專利名稱：電力變換裝置及電力變換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)電力變換器進(jìn)行控制來(lái)驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)的電力變換裝置及電力變換方法，尤其涉及一種在系統(tǒng)中發(fā)生了接地的情況下能高精度地盡快檢測(cè)出系統(tǒng)異常(接地)的電力變換裝置及電力變換方法。
背景技術(shù)：
以往，作為用于驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)等的電力變換裝置，采用了通過(guò)轉(zhuǎn)換器 (converter)將交流電源的電力變換為直流，通過(guò)逆變器(inverter)將直流變換為交流的方式。在該轉(zhuǎn)換器與逆變器之間的直流電路部上連接有接地電阻器，所述接地電阻器中流動(dòng)的電流量在系統(tǒng)接地的情況下會(huì)發(fā)生變化。因此，通過(guò)將該電流檢測(cè)值與接地檢測(cè)電平進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)接地(參照專利文獻(xiàn)2)。另外，還提出了下述技術(shù)，即，根據(jù)逆變器的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率來(lái)使漏電判定電平可變，從而基于逆變器等向負(fù)載供給的、由主電路中設(shè)置的零相位變流器檢測(cè)到的零相位檢測(cè)信號(hào)來(lái)檢測(cè)漏電的技術(shù)(參照專利文獻(xiàn)3)。進(jìn)而，還提出了如下技術(shù)，S卩，為了防止接地檢測(cè)裝置的誤動(dòng)作，當(dāng)傳輸系統(tǒng)的負(fù)載電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)增大檢測(cè)設(shè)定值，從而使檢測(cè)靈敏度鈍化(參照專利文獻(xiàn)4)。還提出了在接地方向繼電器中以零相位電流和零相位電壓的組合來(lái)檢測(cè)接地的技術(shù)(參照專利文獻(xiàn)5)。專利文獻(xiàn)1 特開2004-212376號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 特開平8-306297號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 特開平5-260641號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 特開2000-341851號(hào)公報(bào)上述專利文獻(xiàn)2所示的現(xiàn)有接地檢測(cè)電路通過(guò)檢測(cè)接地電阻中流動(dòng)的交流電流， 進(jìn)行濾波處理、整流處理，并比較接地檢測(cè)電平和所述檢測(cè)信號(hào)，當(dāng)接地時(shí)接地電流中流動(dòng)的交流電流超過(guò)了所述設(shè)定電平的時(shí)刻判定為產(chǎn)生了接地。這里，在利用轉(zhuǎn)換器、逆變器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)中，因電動(dòng)機(jī)側(cè)或變壓器側(cè)存在的寄生電容的影響，即使在未產(chǎn)生接地的通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所述接地電阻中也會(huì)流動(dòng)電流。因此，在設(shè)定了不會(huì)因正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)流動(dòng)的電流造成誤檢測(cè)那樣的檢測(cè)電平時(shí)，接地檢測(cè)靈敏度變差，可檢測(cè)出接地的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍也變窄。如果是系統(tǒng)反復(fù)進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的加減速的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，則在可檢測(cè)區(qū)域能捕捉到異常(接地)，但在除此之外的系統(tǒng)中，存在異常 (接地)檢測(cè)延遲或不能檢測(cè)的問(wèn)題。另外，在上述專利文獻(xiàn)2所示的現(xiàn)有漏電檢測(cè)技術(shù)中，僅根據(jù)逆變器頻率來(lái)使漏電判定電平可變，無(wú)法進(jìn)行與系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式對(duì)應(yīng)的接地檢測(cè)。并且，在上述專利文獻(xiàn)4所示的現(xiàn)有接地檢測(cè)技術(shù)中，由于使檢測(cè)靈敏度鈍化，因此，無(wú)法根據(jù)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度來(lái)提高檢測(cè)靈敏度。還有，在上述專利文獻(xiàn)5所示的現(xiàn)有接地檢測(cè)技術(shù)中，由于零相位電流和零相位電壓的檢測(cè)是恒定電平的檢測(cè)，因此，無(wú)法根據(jù)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度來(lái)擴(kuò)大運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，不能提高檢測(cè)靈敏度。圖10是表示現(xiàn)有例的接地檢測(cè)范圍和接地檢測(cè)靈敏度的圖，為了防止誤檢測(cè)，對(duì)通常的接地電流峰值101的最大值添加余量，對(duì)接地檢測(cè)電平102賦予固定值。