[发明专利]一种矿用变频驱动系统漏电保护方法和系统

说明书

本发明属于矿用变频驱动技术领域，公开了一种矿用变频驱动系统漏电保护方法和系统，方法包括以下步骤：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；S2、对测量到的三相电压进行共模变换，得到共模电压值；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。本发明实现了分级漏电保护的功能，提高了矿用变频驱动系统的安全性和可靠性。

技术领域

本发明属于矿用变频驱动系统领域，具体涉及一种矿用变频驱动系统漏电保护方法和系统。

背景技术

随着变频传动系统在煤矿推广使用，尤其是在机载设备上，采煤机、连采机、梭车、掘锚机大都采用变频牵引系统，由于传统漏电保护系统，必须有一个接地电阻存在，导致了整个变压器后端只能有一套漏电保护，如果有多套，必然相互影响，无法正常工作。也就是在变压器后端，所有的用电设备共享一套漏电保护，其他用电设备的绝缘状态完全依靠它来执行，失去了分级保护的意义，如出现对地绝缘偏低，很难准确定位故障点。针对交流供电系统，目前煤矿常规的检测原理是零序电压电流和附加直流法，对于标准的工频用电设备，其性能可以完全满足，但对于变频驱动装置，由于高频漏电流的存在，其零序电压电流检测方法无法正常工作。附加直流检测法可以勉强使用，但对于大功率四象限运行的变频驱动装置，其经常误动作，只能通过降低灵敏度勉强在用。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种矿用变频驱动系统漏电保护方法，以提高矿用变频驱动系统的安全性和可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种矿用变频驱动系统漏电保护方法，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。

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。