專利名稱：變頻器輸出對地短路檢測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地短路檢測方法及裝置。
背景技術(shù)：
變頻器作為一種實現(xiàn)電機的變速運行的設(shè)備，其已得到越來越為廣泛的應(yīng)用， 具有明顯的節(jié)能降耗效果。在使用的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)因電機老化、高溫、dv/dt擊 穿等原因而導(dǎo)致電機繞組絕緣損壞的情況，造成電機繞組與電機外殼短路，即，出現(xiàn)電 機繞組對地短路的問題。此外，由于錯誤接線或線路老化等原因，也會引起變頻器與電 機之間的連接線出現(xiàn)對地短路故障。在電機繞組或連接線對地短路的情況下，如果變頻 器驅(qū)動電機運行，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 會對變頻器造成損壞，同時，變頻器系統(tǒng)對地的漏電流也會增大，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地短路檢測裝置的結(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裝置HL1、HL2、HL3,各自采集三相輸出線 上的電流信號并分別傳遞至一過流保護(hù)電路13及一三相電流合成電路15，該過流保護(hù)電 路13根據(jù)所獲取的三相輸出線的電流信號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所設(shè)定的閥值，并根據(jù)其判斷結(jié)果驅(qū)動IGBT驅(qū)動控制 電路17關(guān)斷變頻器11的開關(guān)器件Ql Q6以對變頻器進(jìn)行保護(hù)。上述變頻器輸出對地 短路檢測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繞組對地 斷路而損壞，但不能對閥值以下的漏電流進(jìn)行檢測保護(hù)；2、及時性差，不能提前對電機 的對地斷路進(jìn)行檢測，只有等到變頻器驅(qū)動電機時才可能檢測出來；3、成本較高，硬件 上采用三個電流檢測裝置和過流保護(hù)電路，增加了設(shè)備的成本。針對常見變頻器輸出對地短路檢測方式所存在的缺陷，人們做出了改進(jìn)，如國 家知識產(chǎn)權(quán)局于2009年3月11日所公開的申請?zhí)枮?00710076860.3的發(fā)明專利申請文獻(xiàn) 中，即公開了一種檢測電機對地短路的系統(tǒng)及方法，其采用兩個電流檢測裝置的技術(shù)方 案，雖可在一定程度上降低設(shè)備成本，但其實現(xiàn)算法比較復(fù)雜，所需檢測的數(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)有變頻器輸出對地短路檢測方法和裝置所存在的缺 陷，提供一種軟件簡單易實現(xiàn)、檢測時間短、成本低廉的變頻器輸出對地短路檢測方法 及其裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案?！N變頻器輸出對地短路檢測方法，其包括有如下步驟a、開通所要檢測其電流的相輸出線上所對應(yīng)的單個開關(guān)器件；
b、獲取相應(yīng)相輸出線上的電流信號；C、將所獲取的電流信號與一預(yù)設(shè)的輸出對地漏電流限值進(jìn)行比較，如大于該輸 出對地漏電流限值，則執(zhí)行下述步驟Cl，如不大于該輸出對地漏電流限值，則執(zhí)行下述 步驟c2 ；Cl、輸出變頻器輸出對地短路信號，并至少關(guān)閉步驟a中所開通的開關(guān)器件，結(jié) 束檢測；C2、輸出變頻器輸出對地未短路信號，并至少關(guān)閉步驟a中所開通的開關(guān)器件， 結(jié)束檢測。上述變頻器輸出對地短路檢測方法中，所述步驟C2之前還包括有一檢測所設(shè) 定的檢測時間是否到達(dá)的步驟，如開通時間到達(dá)，則執(zhí)行所述步驟c2;如開通時間未到 達(dá)，則返回執(zhí)行步驟b。上述變頻器輸出對地短路檢測方法中，在所述步驟Cl中，為關(guān)閉變頻器所有的 開關(guān)器件。上述變頻器輸出對地短路檢測方法中，在所述步驟C2中，為關(guān)閉變頻器所有的 開關(guān)器件。一種變頻器輸出對地短路檢測裝置，其包括有至少一電流檢測元件，可連接于變頻器的U、V、W三相輸出線中的任一輸出 線，以檢測相對應(yīng)的輸出線的電流信號；一電流AD采樣單元，與所述電流檢測元件連接，經(jīng)由所述電流檢測元件獲取輸 出線的電流信號，并與一預(yù)設(shè)的輸出對地漏電流限值進(jìn)行比較；一 IGBT驅(qū)動控制單元，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地短路 與否的信號。上述變頻器輸出對地短路檢測裝置中，所述IGBT驅(qū)動控制單元連接有一用于設(shè) 定檢測時間的計時器單元。上述變頻器輸出對地短路檢測裝置中，所設(shè)置的電流檢測元件為一個。上述變頻器輸出對地短路檢測裝置中，所設(shè)置的電流檢測元件為兩個。本發(fā)明可使用一個或兩個電流檢測元件采集變頻器相輸出線的電流信號，并與 一預(yù)設(shè)的輸出對地漏電流限值相比，以判斷變頻器輸出對地是否短路，其所需采集的參 數(shù)較少，實現(xiàn)算法較為簡單，使得軟件簡單易實現(xiàn)，且可簡化該裝置的硬件結(jié)構(gòu)，降低 成本并提高運行的可靠性。