可知在該情況下，能進(jìn)行接地檢測(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍106窄，在接地電阻值大的情況105時(shí)不能檢測(cè)，接地檢測(cè)靈敏度差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電力變換裝置和電力變換方法，在系統(tǒng)發(fā)生了接地的情況下，能根據(jù)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度來(lái)提高檢測(cè)靈敏度，通過(guò)以該檢測(cè)靈敏度來(lái)擴(kuò)大能夠檢測(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，從而可高精度地盡快檢測(cè)出系統(tǒng)異常(接地)。為了解決上述課題實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的電力變換裝置具有使轉(zhuǎn)換器與逆變器之間的直流電路部接地的接地電阻器；對(duì)接地電阻器中流動(dòng)的電流進(jìn)行檢測(cè)的電流檢測(cè)器；和根據(jù)電流檢測(cè)器的輸出電流來(lái)檢測(cè)接地的接地檢測(cè)裝置；接地檢測(cè)裝置包括 根據(jù)電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使接地檢測(cè)電平可變的接地檢測(cè)電平可變部；對(duì)接地檢測(cè)電平可變部輸出的檢測(cè)電平和接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值進(jìn)行比較的比較部；和根據(jù)比較部的比較輸出來(lái)對(duì)接地檢測(cè)進(jìn)行判定的接地判定部。而且，本發(fā)明的電力變換裝置具備使轉(zhuǎn)換器與逆變器之間的直流電路部接地的接地電阻器；對(duì)接地電阻器中流動(dòng)的電流進(jìn)行檢測(cè)的電流檢測(cè)器；根據(jù)電流檢測(cè)器的輸出電流來(lái)檢測(cè)接地的接地檢測(cè)裝置；和按照在電力變換裝置通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值變小的方式，對(duì)逆變器的輸出電壓進(jìn)行控制的逆變器控制裝置；逆變器控制裝置包括使與逆變器輸出電壓指令合成的零相成分的量可變的零相成分可變部；和在逆變器輸出電壓指令上合成可變的零相成分的量的零相成分相加部；接地檢測(cè)裝置包括根據(jù)電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使接地檢測(cè)電平可變的接地檢測(cè)電平可變部；對(duì)接地檢測(cè)電平可變部輸出的檢測(cè)電平和接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值進(jìn)行比較的比較部；和根據(jù)比較部的比較輸出來(lái)對(duì)接地檢測(cè)進(jìn)行判定的接地判定部。并且，本發(fā)明的電力變換裝置具備使轉(zhuǎn)換器與多個(gè)逆變器的各逆變器之間的直流電路部接地的接地電阻器；對(duì)接地電阻器中流動(dòng)的電流進(jìn)行檢測(cè)的電流檢測(cè)器；和根據(jù)電流檢測(cè)器的輸出電流來(lái)檢測(cè)接地的接地檢測(cè)裝置；接地檢測(cè)裝置包括存儲(chǔ)部，其存儲(chǔ)電力變換裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的多個(gè)逆變器的各逆變器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值的關(guān)系；接地檢測(cè)電平可變部，其根據(jù)多個(gè)逆變器的各逆變器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)使接地檢測(cè)電平可變，基于存儲(chǔ)部中蓄積的數(shù)據(jù)，來(lái)設(shè)定內(nèi)部的表格或運(yùn)算式；比較部，其對(duì)接地檢測(cè)電平可變部輸出的檢測(cè)電平和接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值進(jìn)行比較；和接地判定部， 其根據(jù)比較部的比較輸出來(lái)對(duì)接地檢測(cè)進(jìn)行判定。另外，本發(fā)明的電力變換方法，在轉(zhuǎn)換器與逆變器之間的直流電路部通過(guò)接地電阻器接地，接地電阻器中流動(dòng)的電流由電流檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，在通過(guò)接地檢測(cè)裝置根據(jù)電流檢測(cè)器的輸出電流來(lái)檢測(cè)接地時(shí)，包括通過(guò)接地檢測(cè)裝置，根據(jù)電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使接地檢測(cè)電平可變的接地檢測(cè)電平可變步驟；對(duì)由接地檢測(cè)電平可變步驟輸出的檢測(cè)電平和接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值進(jìn)行比較的比較步驟；和根據(jù)比較步驟的比較輸出來(lái)對(duì)接地檢測(cè)進(jìn)行判定的接地判定步驟。
而且，本發(fā)明的電力變換方法，在轉(zhuǎn)換器與逆變器之間的直流電路部通過(guò)接地電阻器接地，接地電阻器中流動(dòng)的電流由電流檢測(cè)器檢測(cè)，通過(guò)接地檢測(cè)裝置根據(jù)電流檢測(cè)器的輸出電流來(lái)檢測(cè)接地、且按照在電力變換裝置通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值變小的方式由逆變器控制裝置對(duì)逆變器的輸出電壓進(jìn)行控制時(shí)，包括通過(guò)逆變器控制裝置，使與逆變器輸出電壓指令合成的零相成分的量可變的零相成分可變步驟；和在逆變器輸出電壓指令上合成可變的零相成分的量的零相成分相加步驟；通過(guò)接地檢測(cè)裝置， 根據(jù)電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使接地檢測(cè)電平可變的接地檢測(cè)電平可變步驟；對(duì)由接地檢測(cè)電平可變步驟輸出的檢測(cè)電平和接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值進(jìn)行比較的比較步驟；和根據(jù)比較步驟的比較輸出來(lái)對(duì)接地檢測(cè)進(jìn)行判定的接地判定步驟。