[发明专利]一种矿用变频驱动系统漏电保护方法和系统

权利要求书

1.一种矿用变频驱动系统漏电保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对变频器的三相输出电压和对地漏电电流进行四路同步采样，得到三相输出对直流中性点电压的采样瞬时值u_a，u_b和u_c，以及对地漏电电流的采样瞬时值i，将对地漏电电流的采样瞬时值i作为共模电流；

S2、对测量到的三相电压进行共模变换，得到共模电压值u，变换公式为：

；

其中，k₁、k₂、k₃分别表示共模变换系数，且有k₁+k₂+k₃=3；

S3、对共模电压和共模电流进行傅里叶变换，得到谐波电压和谐波电流，其中，傅里叶变换的频率上限设为变频器开关频率；

S4、将电压幅值小于电压阈值或者电流幅值小于电流阈值的所有谐波信号舍去；然后在剩余的谐波中，逐次计算各个相同频率的谐波电压和谐波电流的相位差，若出现相位差在±10°之内，则判定电阻性电路占主要成分，输出漏电保护信号；

所述步骤S3中，对共模电压和共模电流进行傅里叶变换，得到谐波电压和谐波电流的公式为：

；

；

其中，U₀表示直流分量，k表示变频器的开关频率，j为从1到变频器的开关频率k的正整数，A_j表示第j次谐波电压的幅值，ω_j表示第j次谐波电压和谐波电流的角频率，ω_j=2π*j；θ_j表示第j次谐波电压的相位角，I₀表示直流分量，B_j表示第j次谐波电流的幅值，表示第j次谐波电流的相位角。

2.根据权利要求1所述的一种矿用变频驱动系统漏电保护方法，其特征在于，所述各个相同频率的谐波电压和谐波电流的相位差为θ_j–Ø_j。

3.根据权利要求1所述的一种矿用变频驱动系统漏电保护方法，其特征在于，步骤S2中，所述共模变换系数k₁、k₂、k₃依据变频器死区和IGBT开通和关断的时间来确定。

4.根据权利要求1所述的一种矿用变频驱动系统漏电保护方法，其特征在于，所述电流阈值为30mA，电压阈值为36V。

5.一种矿用变频驱动系统漏电保护单元，用于实施权利要求1~4任一项所述的一种矿用变频驱动系统漏电保护方法，其特征在于，包括漏电保护控制单元和采集单元，所述采集单元用于采集三相输出电压和对地漏电电流，所述漏电保护控制单元用于根据采集单元采集的信号，输出漏电保护信号。

6.根据权利要求5所述的一种矿用变频驱动系统漏电保护单元，其特征在于，所述采集单元包括三个霍尔电压传感器、一个霍尔电流传感器、调理电路和AD同步采样单元，所述三个霍尔电压传感器和霍尔电流传感器用于测量三相相对直流中性点电压和三相输出的对地漏电流，并发送给调理电路；所述调理电路用于将其变换成±10V的双极性交流高频信号后送入AD同步采样单元，AD同步采样单元用于对信号进行采样后，发送至所述漏电保护控制单元。

7.根据权利要求6所述的一种矿用变频驱动系统漏电保护单元，其特征在于，所述AD同步采样单元的采样率大于10M。

8.一种矿用变频驱动系统漏电保护系统，其特征在于，包括多个如权利要求6所述的矿用变频驱动系统漏电保护单元，所述矿用变频驱动系统漏电保护单元分别设置在母线上以及各个分支变频器的输出端上。

9.根据权利要求8所述的一种矿用变频驱动系统漏电保护系统，其特征在于，各个分支变频器的输出端上的漏电保护单元的谐波电流阈值和响应时间均大于母线上的漏电保护单元谐波电流阈值和响应时间。