圖1是常用的變頻器輸出對地短路檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明變頻器輸出對地短路檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明變頻器輸出對地短路檢測裝置的另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明變頻器輸出對地短路檢測方法的流程圖。
具體實施例方式為使本領(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， 以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。參閱圖2所示，以說明本發(fā)明所公開的變頻器輸出對地短路檢測裝置的一種優(yōu) 選實施例。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 電流檢測元件HL1，該電流檢測元件HLl連接于變頻器12的U、V、W三相輸出線中的 任一輸出線，以檢測相對應(yīng)的輸出線上的電流信號。在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，該電流檢測 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)由該電流檢測元件HLl獲取相應(yīng)輸出線上的電流信 號，將其進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換處理后，與一預(yù)設(shè)的輸出對地漏電流限值進(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)動控制單元14。該IGBT驅(qū)動控制單元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還連接有一信號輸出單元16，用于輸出變頻器輸出對地短路 與否的信號，該信號輸出單元16可將該變頻器輸出對地短路與否的信號輸送至其他控制 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)動控制單元14連接有一用于設(shè)定檢測時間的計時器單元 18，其依據(jù)該計時器單元18所設(shè)定的檢測時間到達(dá)以否以控制檢測的是否繼續(xù)。如所設(shè) 置的檢測時間尚未到達(dá)，則繼續(xù)重復(fù)檢測步驟；如所設(shè)置的檢測時間已到達(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。通過設(shè)定一定時間段的檢測 時間，保證了短路電流有著足夠的上升時間，以防止出現(xiàn)“發(fā)生對地短路但短路電流尚 未升至高位值而造成檢測不準(zhǔn)”的情形，進(jìn)而提高變頻器輸出對地短路檢測的準(zhǔn)確度。參閱圖3，在此實施例中，該電流AD采樣單元10連接有兩電流檢測元件HLl、 HL2,兩電流檢測元件HL1、HL2分別連接于變頻器12的U相輸出線和W相輸出線(誠 然，可連接于U、V、W三相輸出線中的兩任意輸出線)，以檢測相對應(yīng)的輸出線的電流 信號。采用兩電流檢測元件以檢測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元件檢測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，以說明本發(fā)明所公開的變頻器輸出對地短路檢測方法。首 先，開通電流檢測元件HLl所連接的輸出線所對應(yīng)的單個開關(guān)器件，以獲取相應(yīng)輸出線 的電流信號(步驟S101)。在圖2所示的檢測裝置中，由于電流檢測元件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)由電流檢測元件HLl獲取電流信號，并進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換處 理(步驟S102)。將所獲取的電流信號與一預(yù)設(shè)的輸出對地漏電流限值進(jìn)行比較，判斷 其是否超過該輸出對地漏電電流限值(步驟S103)。如該相輸出線的電流值超過該輸出對地漏電流限值，則認(rèn)為變頻器12存在著輸出對地短路故障，并由該信號輸出單元16輸出變頻器輸出對地短路信號(步驟S104a)， 進(jìn)而由該IGBT驅(qū)動控制單元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)束該輸出對地短路檢測的操作(步驟S106)。如U相輸出線發(fā)生對地短路，電流順次流經(jīng)開關(guān)器件Ql、U線輸出線后接地， 則會造成U相輸出線上的電流升高；如V相輸出線發(fā)生對地短路，電流順次流經(jīng)開關(guān)器 件Ql、U相輸出線、電機U相繞組、電機V相繞組、V相輸出線后接地，也會造成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發(fā)生對地短路， 均會造成流經(jīng)該U相輸出線的電流增大，而由該電流檢測元件HLl檢測出。