并且，本發(fā)明的電力變換方法，在轉(zhuǎn)換器與逆變器之間的直流電路部通過(guò)接地電阻器接地，接地電阻器中流動(dòng)的電流由電流檢測(cè)器檢測(cè)，通過(guò)接地檢測(cè)裝置根據(jù)電流檢測(cè)器的輸出電流來(lái)檢測(cè)接地時(shí)，包括通過(guò)接地檢測(cè)裝置，存儲(chǔ)電力變換裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的多個(gè)逆變器的各逆變器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值的關(guān)系的存儲(chǔ)步驟；根據(jù)多個(gè)逆變器的各逆變器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)使接地檢測(cè)電平可變，基于存儲(chǔ)部中蓄積的數(shù)據(jù)，來(lái)設(shè)定內(nèi)部的表格或運(yùn)算式的接地檢測(cè)電平可變步驟；對(duì)接地檢測(cè)電平可變步驟輸出的檢測(cè)電平和接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值進(jìn)行比較的比較步驟；和根據(jù)比較步驟的比較輸出對(duì)接地檢測(cè)進(jìn)行判定的接地判定步驟。根據(jù)本發(fā)明，能根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍中的干擾電流(例如，由逆變器的開關(guān)轉(zhuǎn)換引起的波動(dòng)(ripple)成分和基于三次諧波疊加的零相成分)的電平，使接地檢測(cè)電平可變。另外， 通過(guò)僅在輸出電壓高的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域進(jìn)行三次諧波疊加，可降低伴隨三次諧波疊加的干擾電流成分，從而可根據(jù)降低的干擾電流電平使接地檢測(cè)電平可變。根據(jù)本發(fā)明，在系統(tǒng)發(fā)生了接地時(shí)，能根據(jù)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度來(lái)提高檢測(cè)靈敏度，通過(guò)以該檢測(cè)靈敏度來(lái)擴(kuò)大可檢測(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，從而可高精度地盡快檢測(cè)出系統(tǒng)異常(接地)。


圖1是表示本實(shí)施方式的第一例的電力變換裝置的構(gòu)成圖；圖2是通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的接地電流波形圖，圖2 (a)是通過(guò)濾波器電路后的接地電流波形，且是由濾波器電路71進(jìn)行了濾波處理后的波形，圖2 (b)是通過(guò)整流電路后的接地電流波形，且是由整流電路72進(jìn)行了整流處理后的波形；圖3是通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的接地檢測(cè)電流峰值相對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)速度的特性圖；圖4是接地時(shí)的接地電流波形圖，圖4(a)是通過(guò)濾波器電路后的接地電流波形， 且是由濾波器電路71進(jìn)行了濾波處理后的波形，圖4(b)是通過(guò)整流電路后的接地電流波形，且是由整流電路72進(jìn)行了整流處理后的波形；圖5是接地時(shí)的接地檢測(cè)電流峰值相對(duì)于運(yùn)轉(zhuǎn)速度的特性圖；圖6是接地檢測(cè)范圍與接地檢測(cè)靈敏度的說(shuō)明圖；圖7是表示另一個(gè)實(shí)施例的第二例的電力變換裝置的構(gòu)成圖；圖8是第二例的接地檢測(cè)范圍與接地檢測(cè)靈敏度的說(shuō)明圖；圖9是表示又一個(gè)實(shí)施例的第三例的電力變換裝置的構(gòu)成圖10是表示現(xiàn)有例中的接地檢測(cè)范圍與接地檢測(cè)靈敏度的說(shuō)明圖。圖中1_交流電源；2-變壓器；3-轉(zhuǎn)換器；4-逆變器；5-電動(dòng)機(jī)；6_逆變器控制裝置；7-接地檢測(cè)裝置；8-速度檢測(cè)器；9-電流檢測(cè)器；10-接地電阻器；11-電流檢測(cè)器； 21-變壓器側(cè)寄生電容；22-電動(dòng)機(jī)側(cè)寄生電容；23-接地電阻器；61-速度指令發(fā)生器； 62-速度控制器；63-激勵(lì)電流指令發(fā)生器；64-電流控制器；65-零相成分運(yùn)算器；66-脈沖生成器；71-濾波器電路；72-整流器；73-接地檢測(cè)電平運(yùn)算器；74-比較器；75-接地檢測(cè)處理器；76-接地檢測(cè)設(shè)定值運(yùn)算器。
具體實(shí)施例方式下面利用附圖，對(duì)用于實(shí)施發(fā)明的最佳方式進(jìn)行說(shuō)明。首先，對(duì)實(shí)施方式例1進(jìn)行說(shuō)明。圖1是本實(shí)施方式的第一例的電力變換裝置的構(gòu)成圖。1是交流電源，2是將所述交流電源1的電壓變換為所希望的電壓的變壓器，3是將經(jīng)所述變壓器2而獲得的交流電力變換為直流電力的轉(zhuǎn)換器。4是將所述轉(zhuǎn)換器3輸出的直流電力變換為所希望的交流電力的逆變器，5是由所述逆變器4輸出的電力驅(qū)動(dòng)的交流電動(dòng)機(jī)。6是按照使所述電動(dòng)機(jī)5的輸出轉(zhuǎn)矩或速度滿足所希望的特性的方式對(duì)所述逆變器4進(jìn)行操作的逆變器控制裝置，7是在發(fā)生了接地的情況下對(duì)接地進(jìn)行檢測(cè)的接地檢測(cè)裝置。8是與電動(dòng)機(jī)5直接連接的速度檢測(cè)器，對(duì)電動(dòng)機(jī)5的速度進(jìn)行檢測(cè)并輸出。9是電流檢測(cè)器，對(duì)所述逆變器4的輸出電流進(jìn)行檢測(cè)、輸出。所述速度檢測(cè)器8、電流檢測(cè)器9 的輸出信號(hào)被輸入到逆變器控制裝置6中，逆變器控制裝置6進(jìn)行各種運(yùn)算處理，并輸出操作所述逆變器4的信號(hào)。