防止电网和电机中的过电流的电流保护制造技术

设备可包括向外部部件提供输出N相交流电的逆变器。当N等于二时，N相的一相可包括上部门极和下部门极。所述设备还可以包括电流检测器，所述电流检测器被配置成检测所述输出交流电的相电流量值。所述设备还可以包括联接到电流检测器和逆变器的控制器。所述控制器可以生成用于控制逆变器的门极的门极命令。所述控制器还可以确定电流阈值的值小于外部部件的切断电流阈值。所述控制器可以响应于检测到所述相电流量值大于所述电流阈值而提供关闭所述逆变器的对应相的上部门极的保护命令。逆变器的对应相的上部门极的保护命令。逆变器的对应相的上部门极的保护命令。

【技术实现步骤摘要】
防止电网和电机中的过电流的电流保护


[0001]本公开涉及过电流检测系统，并且更具体地涉及用于避免导致设备的切断状况的过电流情况的系统和方法。

技术介绍

[0002]微网是发电、电能储存和电力负载的局部化分组。控制器可以用于控制提供给微网的电流，以防止通过过电流状况损坏逆变器部件。某些状况，例如某些模态转换、过载和系统故障，可能导致电流比控制器可以控制到所需水平的速度更快地上升，因此，控制器可以关断对微网的电流输出以防止对逆变器部件的损坏。类似的系统也可以用于控制电流如何提供给电机和发电机。然而，关断微网、电机等对于运营商来说可能是昂贵的。因此，在过电流上升到需要完全系统关断的水平之前，一般需要防止过电流情况。
[0003]美国专利申请2022/0115974论述了向电机提供电流、检测电机电流并在检测到电流超过过电流保护阈值时关断电机的驱动设备。

