能够检测输出接地的逆变器系统及利用该系统的输出接地检测方法技术方案

本发明专利技术涉及能够检测输出接地的逆变器系统及利用该逆变器系统的输出接地检测方法，尤其涉及一种通过检测分流电阻(Leg

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】能够检测输出接地的逆变器系统及利用该系统的输出接地检测方法


[0001]本专利技术涉及能够检测输出接地的逆变器系统及利用该逆变器系统的输出接地检测方法，尤其涉及一种通过检测分流电阻(Leg
‑
Shunt Resistor)的电流来检测输出接地的逆变器及利用该逆变器的逆变器输出接地检测方法。

技术介绍

[0002]逆变器是将直流电转换为所需频率和大小的交流电的装置，其用于控制交流电动机等。这种逆变器从整流器接收三相AC电，将其转换为DC电，并将该DC电储存在直流链路(DC
‑
Link)，然后通过逆变器转换为AC电后驱动电动机。此外，逆变器由变压变频(variable voltage variable frequency,VVVF)方法控制，可以根据脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)输出来改变输入到电动机的电压和频率。
[0003]在逆变器中，可能因输出电流异常而使逆变器损坏。这里，逆变器的输出电流异常典型的有过电流和输出接地。逆变器输出接地是指逆变器输出的三相中的一个相以上与大地形成接地，从而出现电流通路(path)连接到大地的情形。这种逆变器输出接地是由于逆变器输出线断开或逆变器输出与大地之间有导体引入而引起的。在逆变器输出接地的情况下，电动机可能会因额定电流以上的过电流而劣化从而导致损坏，如果接地线与人体接触，甚至可能危害生命。因此，驱动电动机的通用逆变器在发生输出接地时通知用户有无逆变器输出接地并停止逆变器的运行，从而提供用于安全地保护电动机和用户的功能。然而，最终在通用逆变器中无法用分流电阻来准确地检测输出接地。
[0004]图4是根据现有技术的一般逆变器的构成图。另外，图5是根据现有技术的使用CT检测输出电流的逆变器的构成图，图6是根据现有技术的利用分流电阻检测输出电流的逆变器的构成图。
[0005]参照图4，根据现有技术的逆变器1从电源部(三相电)2接收三相交流电，并由整流部11对其进行整流，平滑部12平滑并储存由整流部11整流的直流电压。逆变器部13根据PWM控制信号将储存在作为平滑部12的直流链路(DC
‑
Link)电容器中的直流电压输出为具有预定电压和频率的交流电压，并将该交流电压提供给电动机3。逆变器部13由三个支路构成，每个支路由两个相互串联连接的开关元件组成。
[0006]为了保护逆变器免受过电流的影响，需要检测过电流，为了进行这种过电流的检测，如图5所示，在逆变器1的输出端A配置电流传感器(Current Transformer,CT)以检测逆变器输出电流，或者如图6所示，通过配置分流电阻，该分流电阻分别与逆变器部13的下部支路B的开关元件串联连接，从而检测逆变器部13的输出电流，由此来检测过电流。此时，主要检测输出电流的瞬时最大电流，以进行过电流保护动作。
[0007]参照图6，在使用分流电阻的电流检测方法中，通过在逆变器1的逆变器部13的各个支路的下部开关元件(例如，绝缘栅极双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)的发射极分别配置分流电阻20来检测流过分流电阻20的电流。然而，根
据逆变器部13的开关元件的开关状态，不连续地检测输出电流，从而需要基于开关元件的开关状态来检测瞬时最大电流。
[0008]图7是用于说明根据逆变器的PWM状态的输出电流检测限制区域的图表。
[0009]在使用分流电阻检测逆变器的输出电流的方法中，根据开关元件的动作状态和电流导通时间，出现不能检测电流的区域。因此，为了扩大电流的检测区域，采用检测三相输出电流中有效的两相电流，并计算和估计剩余一相电流的方法。
[0010]表1是示出使用分流电阻的电流检测方法中的电流检测计算方法的表格。
[0011][表1][0012]扇区信息IuIvIw1Iu＝(Ivs+Iws)Iv＝
‑
IvsIw＝
‑
Iws2Iu＝
‑
IusIv＝(Ius+Iws)Iw＝
‑
Iws3Iu＝
‑
IusIv＝(Ius+Iws)Iw＝
‑
Iws4Iu＝
‑
IusIv＝
‑
IvsIw＝(Ius+Ivs)5Iu＝
‑
IusIv＝
‑
IvsIw＝(Ius+Ivs)6Iu＝(Ivs+Iws)Iv＝
‑
IvsIw＝
‑
Iws
[0013]图8是根据现有技术的能够检测输出缺相的逆变器的构成图。参照图8，检测三相输出电流，然后经过预处理过程之后，检测逆变器输出电流。另外，根据输入到控制器的输出电流的计算结果来判断是否存在输出接地。
[0014]图9是示出根据现有技术的逆变器中的正常状态下和输出接地时的输出电流路径的构成图。这里，图9的(a)表示正常状态下的逆变器输出电流路径，图9的(b)表示输出接地时的逆变器输出电流路径。
[0015]参照图9的(a)，在逆变器正常动作时，根据基尔霍夫电流定律，通过逆变器的三相电流传感器而输入的输出电流之和为
‘
Iu+Iv+Iw＝0
’
。然而，参照图9的(b)，当发生输出接地时，发生输出接地的相电流形成连接到大地的路径，因此通过逆变器三相电流传感器而输入的输出电流之和不为0。在逆变器的输出接地检测中，利用基尔霍夫的电流定律时，如果三相电流之和为设定值以上，则判断为发生输出接地，并进行保护动作。
[0016]然而，在使用前述的分流电阻的电流检测方法中，基于PWM区间检测逆变器三相输出电流中有效的两相电流并计算剩余一相电流的方法无法检测输出接地。即，在现有技术的使用分流电阻的电流检测方法中，即使逆变器中发生输出接地，根据基尔霍夫的电流定律得出的三相输出电流之和也始终为
‘0’
。因此，通过现有技术的接地检测方法无法检测逆变器中的输出接地，所以无法通过逆变器的过电流保护动作来保护逆变器和用户。
[0017]逆变器中发生输出接地时，电流的大小与接地电阻有关。如果三相中的任一相中连接有非常小的接地电阻，则会流过过大的电流，逆变器会通过自身的过电流保护动作阻断逆变器的输出。然而，如果接地电阻的大小具有即使在输出接地的情况下输出接地电流也无法执行逆变器的过电流保护动作程度的大小，或者由于过电流保护水平会随着逆变器的容量的增大而变高，则可能发生输出接地电流无法达到保护水平的情况。在这种情况下，即使在一相中发生输出接地，也无法检测该情形，从而无法执行保护动作。