10是連接在所述轉(zhuǎn)換器3和逆變器4間的直流電路與地面之間的接地電阻器，11 是對(duì)所述接地電阻器10中流動(dòng)的電流進(jìn)行檢測(cè)輸出的電流檢測(cè)器。該電流檢測(cè)器11的輸出信號(hào)被輸入到接地檢測(cè)裝置7中，接地檢測(cè)裝置7進(jìn)行各種運(yùn)算處理，根據(jù)接地電阻器10 中流動(dòng)的電流來(lái)檢測(cè)接地，并對(duì)此進(jìn)行判定。接著，對(duì)逆變器控制裝置的主要?jiǎng)幼鬟M(jìn)行說(shuō)明。首先，在逆變器控制裝置6中，由速度指令發(fā)生器61輸出的速度指令值和由速度檢測(cè)器8輸出的速度檢測(cè)值被輸入到速度控制器62。在速度控制器62中，按照使速度檢測(cè)值與速度指令值一致的方式運(yùn)算轉(zhuǎn)矩電流指令值并將其輸出。所述轉(zhuǎn)矩電流指令值、從激勵(lì)電流指令發(fā)生器63輸出的激勵(lì)電流指令值、從電流檢測(cè)器9輸出的逆變器輸出電流檢測(cè)值被輸入到電流控制器64。在電流控制器64中，按照使逆變器輸出電流檢測(cè)值與電流指令值一致的方式運(yùn)算逆變器電壓指令值并將其輸出。所述逆變器電壓指令值被輸入到零相成分運(yùn)算器65中，然后，將所述逆變器電壓指令值上合成了由零相成分運(yùn)算器65運(yùn)算出的零相成分之后的電壓輸入到脈沖生成器66 中。在脈沖生成器66中，按照使逆變器4的逆變器輸出電壓與逆變器輸出電壓指令值一致的方式，運(yùn)算使逆變器4的開關(guān)元件接通或斷開的脈沖信號(hào)并將其輸出。轉(zhuǎn)換器3中也有轉(zhuǎn)換器控制裝置，但針對(duì)其動(dòng)作的說(shuō)明在此省略。接著，對(duì)本實(shí)施方式中的接地檢測(cè)裝置7的檢測(cè)動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在接地檢測(cè)裝置7中，從電流檢測(cè)器11輸出的電流值被輸入到濾波器電路71，在濾波器電路71中進(jìn)行與設(shè)定的濾波特性對(duì)應(yīng)的信號(hào)處理，并輸出信號(hào)處理后的電流值。所述信號(hào)處理后的電流值被輸入到整流電路72中，在整流電路72中對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行整流處理，并輸出從交流整流處理為直流后的電流值。所述整流處理后的電流值和從接地檢測(cè)電平運(yùn)算器73輸出的接地檢測(cè)電平被輸入到比較器74。在比較器74中，對(duì)接地檢測(cè)電平和整流處理后的電流值進(jìn)行比較，并輸出其結(jié)果。所述比較結(jié)果被輸入到接地檢測(cè)處理器75中，在接地檢測(cè)處理器75中基于所輸入的比較結(jié)果，進(jìn)行接地檢測(cè)的判定及接地檢測(cè)后的處理。這里，向接地檢測(cè)電平運(yùn)算器73 輸入由速度檢測(cè)器8輸出的速度檢測(cè)值，根據(jù)所設(shè)定的表或運(yùn)算式，運(yùn)算與速度檢測(cè)值對(duì)應(yīng)的接地檢測(cè)電平，并將其輸出。接著，利用圖2 圖6，對(duì)通過(guò)使本實(shí)施方式中的接地檢測(cè)電平可變而獲得的效果進(jìn)行說(shuō)明。圖2是表示將在未發(fā)生接地的通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由電流檢測(cè)器11檢測(cè)到的電流值，利用濾波器電路71進(jìn)行了濾波處理后的波形(a)，和利用整流電路72進(jìn)行了整流處理后的波形(b)的一例。如圖2所示，即使在未發(fā)生接地的情況下，也會(huì)通過(guò)電動(dòng)機(jī)5側(cè)存在的寄生電容22和變壓器2側(cè)存在的寄生電容21，在接地電阻器10中流動(dòng)電流。該電流的頻率成分具有作為電力變換器的逆變器4的開關(guān)頻率、零相成分的頻率等。另外，圖3表示了將速度取為橫軸、將以各速度使電動(dòng)機(jī)5運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)未發(fā)生接地的狀態(tài)下通過(guò)整流電路72進(jìn)行了整流處理后的波形的峰值取為縱軸的一例。如圖3所示，在根據(jù)電動(dòng)機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來(lái)改變作為電力變換器的逆變器4的開關(guān)頻率成分32的情況下，或改變對(duì)來(lái)自速度指令發(fā)生器61的速度指令值進(jìn)行相加的由零相成分運(yùn)算器65運(yùn)算的零相位頻率成分33的大小的情況下，通常狀態(tài)下在接地電阻中流動(dòng)的電流的峰值31會(huì)根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而變化。圖4表示了將在電動(dòng)機(jī)5側(cè)發(fā)生了接地時(shí)由電流檢測(cè)器11檢測(cè)到的電流值，利用濾波器電路71進(jìn)行了濾波處理后的波形(a)，和利用整流電路72進(jìn)行了整流處理后的波形 (b)的一例。如圖4所示，在接地發(fā)生時(shí)刻41，除了圖2所示的頻率成分之外，在電流檢測(cè)值中還流動(dòng)逆變器輸出頻率成分的電流。圖5表示了將速度取為橫軸、將以各速度運(yùn)轉(zhuǎn)而發(fā)生了接地的狀態(tài)下通過(guò)整流電路72進(jìn)行了整流處理后的波形的接地電流峰值取為縱軸的一例。此外，對(duì)接地而言，始終完全接地在瞬時(shí)產(chǎn)生的情形較少，認(rèn)為會(huì)經(jīng)由某一電阻值而接地，因此，在圖1中用接地電阻器23對(duì)其進(jìn)行模擬，在圖5中表示了相對(duì)于各接地電阻值的電流峰值。如圖5所示，相對(duì)于通常時(shí)的接地電流峰值51，接地時(shí)的接地電流峰值也會(huì)因電動(dòng)機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而變化，當(dāng)然，與接地電阻值大的情況54相比，在中等程度53和較小的情況52下，接地電阻值越小，接地電流峰值越大。