如該相輸出線的電流值未超過該輸出對地漏電流限值，則由該IGBT驅(qū)動控制電 路14檢測由該計時器單元18所設(shè)定的檢測時間是否到達(dá)(步驟S104bl)，如開通時間到 達(dá)，則認(rèn)為變頻器12不存在輸出對地短路故障，并由該信號輸出單元16輸出變頻器輸出 對地未短路信號(步驟S104b2)，后執(zhí)行步驟S105和步驟S106。如開通時間未到達(dá)，則 返回開始執(zhí)行步驟S102，繼續(xù)重復(fù)變頻器輸出對地短路的檢測。在執(zhí)行步驟S105時，一種可靠的做法是該IGBT驅(qū)動控制單元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)行變頻器輸出對地短路檢測時，則將兩電流檢測元件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應(yīng)的單個開關(guān)器件，以獲取相應(yīng)的電流信號。如需檢測U相輸出 線的電流，則開通開關(guān)器件Ql或Q4，如需檢測W相輸出線的電流，則開通開關(guān)器件Q3 或Q6，如需同時檢測U相輸出線和W相輸出線的電流，則同時開通開關(guān)器件Ql和Q3， 或者同時開通開關(guān)器件Q4和Q6。以此類推，如將電流檢測元件HLl、HL2連接于其他 組合的兩輸出線上，則相應(yīng)地開通對應(yīng)的單個開關(guān)器件。綜上所述，本發(fā)明可使用一個或兩個電流檢測元件采集變頻器相輸出線的電流 信號，并與一預(yù)設(shè)的輸出對地漏電流限值相比，以判斷變頻器輸出對地是否短路，其所 需采集的參數(shù)較少，實現(xiàn)算法較為簡單，使得軟件簡單易實現(xiàn)，且可簡化該裝置的硬件 結(jié)構(gòu)，降低成本并提高運行的可靠性。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，而非對本發(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地短路檢測方法，其特征在于，所述方法包括有如下步驟a、開通所要檢測其電流的相輸出線上所對應(yīng)的單個開關(guān)器件；b、獲取相應(yīng)相輸出線上的電流信號；C、將所獲取的電流信號與一預(yù)設(shè)的輸出對地漏電流限值進(jìn)行比較，如大于該輸出對 地漏電流限值，則執(zhí)行下述步驟Cl，如不大于該輸出對地漏電流限值，則執(zhí)行下述步驟 c2 ；Cl、輸出變頻器輸出對地短路信號，并至少關(guān)閉步驟a中所開通的開關(guān)器件，結(jié)束檢測；c2、輸出變頻器輸出對地未短路信號，并至少關(guān)閉步驟a中所開通的開關(guān)器件，結(jié)束 檢測。
2.如權(quán)利要求1所述的變頻器輸出對地短路檢測方法，其特征在于，所述步驟c2之 前還包括有一檢測所設(shè)定的檢測時間是否到達(dá)的步驟，如開通時間到達(dá)，則執(zhí)行所述步 驟c2;如開通時間未到達(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地短路檢測方法，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地短路檢測方法，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.—種變頻器輸出對地短路檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括有至少一電流檢測元件，可連接于變頻器的U、V、W三相輸出線中的任一輸出線，以 檢測相對應(yīng)的輸出線的電流信號；一電流AD采樣單元，與所述電流檢測元件連接，經(jīng)由所述電流檢測元件獲取輸出線 的電流信號，與一預(yù)設(shè)的輸出對地漏電流限值進(jìn)行比較；一 IGBT驅(qū)動控制單元，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地短路與否 的信號。
6.如權(quán)利要求5所述的變頻器輸出對地短路檢測裝置，其特征在于，所述IGBT驅(qū)動 控制單元連接有一用于設(shè)定檢測時間的計時器單元。
7.如權(quán)利要求5或6所述的變頻器輸出對地短路檢測裝置，其特征在于，所設(shè)置的電 流檢測元件為一個。
8.如權(quán)利要求5或6所述的變頻器輸出對地短路檢測裝置，其特征在于，所設(shè)置的檢 測檢測元件為兩個。
全文摘要
本發(fā)明公開一種變頻器輸出對地短路檢測方法，包括有如下步驟a、開通所要檢測其電流的相輸出線上所對應(yīng)的單個開關(guān)器件；b、獲取相應(yīng)相輸出線上的電流信號；c、將所獲取的電流信號與預(yù)設(shè)的輸出對地漏電流限值比較，如大于該輸出對地漏電流限值，則執(zhí)行下述步驟c1，如小于該輸出對地漏電流限值，則執(zhí)行下述步驟c2；c1、輸出變頻器輸出對地短路信號，并至少關(guān)閉步驟a中所開通的開關(guān)器件，結(jié)束檢測；c2、輸出變頻器輸出對地未短路信號，并至少關(guān)閉步驟a中所開通的開關(guān)器件，結(jié)束檢測。本發(fā)明還公開一種變頻器輸出對地短路檢測裝置。本發(fā)明所公開的變頻器輸出對地短路檢測方法及裝置具有軟件簡單易實現(xiàn)、檢測時間短、成本低廉的優(yōu)點。
文檔編號G01R19/165GK102012471SQ201010151929
公開日2011年4月13日 申請日期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 申請人:深圳市英威騰電氣股份有限公司