为了抵消原边磁通需要多大补偿电流"，这个原理本身就决定了它的失调和温漂可以做得很低。

CTSR 具体是什么规格

莱姆的 CTSR 系列是专门冲着这类应用做的。核心参数：

技术：闭环磁通门(closed loop Fluxgate)，不是开环霍尔

量程：CTSR 0.3-P 额定 300 mA RMS，CTSR 0.6-P 额定 600 mA RMS;也可按需求定制到 3 A RMS

精度：CTSR 0.3-P 在 +25℃ 时最高 1.9%，CTSR 0.6-P 最高 1.5%

供电：单电源 +5V，典型电流消耗 17.8 / 18.1 mA，电压输出

孔径：Ø 20.1 mm，方便单相机或者三相机几根线一起穿过

绝缘：爬电距离和电气间隙 11 mm，CTI 600，隔离测试电压 5.4 kV RMS / 50 Hz / 1 min

过载能力：3300 A(100 秒脉冲、500 A/µs 上升率)——这一条很关键

动态：反应时间 7 µs(@10% Iprn)，响应时间 50 µs(@90% Ipn)

温度：-40 到 +105℃

重量：28 g，PCB 安装

标准：EN 50178、IEC 61010-1、UL 508，满足 VDE 0126-1-1 和 UL 1741

除了标准型号，还有带原边插入导线的 CTSR xxx-TP 版本，方便直接接线;也可以测单相或三相每根线高达 ±30 A 的标称电流。

三个容易被忽略的细节

参考脚怎么用好。 CTSR 有一个额外的参考引脚，工作在 Ref In / Ref Out 两种模式：可以把内部参考电压引出来送给 ADC 作参考，也可以反过来接收外部 DSP 或 ADC 的参考电压(2.3 到 4 V)。目的都是同一个——让输出和 ADC 用同一个基准，把参考电压的温度漂移抵消掉。 毫安级测量里，这一步不做，温漂很容易吃掉你的分辨力。

消磁功能不是摆设。 磁通门靠磁芯工作。系统经历一次大电流冲击之后，磁芯可能残留剩磁，表现为输出出现固定偏移。CTSR 提供消磁(Degauss)功能，就是用来把这个偏移清掉的。做安全系统，这个功能要进自检流程。

自检功能要真的用起来。 安全相关的检测通道，不能"装上去就信它一直对"。CTSR 带 Test 功能，可以注入测试电流验证整条链路是否正常。定期自检是安规的隐含要求，别省。

不止光伏

同一颗 CTSR 的应用清单里还有不少：电源故障检测、电机逆变器之后的对称故障检测、叠层直流源的漏电检测、UPS、开关电源、电流监测。

判断标准其实就一条：你需要测的是毫安级、交直流都可能有的剩余电流，而且这个测量结果关系到人身或设备安全——这种情况下，用闭环磁通门这条路基本不会错。

反过来说，如果只是要做普通的电流反馈或者功率监测，那用 GO、HLSR 这类开环霍尔就够，没必要上到 CTSR 这个量级。选型最怕的是不看量级和目的，一律往高精度上堆。

浮思特是莱姆 LEM 的代理渠道，CTSR 系列的规格书、以及"到底用不用得上磁通门"这个判断，都可以找我们一起过一遍——很多时候真正需要的不是最贵的那颗，是把测量目的先说清楚。