圖6根據(jù)圖2 圖5，針對(duì)接地檢測(cè)靈敏度和接地檢測(cè)范圍，對(duì)本實(shí)施方式的效果進(jìn)行了表示。這里，接地檢測(cè)靈敏度表示了 圖1所示的接地電阻器23的接地電阻值在電阻值83、84、85的范圍內(nèi)為多大的電阻值時(shí)能夠檢測(cè)出超過(guò)接地檢測(cè)電平82的接地電流峰值。這里，接地檢測(cè)范圍86表示了 在多大的電動(dòng)機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)速度范圍內(nèi)能檢測(cè)出接地電流峰值。因此，本實(shí)施方式中如圖6所示，與通常時(shí)的接地電流峰值81相對(duì)應(yīng)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)速度使接地檢測(cè)電平82可變。該情況下，接地電阻為中等程度情況84時(shí)能檢測(cè)接地的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍86寬，在接地電阻大的情況85中也能檢測(cè)接地。這里，電動(dòng)機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)速度越高，接地檢測(cè)電平82越低，越能提高檢測(cè)靈敏度。由此，具有可改善能檢測(cè)接地的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍86和接地檢測(cè)靈敏度的效果，從而，在系統(tǒng)發(fā)生了接地的情況下，通過(guò)擴(kuò)大其檢測(cè)靈敏度和能檢測(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，可高精度且早期地檢測(cè)系統(tǒng)異常(接地)。接著，對(duì)實(shí)施方式例2進(jìn)行說(shuō)明。圖7表示另一個(gè)實(shí)施方式例，其設(shè)置有乘法器67，其對(duì)與來(lái)自電流控制器64的逆變器電壓指令值合成的由零相成分運(yùn)算器65運(yùn)算的零相成分乘以系數(shù)；和對(duì)所述系數(shù)進(jìn)行運(yùn)算的零相成分可變系數(shù)運(yùn)算器68。并且，與圖1的不同之處在于，通過(guò)根據(jù)電動(dòng)機(jī)5 的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)使零相成分可變系數(shù)運(yùn)算器68的系數(shù)可變，從而，使與來(lái)自電流控制器64的逆變器電壓指令值合成的由零相成分運(yùn)算器65運(yùn)算的零相成分的值，根據(jù)電動(dòng)機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)可變。將由零相成分運(yùn)算器65運(yùn)算的零相成分與來(lái)自電流控制器64的逆變器電壓指令值合成的目的在于，使速度指令值的電壓波形為梯形波形，增大逆變器4可輸出的電壓。由此，在逆變器4進(jìn)行高電壓輸出時(shí)，能產(chǎn)生電壓余量。在考慮了上述目的的情況下，由零相成分運(yùn)算器65運(yùn)算的零相成分針對(duì)來(lái)自電流控制器64的逆變器電壓指令值的合成，僅在逆變器4中需要電壓余量的高電壓時(shí)所對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)5的高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行即可，無(wú)需在逆變器4中電壓余量足夠的低電壓時(shí)所對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)5的低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行。另一方面，如圖2和圖3所示，在考慮了通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)接地電阻10中流動(dòng)的電流值的情況下，通過(guò)使零相成分可變系數(shù)運(yùn)算器68的系數(shù)為零，使基于由零相成分運(yùn)算器65運(yùn)算的零相成分的電流為零。由此，可降低通常時(shí)接地電阻10中流動(dòng)的電流值。因此，圖7中根據(jù)電動(dòng)機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、例如電動(dòng)機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和逆變器4可輸出的電壓，通過(guò)零相成分可變系數(shù)運(yùn)算器68的系數(shù)，使與來(lái)自電流控制器64的逆變器電壓指令值合成的由零相成分運(yùn)算器65運(yùn)算的零相成分值可變。由此，在電動(dòng)機(jī)5低速運(yùn)轉(zhuǎn)(逆變器4的輸出為低電壓)時(shí)，通過(guò)使零相成分可變系數(shù)運(yùn)算器68的系數(shù)為零，使由零相成分運(yùn)算器65運(yùn)算的零相成分值為零。并且，僅在需要零相成分的電動(dòng)機(jī)5高速運(yùn)轉(zhuǎn)(逆變器4的輸出為高電壓)時(shí)，通過(guò)使零相成分可變系數(shù)運(yùn)算器68的系數(shù)為整數(shù)，在由零相成分運(yùn)算器65運(yùn)算的零相成分值上合成規(guī)定比例的零相成分值。圖8是說(shuō)明本實(shí)施方式例的效果的圖，通過(guò)零相成分可變系數(shù)運(yùn)算器68的系數(shù)使零相成分可變，從而與圖6所示的通常時(shí)的接地電流峰值81相比，能降低通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的接地電流峰值91。由此，與圖6所示的可檢測(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍86相比，能將可檢測(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍96擴(kuò)展到較寬的速度范圍?？