技术实现思路

[0004]在根据本公开的实例中，设备可包括逆变器，所述逆变器被配置成向外部部件提供输出N相交流电，所述N相的一相包括上部门极和下部门极。所述设备还可以包括电流检测器，所述电流检测器被配置成对于每一相检测所述输出N相交流电的相电流的量值。所述设备还可以包括控制器，所述控制器联接到所述电流检测器和所述逆变器且被配置成生成用于控制所述逆变器的门极的门极命令。所述控制器可以被配置成确定电流阈值的值小于所述外部部件的切断电流阈值。所述控制器还可以被配置成响应于检测到所述相电流的量值大于所述电流阈值，提供关闭所述逆变器的对应相的上部门极的保护命令。
[0005]在另一实例中，用于电力输送的系统可包括电力装置，所述电力装置包括电网、微网或电机中的至少一个；以及设备，所述设备联接到所述电力装置并且被配置成控制提供到所述电力装置的电流。
[0006]在另一实例中，用于控制电力输送系统中的电流的方法可包括检测逆变器的输出交流电的相电流量值。所述方法还可以包括响应于检测到所述相电流量值大于阈值而提供保护命令以关闭所述逆变器的对应相的上部门极。
附图说明
[0007]在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示相似部件的不同实例。附图通过实例而非限制的方式大体上示出了本文献中讨论的各种实施例。
[0008]图1示出根据本公开的用于防止过电流状况的系统的框图。
[0009]图2示出根据本公开的关断阈值和最大电流阈值。
[0010]图3示出根据本公开的系统内的保护信号相对于其它信号。
[0011]图4示出根据本公开的用于防止过电流状况的逆变器的示意图。
[0012]图5示出根据本公开的作业机械的侧视图。
[0013]图6示出根据本公开的用于防止过电流状况的过程的流程图。
具体实施方式
[0014]图1示出根据本公开的用于防止过电流状况的系统10的框图。如图1所示，系统管理外部部件12的电力传输。在一些实施例中，外部部件12包括网(例如，电网或微网)。在一些实施例中，外部部件12可包括电机或发电机。在一些实施例中，外部部件12可包括车辆(例如作业机械100(图3))的电机。系统10包括设备14。设备14可包括逆变器22，所述逆变器被配置成将输出N相交流电20提供到外部部件12。参考图4更详细地描述了N相和逆变器电路系统。
[0015]在外部部件12包括网的实施例中，外部部件12可包括负载和电源(未描绘)两者。电源可包括太阳能板、风力涡轮机、柴油或燃气发电机组、燃料电池和/或公用事业电网。
[0016]设备14可以经由N相总线20联接到网12。在实例中，总线20是三相总线，但实施例不限于此。设备14可包括DC
‑
AC双向逆变器22和负载控制器24，所述负载控制器具有用于外部部件12的传感器连接26。在实例中，外部部件12包括三相网或三相电机，但实施例不限于三相。传感器连接26可以包括一个或多个电流检测器，所述一个或多个电流检测器被配置成检测输出交流电的相电流量值。
[0017]设备14将电流输出到外部部件12。通常，在某些模态转换、过载状况或故障状况期间，电流上升得更快。控制器24联接到电流检测器(例如，传感器26)和逆变器，并且被配置成生成用于控制逆变器(例如，逆变器22)的门极的门极命令。控制器24可以不在所有负载状况、故障状况、模态转换等下在优选或期望的时间量内将输出电流控制到期望的水平。此状况可导致关断以保护外部部件12的部件。关断成本高昂，在关断后使外部部件12重新上线可能耗时。
[0018]根据一些实施例的设备14通过在由于过电流，电流越过阈值超过正常命令值但处于用于关断系统的阈值内时，限制电流输出到外部部件12来解决这些问题和其它问题。这些阈值在图2中示出。
[0019]图2示出根据本公开的关断阈值和最大电流阈值。输出电流200示为正弦波。虽然示出了正弦波，但实施例不限于此，并且输出电流的表示可采用其它形状。如果输出电流超过正关断电流阈值202，或相反，如果电流的负值下降低于负关断电流阈值204，则根据实施例的设备14可以控制逆变器22停止向外部部件12提供电流(例如，关断)。例如，如本文稍后所述，设备14中的门极可以被控制以强加将向下驱动电流200的较低电压。正电流阈值206可以设置为在正关断电流阈值202的某一范围内的值。类似的负电流阈值208可以设置为在负关断电流阈值204的某一范围内的值。此范围可基于系统的带宽、系统的响应时间、在错误状况或其它状况下可预期电流上升的速度。
[0020]图3示出根据本公开的系统内的保护信号300相对于其它信号。保护信号300用于基于如本文中所描述的检测到的电流中断逆变器22的门极的控制。保护信号300可以由控制器24(图1)提供，作为固件解决方案、软件解决方案(例如，作为现场可编程门阵列(FPGA)解决方案)或硬件解决方案的一部分。因此，控制器24可包括处理电路系统、存储器等。响应
于相电流与最大电流阈值之间的比较，打开(例如，“启用”或“激活”)保护信号。由于存在多相，因此存在多个保护信号，一个相一个保护信号。当受保护门极命令与原始门极命令匹配且电流低于最大电流阈值时，保护信号被禁用(优先级低于启用)。
[0021]如图3所示，可以使用正弦三角切换方法，其中相对快的(高频)载波302和较慢的参考波304(其可以为正弦波)用于生成脉冲宽度调制(PWM)信号306，该信号表示载波302与参考波304的比较。PWM信号306可以类似于信号308的方式视为理想原始命令，但为了说明目的单独提供和绘制PWM信号306。类似于信号308，虽然信号308被单独提供。在各方面，载波302可以比参考波304快得多(例如，快至少10倍至20倍)，但为了清楚起见，图3中示出较慢的载波302。载波302可以以标称频率运行，并且参考波304可以与系统频率或设备14频率同步。虽然描述了正弦三角波实施和开关策略，但实施例不限于此，且可包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设备，包括：逆变器，所述逆变器被配置成向外部部件提供输出N相交流电，所述N相的一相包括上部门极和下部门极；电流检测器，所述电流检测器被配置成对于每一相检测所述输出N相交流电的相电流的量值；以及控制器，所述控制器联接到所述电流检测器和所述逆变器并且被配置成生成用于控制所述逆变器的门极的门极命令，所述控制器还被配置成：确定电流阈值的值小于所述外部部件的切断电流阈值；以及响应于检测到所述相电流的量值大于所述电流阈值，提供关闭所述逆变器的对应相的上部门极的保护命令。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器还包括模拟
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数字转换器(ADC)，并且其中所述相电流由所述ADC测量并且由所述控制器滤波。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器还包括模拟
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数字转换器(ADC)，并且其中所述相电流由所述ADC测量并且不由所述控制器滤波。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：