專利名稱：變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變頻器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)方法及裝置。
背景技術(shù)：
變頻器作為一種實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，其已得到越來(lái)越為廣泛的應(yīng)用， 具有明顯的節(jié)能降耗效果。在使用的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因電機(jī)老化、高溫、dv/dt擊 穿等原因而導(dǎo)致電機(jī)繞組絕緣損壞的情況，造成電機(jī)繞組與電機(jī)外殼短路，即，出現(xiàn)電 機(jī)繞組對(duì)地短路的問(wèn)題。此外，由于錯(cuò)誤接線或線路老化等原因，也會(huì)引起變頻器與電 機(jī)之間的連接線出現(xiàn)對(duì)地短路故障。在電機(jī)繞組或連接線對(duì)地短路的情況下，如果變頻 器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，則變頻器的輸出電流將陡然增大，在缺少有效保護(hù)措施的情況下，則 會(huì)對(duì)變頻器造成損壞，同時(shí)，變頻器系統(tǒng)對(duì)地的漏電流也會(huì)增大，影響人身及設(shè)備的安 全。圖1示出了一種常用的變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)，其在變頻器11的 U、V、W三相輸出線上各接入一電流檢測(cè)裝置HL1、HL2、HL3,各自采集三相輸出線 上的電流信號(hào)并分別傳遞至一過(guò)流保護(hù)電路13及一三相電流合成電路15，該過(guò)流保護(hù)電 路13根據(jù)所獲取的三相輸出線的電流信號(hào)及三相電流合成電路15的處理結(jié)果等參數(shù)判斷 變頻器11的輸出線電流是否超過(guò)所設(shè)定的閥值，并根據(jù)其判斷結(jié)果驅(qū)動(dòng)IGBT驅(qū)動(dòng)控制 電路17關(guān)斷變頻器11的開關(guān)器件Ql Q6以對(duì)變頻器進(jìn)行保護(hù)。上述變頻器輸出對(duì)地 短路檢測(cè)裝置存在著如下不足1、可靠性差，其僅能保護(hù)變頻器本身不因電機(jī)繞組對(duì)地 斷路而損壞，但不能對(duì)閥值以下的漏電流進(jìn)行檢測(cè)保護(hù)；2、及時(shí)性差，不能提前對(duì)電機(jī) 的對(duì)地?cái)嗦愤M(jìn)行檢測(cè)，只有等到變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)才可能檢測(cè)出來(lái)；3、成本較高，硬件 上采用三個(gè)電流檢測(cè)裝置和過(guò)流保護(hù)電路，增加了設(shè)備的成本。針對(duì)常見(jiàn)變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)方式所存在的缺陷，人們做出了改進(jìn)，如國(guó) 家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2009年3月11日所公開的申請(qǐng)?zhí)枮?00710076860.3的發(fā)明專利申請(qǐng)文獻(xiàn) 中，即公開了一種檢測(cè)電機(jī)對(duì)地短路的系統(tǒng)及方法，其采用兩個(gè)電流檢測(cè)裝置的技術(shù)方 案，雖可在一定程度上降低設(shè)備成本，但其實(shí)現(xiàn)算法比較復(fù)雜，所需檢測(cè)的數(shù)據(jù)信息較 多，不易于推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)方法和裝置所存在的缺 陷，提供一種軟件簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)、檢測(cè)時(shí)間短、成本低廉的變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)方法 及其裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案。—種變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)方法，其包括有如下步驟a、開通所要檢測(cè)其電流的相輸出線上所對(duì)應(yīng)的單個(gè)開關(guān)器件；