芍拥仉娮柚禐橹械瘸潭?4時(shí)的可檢測(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍96寬，在接地電阻值大的情況95時(shí)也能檢測(cè)，并且能擴(kuò)展可檢測(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍96。這樣，相對(duì)于圖1的第一例，可擴(kuò)展基于能檢測(cè)接地的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍96的接地檢測(cè)范圍，通過(guò)降低通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的接地電流峰值91，具有能進(jìn)一步改善基于接地檢測(cè)電平92的接地檢測(cè)靈敏度的效果。因此，在系統(tǒng)中發(fā)生了接地的情況下，通過(guò)擴(kuò)大其檢測(cè)靈敏度和可檢測(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，能高精度且早期地檢測(cè)系統(tǒng)異常(接地)。
接著，對(duì)實(shí)施的方式例3進(jìn)行說(shuō)明。圖9是又一個(gè)實(shí)施方式例，在公共轉(zhuǎn)換器3上連接有多個(gè)逆變器4a、4b、4c、…這一點(diǎn)與圖1和圖7不同。另外，在接地檢測(cè)裝置7內(nèi)設(shè)置有接地檢測(cè)設(shè)定值運(yùn)算器76，將各逆變器控制裝置6a、6b、6c、…內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(電動(dòng)機(jī)5a、5b、5c、…的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、逆變器 4a、4b、4c、…的輸出電壓等)與通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)接地電阻器10中流動(dòng)的電流值一起輸入到接地檢測(cè)設(shè)定值運(yùn)算器76中。然后，在接地檢測(cè)設(shè)定值運(yùn)算器76中，在處于試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)或作業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)中的某一期間，根據(jù)各逆變器4a、4b、4c、…的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，對(duì)通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的接地電阻器10中流動(dòng)的電流值進(jìn)行存儲(chǔ)，對(duì)各運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下所述存儲(chǔ)的電流值運(yùn)算接地檢測(cè)電平并輸出。由接地檢測(cè)設(shè)定值運(yùn)算器76運(yùn)算出的接地檢測(cè)電平與運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)信號(hào)一起被輸入到接地檢測(cè)電平運(yùn)算器73中，被設(shè)定為表格或運(yùn)算式。另外，與圖1和圖7的不同之處還在于，從接地檢測(cè)設(shè)定值運(yùn)算器76向接地檢測(cè)電平運(yùn)算器73輸入作業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)中的運(yùn)轉(zhuǎn)模式， 根據(jù)所設(shè)定的表格或運(yùn)算式，運(yùn)算與運(yùn)轉(zhuǎn)模式對(duì)應(yīng)的接地檢測(cè)電平并將其輸出。這里，運(yùn)轉(zhuǎn)模式包括由多個(gè)逆變器4a、4b、4c、…控制多個(gè)電動(dòng)機(jī)5a、5b、5c、…的運(yùn)轉(zhuǎn)速度的組合而構(gòu)成的各種運(yùn)轉(zhuǎn)模式。當(dāng)在公共轉(zhuǎn)換器3上連接有多個(gè)逆變器4a、4b、4c、…時(shí)，由于合成了通過(guò)各逆變器4a、4b、4c、…側(cè)的寄生電容22a、22b、22c、…而流動(dòng)的電流后的電流在接地電阻器10 中流動(dòng)，因此，難以使檢測(cè)電平可變。因此，作為系統(tǒng)，通過(guò)將所確定的各逆變器4a、4b、4c、…的運(yùn)轉(zhuǎn)模式時(shí)接地電阻 10中流動(dòng)的電流由接地檢測(cè)設(shè)定值運(yùn)算器76存儲(chǔ)，在接地檢測(cè)電平運(yùn)算器73中設(shè)定與各運(yùn)轉(zhuǎn)模式對(duì)應(yīng)的接地檢測(cè)電平，能夠使檢測(cè)電平可變。這樣，即使在公共轉(zhuǎn)換器3上連接有多個(gè)逆變器4a、4b、4c、…的系統(tǒng)構(gòu)成中，也具有能夠根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)模式而與圖1或圖7同樣地改善接地檢測(cè)范圍和接地檢測(cè)靈敏度的效果，在系統(tǒng)中發(fā)生了接地的情況下，通過(guò)擴(kuò)大其檢測(cè)靈敏度和可檢測(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，能高精度且早期檢測(cè)出系統(tǒng)異常(接地)。此外，并不限定于上述的本實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的宗旨范圍內(nèi)當(dāng)然可進(jìn)行適當(dāng)變更。
權(quán)利要求
