[实用新型]用于检测高阻接地网络中的接地故障的系统

说明书

技术领域

本实用新型大体涉及功率转换电路，并特别涉及用于检测高阻接地网络系统中的接地故障的系统。 

背景技术

已知利用各种功率转换器电路的多种设备，诸如在工厂自动化系统中使用的电机驱动系统、发电系统等。通常，电机驱动被连接至电源(最常连接到电网)，并进行工作从而以受控方式来向负载提供电功率。 

在电压功率转换电路中，经由功率转换器将来自AC电源的电功率转换为直流(DC)功率。然后，通过经由DC总线耦合至转换器的逆变器将DC功率转换为具有受控频率、相位和幅度的AC功率，可以施加该AC功率以驱动诸如电机的外部负载。 

通常，期望检测高阻接地网络上的驱动是否工作在接地故障中，使得可以在接地故障导致电路的部件失灵之前就清除接地故障。在操作中，在导致系统的部件(诸如电动机)和电缆中的高电压应力的接地故障期间，总线电压大大增加。由于高阻接地网络上的接地故障期间通常存在的高阻，所以故障电流小且因而经常可忽略，由此使得难以可靠地将这种故障与负载的大改变分离开。 

绝大多数用于检测高阻接地网络上的接地故障的传统技术是基于针对传输线的简化阻抗模型。然而，当应用于包含功率转换器的系统时，这些技术缺乏足够的准确性。另一种检测高阻接地网络上的接地故障的方式是通过测量电路中的输出相对地电压。然而，这种技术是复杂的，并且只能识别输出相对地故障。 

相应地，将期望开发如下系统：其在这样的系统工作期间和/或这样的系统工作之前，检测功率转换电路中的高阻接地网络上接地故障的存在 和位置。 

实用新型内容

简要地，根据本实用新型的一个实施例，提供了一种用于检测高阻接地网络中的接地故障的系统。该系统包括放大器，该放大器被配置为耦合到DC总线的低压侧，以检测DC总线的低压侧与地电势之间的节点处的电压。该系统还包括低通滤波器，该低通滤波器耦合到放大器的输出，以生成中点对地信号。 

根据另一方面，提供了一种用于检测高阻接地网络中的接地故障的系统。该系统包括电压源功率转换电路，该电压源功率转换电路包括：功率转换器，用于将输入的AC功率转换成施加到DC总线的DC功率；以及逆变器，用于将来自DC总线的DC功率转换成输出AC功率。该系统还包括：中点对地电压检测电路，耦合到DC总线的低压侧以及地电势，并且被配置为生成中点对地电压信号；以及监测和分析电路，耦合到中点对地电压检测电路，并且被配置为基于中点对地电压信号，检测高阻网络中的接地故障。 

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，将会更好地理解本实用新型的这些和其它特征、方面及优点，在附图中，相似的附图标记始终表示相似的部件，其中： 

图1示出根据本实用新型的方面的示例性电压功率转换电路，该电压功率转换电路具有用于检测高阻网络中的接地故障的系统。 

图2示出DC总线电压测量电路的示例性配置，该DC总线电压测量电路具有图1的电压功率转换电路中所采用的中点对地电压检测电路。 

图3示出用于在对图1的电压源功率转换电路的负载供电或移除该电路的负载之前检测该电路中的高阻故障的示例性处理步骤。 

图4示出了用于在对电路的负载供电期间，检测图1的电压源功率转 换电路中的高祖故障的示例性处理步骤。 

图5示出了用于使用利用图4的处理估计的中点对地电压的输出频率分量(Vmgload)来检测高阻网络中的负载侧接地故障的位置的示例性处理步骤。 

图6示出了使用所测量的中点对地电压来检测DC接地故障的另一示例性实施例。 

具体实施方式

如下面详细描述的那样，本技术的实施例用于提供用于检测功率转换电路(诸如在电动机驱动系统中所采用的功率转换电路)的高阻接地网络中的接地故障的系统。具体地，本技术提供了用以基于测得的中点对地电压来检测接地故障(诸如负载侧、DC侧或AC输入侧)的存在和位置的离线和在线检测技术。 

在说明书中，提及“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”表明所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是并不是每个实施例均必然包括该特定特征、结构或特性。而且，这些短语并不必然指代同一实施例。另外，当结合一个实施例描述特定特征、结构或特性时，主张结合其它实施例对该特定特征、结构或特性进行变化处于本领域技术人员的知识之内，而不管是否对这种变化进行了明确描述。