b、獲取相應(yīng)相輸出線上的電流信號(hào)；C、將所獲取的電流信號(hào)與一預(yù)設(shè)的輸出對(duì)地漏電流限值進(jìn)行比較，如大于該輸 出對(duì)地漏電流限值，則執(zhí)行下述步驟Cl，如不大于該輸出對(duì)地漏電流限值，則執(zhí)行下述 步驟c2 ；Cl、輸出變頻器輸出對(duì)地短路信號(hào)，并至少關(guān)閉步驟a中所開通的開關(guān)器件，結(jié) 束檢測(cè)；C2、輸出變頻器輸出對(duì)地未短路信號(hào)，并至少關(guān)閉步驟a中所開通的開關(guān)器件， 結(jié)束檢測(cè)。上述變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)方法中，所述步驟C2之前還包括有一檢測(cè)所設(shè) 定的檢測(cè)時(shí)間是否到達(dá)的步驟，如開通時(shí)間到達(dá)，則執(zhí)行所述步驟c2;如開通時(shí)間未到 達(dá)，則返回執(zhí)行步驟b。上述變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)方法中，在所述步驟Cl中，為關(guān)閉變頻器所有的 開關(guān)器件。上述變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)方法中，在所述步驟C2中，為關(guān)閉變頻器所有的 開關(guān)器件。一種變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)裝置，其包括有至少一電流檢測(cè)元件，可連接于變頻器的U、V、W三相輸出線中的任一輸出 線，以檢測(cè)相對(duì)應(yīng)的輸出線的電流信號(hào)；一電流AD采樣單元，與所述電流檢測(cè)元件連接，經(jīng)由所述電流檢測(cè)元件獲取輸 出線的電流信號(hào)，并與一預(yù)設(shè)的輸出對(duì)地漏電流限值進(jìn)行比較；一 IGBT驅(qū)動(dòng)控制單元，與所述電流AD采樣單元連接，根據(jù)該電流AD采樣單 元所反饋的電流比較結(jié)果控制變頻器中的開關(guān)器件的開關(guān)；一信號(hào)輸出單元，與所述電流AD采樣單元連接，用于輸出變頻器輸出對(duì)地短路 與否的信號(hào)。上述變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)裝置中，所述IGBT驅(qū)動(dòng)控制單元連接有一用于設(shè) 定檢測(cè)時(shí)間的計(jì)時(shí)器單元。上述變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)裝置中，所設(shè)置的電流檢測(cè)元件為一個(gè)。上述變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)裝置中，所設(shè)置的電流檢測(cè)元件為兩個(gè)。本發(fā)明可使用一個(gè)或兩個(gè)電流檢測(cè)元件采集變頻器相輸出線的電流信號(hào)，并與 一預(yù)設(shè)的輸出對(duì)地漏電流限值相比，以判斷變頻器輸出對(duì)地是否短路，其所需采集的參 數(shù)較少，實(shí)現(xiàn)算法較為簡(jiǎn)單，使得軟件簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，且可簡(jiǎn)化該裝置的硬件結(jié)構(gòu)，降低 成本并提高運(yùn)行的可靠性。


圖1是常用的變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)裝置的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更加清楚地理解本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)， 以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。參閱圖2所示，以說(shuō)明本發(fā)明所公開的變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)裝置的一種優(yōu) 選實(shí)施例。