1.一種電力變換裝置，具有將交流電力變換為直流的轉(zhuǎn)換器；和將所述轉(zhuǎn)換器輸出的直流電力變換為所希望頻率的交流電力并向電動(dòng)機(jī)供給的逆變器；該電力變換裝置具備使所述轉(zhuǎn)換器與所述逆變器之間的直流電路部接地的接地電阻器；對(duì)所述接地電阻器中流動(dòng)的電流進(jìn)行檢測(cè)的電流檢測(cè)器；和根據(jù)所述電流檢測(cè)器的輸出電流來(lái)檢測(cè)接地的接地檢測(cè)裝置； 所述接地檢測(cè)裝置包括根據(jù)電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使接地檢測(cè)電平可變的接地檢測(cè)電平可變部；對(duì)所述接地檢測(cè)電平可變部輸出的檢測(cè)電平和所述接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值進(jìn)行比較的比較部；和根據(jù)所述比較部的比較輸出來(lái)對(duì)接地檢測(cè)進(jìn)行判定的接地判定部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于，所述接地檢測(cè)裝置包括存儲(chǔ)部，該存儲(chǔ)部存儲(chǔ)所述電力變換裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與所述接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值的關(guān)系，為了根據(jù)所述電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)使接地檢測(cè)電平可變，基于所述存儲(chǔ)部中蓄積的數(shù)據(jù)，來(lái)設(shè)定所述接地檢測(cè)電平可變部?jī)?nèi)設(shè)置的表格或運(yùn)算式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于，所述接地檢測(cè)電平可變部根據(jù)所述電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)速度來(lái)降低接地檢測(cè)電平。
4.一種電力變換裝置，具有將交流電力變換為直流的轉(zhuǎn)換器；和將所述轉(zhuǎn)換器輸出的直流電力變換為所希望頻率的交流電力并向電動(dòng)機(jī)供給的逆變器；該電力變換裝置具備使所述轉(zhuǎn)換器與所述逆變器之間的直流電路部接地的接地電阻器；對(duì)所述接地電阻器中流動(dòng)的電流進(jìn)行檢測(cè)的電流檢測(cè)器；根據(jù)所述電流檢測(cè)器的輸出電流來(lái)檢測(cè)接地的接地檢測(cè)裝置；和按照在所述電力變換裝置通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所述接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值變小的方式，對(duì)所述逆變器的輸出電壓進(jìn)行控制的逆變器控制裝置；所述逆變器控制裝置包括使與所述逆變器輸出電壓指令合成的零相成分的量可變的零相成分可變部；和在所述逆變器輸出電壓指令上合成可變的零相成分的量的零相成分相加部；所述接地檢測(cè)裝置包括根據(jù)所述電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使接地檢測(cè)電平可變的接地檢測(cè)電平可變部；對(duì)所述接地檢測(cè)電平可變部輸出的檢測(cè)電平和所述接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值進(jìn)行比較的比較部；和根據(jù)所述比較部的比較輸出來(lái)對(duì)接地檢測(cè)進(jìn)行判定的接地判定部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力變換裝置，其特征在于，所述接地檢測(cè)裝置包括存儲(chǔ)部，該存儲(chǔ)部存儲(chǔ)所述電力變換裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與所述接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值的關(guān)系，為了根據(jù)所述電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)使接地檢測(cè)電平可變，基于所述存儲(chǔ)部中蓄積的數(shù)據(jù)，來(lái)設(shè)定所述接地檢測(cè)電平運(yùn)算器內(nèi)設(shè)置的表格或運(yùn)算式。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力變換裝置，其特征在于，所述零相成分可變部根據(jù)所述電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，使零相成分的量增加。
7.一種電力變換裝置，具有將交流電力變換為直流的轉(zhuǎn)換器；和多個(gè)逆變器，其與所述轉(zhuǎn)換器公共連接，使所述轉(zhuǎn)換器的輸出分支并變換為所述多個(gè)的每一個(gè)的所希望頻率的交流電力并向電動(dòng)機(jī)供給；該電力變換裝置具備使所述轉(zhuǎn)換器與所述多個(gè)逆變器的各逆變器之間的直流電路部接地的接地電阻器；對(duì)所述接地電阻器中流動(dòng)的電流進(jìn)行檢測(cè)的電流檢測(cè)器；和根據(jù)所述電流檢測(cè)器的輸出電流來(lái)檢測(cè)接地的接地檢測(cè)裝置；所述接地檢測(cè)裝置包括存儲(chǔ)部，其存儲(chǔ)所述電力變換裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的所述多個(gè)逆變器的各逆變器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與所述接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值的關(guān)系；接地檢測(cè)電平可變部，其根據(jù)所述多個(gè)逆變器的各逆變器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)使接地檢測(cè)電平可變，基于所述存儲(chǔ)部中蓄積的數(shù)據(jù)，來(lái)設(shè)定內(nèi)部的表格或運(yùn)算式；比較部，其對(duì)所述接地檢測(cè)電平可變部輸出的檢測(cè)電平和所述接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值進(jìn)行比較；和接地判定部，其根據(jù)所述比較部的比較輸出來(lái)對(duì)接地檢測(cè)進(jìn)行判定。