技术实现思路

[0018]专利技术要解决的问题
[0019]本专利技术的目的在于提供一种能够在使用分流电阻的电流检测方法中检测输出接地的逆变器系统及利用该逆变器系统的输出接地检测方法。
[0020]本专利技术的目的并不限于上述目的，可以通过以下说明来理解未提及的本专利技术的其他目的和优点，并且借助本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种能够检测输出接地的逆变器系统，其中，包括：逆变器部，在每个支路分别设置有串联连接的两个开关元件；分流电阻，分别与所述逆变器部的下部支路的开关元件串联连接；以及控制器，控制所述逆变器部，通过比较从所述分流电阻检测到的三相的电流值的绝对值峰值来检测输出接地。2.根据权利要求1所述的能够检测输出接地的逆变器系统，其中，所述控制器包括：输出电流检测模块，通过从所述分流电阻检测三相的电流值来检测绝对值峰值；输出电流比较模块，通过比较所述三相中有效的两相的绝对值峰值来生成差值；以及输出接地检测模块，在所述差值为输出接地电平以上的情况下对与所述差值对应的相累积计数，如果累积的计数为输出接地基准以上，则判断为输出接地，并停止所述逆变器部的运行。3.根据权利要求2所述的能够检测输出接地的逆变器系统，其中，所述三相的电流值包括U相电流值、V相电流值以及W相电流值，所述差值包括：作为通过对U相电流值和V相电流值取绝对值之后比较峰值得出的差值的UV差值；作为通过对V相电流值和W相电流值取绝对值之后比较峰值得出的差值的VW差值；以及作为通过对W相电流值和U相电流值取绝对值之后比较峰值得出的差值的WU差值。4.根据权利要求3所述的能够检测输出接地的逆变器系统，其中，在所述输出接地检测模块中，如果所述UV差值和所述VW差值大于输出接地电平且所述WU差值小于输出接地电平，则判断为V相上存在异常；如果所述UV差值大于输出接地电平且所述VW差值小于输出接地电平并且所述WU差值大于输出接地电平，则判断为U相上存在异常；如果所述UV差值小于输出接地电平且所述VW差值和所述WU差值大于输出接地电平，则判断为W相上存在异常。5.一种逆变器的输出接地检测方法，作为逆变器系统的输出接地检测方法，所述逆变器系统包括：逆变...

【专利技术属性】
技术研发人员：许成德，梁千锡，
申请(专利权)人：LS电气株式会社，
类型：发明
国别省市：