該裝置至少包括有一電流AD采樣單元10，該電流AD采樣單元10連接有一 電流檢測(cè)元件HL1，該電流檢測(cè)元件HLl連接于變頻器12的U、V、W三相輸出線中的 任一輸出線，以檢測(cè)相對(duì)應(yīng)的輸出線上的電流信號(hào)。在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，該電流檢測(cè) 元件HLl連接于U相輸出線上，同理地，也可連接于V相輸出線或W相輸出線上，圖2 不應(yīng)作為對(duì)本發(fā)明的任何限制。該電流AD采樣單元10經(jīng)由該電流檢測(cè)元件HLl獲取相應(yīng)輸出線上的電流信 號(hào)，將其進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換處理后，與一預(yù)設(shè)的輸出對(duì)地漏電流限值進(jìn)行比較，并可將該電流 比較結(jié)果反饋至一與之連接的IGBT驅(qū)動(dòng)控制單元14。該IGBT驅(qū)動(dòng)控制單元14根據(jù)該 電流AD采樣單元10所反饋的電流比較結(jié)果控制變頻器12中的開關(guān)器件Ql Q6的開 關(guān)。該電流AD采樣單元10還連接有一信號(hào)輸出單元16，用于輸出變頻器輸出對(duì)地短路 與否的信號(hào)，該信號(hào)輸出單元16可將該變頻器輸出對(duì)地短路與否的信號(hào)輸送至其他控制 系統(tǒng)，以作為其他控制系統(tǒng)的控制參數(shù)，也可輸送至一顯示裝置而進(jìn)行顯示，以供相關(guān) 工作人員察看。優(yōu)選地，該IGBT驅(qū)動(dòng)控制單元14連接有一用于設(shè)定檢測(cè)時(shí)間的計(jì)時(shí)器單元 18，其依據(jù)該計(jì)時(shí)器單元18所設(shè)定的檢測(cè)時(shí)間到達(dá)以否以控制檢測(cè)的是否繼續(xù)。如所設(shè) 置的檢測(cè)時(shí)間尚未到達(dá)，則繼續(xù)重復(fù)檢測(cè)步驟；如所設(shè)置的檢測(cè)時(shí)間已到達(dá)，則關(guān)閉變 頻器12中的開關(guān)器件Ql Q6的全部或部分，結(jié)束檢測(cè)。通過(guò)設(shè)定一定時(shí)間段的檢測(cè) 時(shí)間，保證了短路電流有著足夠的上升時(shí)間，以防止出現(xiàn)“發(fā)生對(duì)地短路但短路電流尚 未升至高位值而造成檢測(cè)不準(zhǔn)”的情形，進(jìn)而提高變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)的準(zhǔn)確度。參閱圖3，在此實(shí)施例中，該電流AD采樣單元10連接有兩電流檢測(cè)元件HLl、 HL2,兩電流檢測(cè)元件HL1、HL2分別連接于變頻器12的U相輸出線和W相輸出線(誠(chéng) 然，可連接于U、V、W三相輸出線中的兩任意輸出線)，以檢測(cè)相對(duì)應(yīng)的輸出線的電流 信號(hào)。采用兩電流檢測(cè)元件以檢測(cè)兩相輸出線的電流值，更有助于變頻器完成相關(guān)的控 制算法，當(dāng)然，其相比于采用一電流檢測(cè)元件檢測(cè)一相輸出線的電流值的結(jié)構(gòu)，具有較 高的成本。結(jié)合圖2和圖4所示，以說(shuō)明本發(fā)明所公開的變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)方法。首 先，開通電流檢測(cè)元件HLl所連接的輸出線所對(duì)應(yīng)的單個(gè)開關(guān)器件，以獲取相應(yīng)輸出線 的電流信號(hào)(步驟S101)。在圖2所示的檢測(cè)裝置中，由于電流檢測(cè)元件HLl連接于U 相輸出線，則相應(yīng)地開通開關(guān)器件Ql或Q4。如將該電流檢測(cè)元件HLl連接于V相輸 出線，則相應(yīng)地開通開關(guān)器件Q2或Q5 ；如連接于W相輸出線，則相應(yīng)地開通開關(guān)器件 Q3 或 Q6。電流AD采樣單元10經(jīng)由電流檢測(cè)元件HLl獲取電流信號(hào)，并進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換處 理(步驟S102)。將所獲取的電流信號(hào)與一預(yù)設(shè)的輸出對(duì)地漏電流限值進(jìn)行比較，判斷 其是否超過(guò)該輸出對(duì)地漏電電流限值(步驟S103)。