8.一種電力變換裝置的電力變換方法，通過(guò)轉(zhuǎn)換器將交流電力變換為直流，通過(guò)逆變器將所述轉(zhuǎn)換器輸出的直流電力變換為所希望頻率的交流電力并向電動(dòng)機(jī)供給，在所述轉(zhuǎn)換器與所述逆變器之間的直流電路部通過(guò)接地電阻器接地，所述接地電阻器中流動(dòng)的電流由電流檢測(cè)器檢測(cè)，在由接地檢測(cè)裝置根據(jù)所述電流檢測(cè)器的輸出電流來(lái)檢測(cè)接地時(shí)，包括通過(guò)所述接地檢測(cè)裝置，根據(jù)電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使接地檢測(cè)電平可變的接地檢測(cè)電平可變步驟；對(duì)由所述接地檢測(cè)電平可變步驟輸出的檢測(cè)電平和所述接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值進(jìn)行比較的比較步驟；和根據(jù)所述比較步驟的比較輸出來(lái)對(duì)接地檢測(cè)進(jìn)行判定的接地判定步驟。
9.一種電力變換裝置的電力變換方法，通過(guò)轉(zhuǎn)換器將交流電力變換為直流，通過(guò)逆變器將所述轉(zhuǎn)換器輸出的直流電力變換為所希望頻率的交流電力并向電動(dòng)機(jī)供給，在所述轉(zhuǎn)換器與所述逆變器之間的直流電路部通過(guò)接地電阻器接地，所述接地電阻器中流動(dòng)的電流由電流檢測(cè)器檢測(cè)，在由接地檢測(cè)裝置根據(jù)所述電流檢測(cè)器的輸出電流來(lái)檢測(cè)接地、且按照在所述電力變換裝置通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所述接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值變小的方式，由逆變器控制裝置對(duì)所述逆變器的輸出電壓進(jìn)行控制時(shí)，包括通過(guò)所述逆變器控制裝置，使與所述逆變器輸出電壓指令合成的零相成分的量可變的零相成分可變步驟；在所述逆變器輸出電壓指令上合成可變的零相成分的量的零相成分相加步驟； 通過(guò)所述接地檢測(cè)裝置，根據(jù)所述電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使接地檢測(cè)電平可變的接地檢測(cè)電平可變步驟；對(duì)由所述接地檢測(cè)電平可變步驟輸出的檢測(cè)電平和所述接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值進(jìn)行比較的比較步驟；和根據(jù)所述比較步驟的比較輸出來(lái)對(duì)接地檢測(cè)進(jìn)行判定的接地判定步驟。
10.一種電力變換裝置的電力變換方法，通過(guò)轉(zhuǎn)換器將交流電力變換為直流，通過(guò)多個(gè)逆變器使所述轉(zhuǎn)換器的輸出分支并變換為所述多個(gè)的每一個(gè)的所希望頻率的交流電力并向電動(dòng)機(jī)供給，在所述轉(zhuǎn)換器與所述逆變器之間的直流電路部通過(guò)接地電阻器接地，所述接地電阻器中流動(dòng)的電流由電流檢測(cè)器檢測(cè)，在由接地檢測(cè)裝置根據(jù)所述電流檢測(cè)器的輸出電流來(lái)檢測(cè)接地時(shí)，包括通過(guò)所述接地檢測(cè)裝置，存儲(chǔ)所述電力變換裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的所述多個(gè)逆變器的各逆變器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與所述接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值的關(guān)系的存儲(chǔ)步驟；根據(jù)所述多個(gè)逆變器的各逆變器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)使接地檢測(cè)電平可變，基于所述存儲(chǔ)部中蓄積的數(shù)據(jù)，來(lái)設(shè)定內(nèi)部的表格或運(yùn)算式的接地檢測(cè)電平可變步驟；對(duì)所述接地檢測(cè)電平可變步驟輸出的檢測(cè)電平和所述接地電阻器中流動(dòng)的電流檢測(cè)值進(jìn)行比較的比較步驟；和根據(jù)所述比較步驟的比較輸出來(lái)對(duì)接地檢測(cè)進(jìn)行判定的接地判定步驟。
全文摘要
一種在系統(tǒng)發(fā)生了接地時(shí)能通過(guò)擴(kuò)大其檢測(cè)靈敏度和能檢測(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍來(lái)高精度地盡快檢測(cè)出系統(tǒng)異常(接地)的電力變換裝置。在接地檢測(cè)裝置(7)中，從電流檢測(cè)器(11)輸出的電流值經(jīng)濾波器電路(71)輸入到整流電路(72)。在整流電路(72)中，對(duì)所輸入的信號(hào)進(jìn)行整流處理，輸出由交流整流處理為直流后的電流值。所述整流處理后的電流值和從接地檢測(cè)電平運(yùn)算器(73)輸出的接地檢測(cè)電平被輸入到比較器(74)，在比較器(74)中，對(duì)接地檢測(cè)電平和整流處理后的電流值進(jìn)行比較，輸出其結(jié)果。所述比較結(jié)果被輸入到接地檢測(cè)處理器(75)，在接地檢測(cè)處理部(75)中，基于所輸入的比較結(jié)果進(jìn)行接地檢測(cè)的判定及接地檢測(cè)后的處理。
文檔編號(hào)H02M5/458GK102244467SQ20111013241
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2008年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者永田寬, 秋田佳稔, 飛世正博 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所