如該相輸出線的電流值超過(guò)該輸出對(duì)地漏電流限值，則認(rèn)為變頻器12存在著輸出對(duì)地短路故障，并由該信號(hào)輸出單元16輸出變頻器輸出對(duì)地短路信號(hào)(步驟S104a)， 進(jìn)而由該IGBT驅(qū)動(dòng)控制單元14至少關(guān)閉步驟SlOl中所開通的變頻器開關(guān)器件(步驟 S105)，并結(jié)束該輸出對(duì)地短路檢測(cè)的操作(步驟S106)。如U相輸出線發(fā)生對(duì)地短路，電流順次流經(jīng)開關(guān)器件Ql、U線輸出線后接地， 則會(huì)造成U相輸出線上的電流升高；如V相輸出線發(fā)生對(duì)地短路，電流順次流經(jīng)開關(guān)器 件Ql、U相輸出線、電機(jī)U相繞組、電機(jī)V相繞組、V相輸出線后接地，也會(huì)造成U相 輸出線上的電流升高。同理，如三相輸出線的其中任一輸出線或者電機(jī)發(fā)生對(duì)地短路， 均會(huì)造成流經(jīng)該U相輸出線的電流增大，而由該電流檢測(cè)元件HLl檢測(cè)出。如該相輸出線的電流值未超過(guò)該輸出對(duì)地漏電流限值，則由該IGBT驅(qū)動(dòng)控制電 路14檢測(cè)由該計(jì)時(shí)器單元18所設(shè)定的檢測(cè)時(shí)間是否到達(dá)(步驟S104bl)，如開通時(shí)間到 達(dá)，則認(rèn)為變頻器12不存在輸出對(duì)地短路故障，并由該信號(hào)輸出單元16輸出變頻器輸出 對(duì)地未短路信號(hào)(步驟S104b2)，后執(zhí)行步驟S105和步驟S106。如開通時(shí)間未到達(dá)，則 返回開始執(zhí)行步驟S102，繼續(xù)重復(fù)變頻器輸出對(duì)地短路的檢測(cè)。在執(zhí)行步驟S105時(shí)，一種可靠的做法是該IGBT驅(qū)動(dòng)控制單元14關(guān)閉變頻器12 的所有開關(guān)器件Ql Q6，以確保變頻器12的有效關(guān)閉，避免造成變頻器開關(guān)器件的損 壞。當(dāng)采用圖3的裝置進(jìn)行變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)時(shí)，則將兩電流檢測(cè)元件HL1、 HL2分別連接于變頻器12的任意兩輸出線，如圖中的U相輸出線和W相輸出線，分別開 通上述兩相輸出線所對(duì)應(yīng)的單個(gè)開關(guān)器件，以獲取相應(yīng)的電流信號(hào)。如需檢測(cè)U相輸出 線的電流，則開通開關(guān)器件Ql或Q4，如需檢測(cè)W相輸出線的電流，則開通開關(guān)器件Q3 或Q6，如需同時(shí)檢測(cè)U相輸出線和W相輸出線的電流，則同時(shí)開通開關(guān)器件Ql和Q3， 或者同時(shí)開通開關(guān)器件Q4和Q6。以此類推，如將電流檢測(cè)元件HLl、HL2連接于其他 組合的兩輸出線上，則相應(yīng)地開通對(duì)應(yīng)的單個(gè)開關(guān)器件。綜上所述，本發(fā)明可使用一個(gè)或兩個(gè)電流檢測(cè)元件采集變頻器相輸出線的電流 信號(hào)，并與一預(yù)設(shè)的輸出對(duì)地漏電流限值相比，以判斷變頻器輸出對(duì)地是否短路，其所 需采集的參數(shù)較少，實(shí)現(xiàn)算法較為簡(jiǎn)單，使得軟件簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，且可簡(jiǎn)化該裝置的硬件 結(jié)構(gòu)，降低成本并提高運(yùn)行的可靠性。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，而非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制。本領(lǐng) 域的技術(shù)人員可在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上施以各種等同的更改和改進(jìn)，凡在權(quán)利要求范圍 內(nèi)所做的等同變化或修飾，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法包括有如下步驟a、開通所要檢測(cè)其電流的相輸出線上所對(duì)應(yīng)的單個(gè)開關(guān)器件；b、獲取相應(yīng)相輸出線上的電流信號(hào)；C、將所獲取的電流信號(hào)與一預(yù)設(shè)的輸出對(duì)地漏電流限值進(jìn)行比較，如大于該輸出對(duì) 地漏電流限值，則執(zhí)行下述步驟Cl，如不大于該輸出對(duì)地漏電流限值，則執(zhí)行下述步驟 c2 ；Cl、輸出變頻器輸出對(duì)地短路信號(hào)，并至少關(guān)閉步驟a中所開通的開關(guān)器件，結(jié)束檢測(cè)；c2、輸出變頻器輸出對(duì)地未短路信號(hào)，并至少關(guān)閉步驟a中所開通的開關(guān)器件，結(jié)束 檢測(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟c2之 前還包括有一檢測(cè)所設(shè)定的檢測(cè)時(shí)間是否到達(dá)的步驟，如開通時(shí)間到達(dá)，則執(zhí)行所述步 驟c2;如開通時(shí)間未到達(dá)，則返回執(zhí)行步驟b。
3.如權(quán)利要求1或2所述的變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)方法，其特征在于，在所述步驟 Cl中，為關(guān)閉變頻器所有的開關(guān)器件。
4.如權(quán)利要求1或2所述的變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)方法，其特征在于，在所述步驟 c2中，為關(guān)閉變頻器所有的開關(guān)器件。
5.—種變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)裝置，其特征在于，所述裝置包括有至少一電流檢測(cè)元件，可連接于變頻器的U、V、W三相輸出線中的任一輸出線，以 檢測(cè)相對(duì)應(yīng)的輸出線的電流信號(hào)；一電流AD采樣單元，與所述電流檢測(cè)元件連接，經(jīng)由所述電流檢測(cè)元件獲取輸出線 的電流信號(hào)，與一預(yù)設(shè)的輸出對(duì)地漏電流限值進(jìn)行比較；一 IGBT驅(qū)動(dòng)控制單元，與所述電流AD采樣單元連接，根據(jù)該電流AD采樣單元所 反饋的電流比較結(jié)果控制變頻器中的開關(guān)器件的開關(guān)；一信號(hào)輸出單元，與所述電流AD采樣單元連接，用于輸出變頻器輸出對(duì)地短路與否 的信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)裝置，其特征在于，所述IGBT驅(qū)動(dòng) 控制單元連接有一用于設(shè)定檢測(cè)時(shí)間的計(jì)時(shí)器單元。
7.如權(quán)利要求5或6所述的變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)裝置，其特征在于，所設(shè)置的電 流檢測(cè)元件為一個(gè)。
8.如權(quán)利要求5或6所述的變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)裝置，其特征在于，所設(shè)置的檢 測(cè)檢測(cè)元件為兩個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)方法，包括有如下步驟a、開通所要檢測(cè)其電流的相輸出線上所對(duì)應(yīng)的單個(gè)開關(guān)器件；b、獲取相應(yīng)相輸出線上的電流信號(hào)；c、將所獲取的電流信號(hào)與預(yù)設(shè)的輸出對(duì)地漏電流限值比較，如大于該輸出對(duì)地漏電流限值，則執(zhí)行下述步驟c1，如小于該輸出對(duì)地漏電流限值，則執(zhí)行下述步驟c2；c1、輸出變頻器輸出對(duì)地短路信號(hào)，并至少關(guān)閉步驟a中所開通的開關(guān)器件，結(jié)束檢測(cè)；c2、輸出變頻器輸出對(duì)地未短路信號(hào)，并至少關(guān)閉步驟a中所開通的開關(guān)器件，結(jié)束檢測(cè)。本發(fā)明還公開一種變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)裝置。本發(fā)明所公開的變頻器輸出對(duì)地短路檢測(cè)方法及裝置具有軟件簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)、檢測(cè)時(shí)間短、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R19/165GK102012471SQ201010151929
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者吳建安, 徐鐵柱 申請(qǐng)人:深圳市英威騰電氣股份有限公司