[发明专利]在AC电动机运行时检测隔离丧失的系统和方法

说明书

技术领域

下面的公开总地涉及控制电动机的系统和方法，尤其涉及检测电动机AC电缆及连接件中的隔离丧失(loss of isolation)。

背景技术

在许多应用中，例如电动车辆和混合动力电动车辆中，使用DC电源向三相电动机供电。三相电动机通常由三相功率逆变器驱动。当使电动机运行时，AC电流在三相的每相中沿着正向或负向流动，在一相中沿着正向流动的电流在其它相中的一相或两相中沿着负向返回。在正常运行下，所有三相中的电流总和理想上等于零，并且所述三相与地隔离。但是，在故障状态下，例如在其中一相与电动机底架(地)之间存在短路时，一些电流不再通过所述相返回，因此所述三相中的电流总和不等于零。

检测三相中的隔离丧失的典型方法是使用三个电流传感器测量三相中每相的电流。电流传感器通常通过使用电流传感器直接测量三相中的每相来检测隔离丧失。然后将测量的三个电流相加，如果其和高于预定阈值(理想上等于零)，那么检测到隔离丧失情况。该方法依赖于为三相中的每相使用单独的电流传感器，并且依赖于电流传感器的精度。使用该方法还会难以检测局部短路。

因此，期望提供一种用于检测电动机中隔离丧失的改良型系统和方法。另外，结合附图及前面的技术领域和背景技术，从下面的详细描述和所附权利要求可清楚其它期望的特征和特点。

发明内容

提供了一种用于使电动机运行和检测隔离丧失的系统。所述系统包括电源和功率逆变器，所述电源具有电源电压，所述逆变器电联接至所述电源。所述功率逆变器构造成在三个AC端子处在三相中从所述电源提供AC电流，所述三相具有处在基频的电流，其控制电动机速度。三相电动机电联接至所述功率逆变器的所述三个AC端子，并且具有在正常运行状况下与所述功率逆变器的所述三个AC端子基本电隔离的底架。处理器构造成控制所述功率逆变器提供的AC电流。所述处理器构造成接收可具有与流过电动机底架的电流相关的分量的第一电压信号(成比例的DC电源电压)。所述第一电压信号包括与所述三相的基频相关的第一分量、和与所述电源电压相关的第二分量。所述处理器还构造成滤波所述第一电压信号以减弱所述第二分量，测量第一分量的幅值，并通过将所述第一分量的幅值与故障值作比较来确定是否存在AC隔离丧失状况。

提供了一种用于检测电动机系统中的隔离丧失的方法。所述电动机系统包括具有输入侧和输出侧的功率逆变器、以及以基频运行的电动机。所述电动机具有电动机底架，所述电动机底架用作所述功率逆变器的输入和输出侧的共用基准。所述方法包括：在所述逆变器的输入侧检测第一电压信号；以及滤波所述第一电压信号以提取所述第一电压信号的与所述基频相关的、通过所述共用基准从所述输出侧传送至所述输入侧的分量。所述第一电压信号的所述分量包括分量幅值。所述方法还包括通过将所述分量幅值与AC隔离丧失故障值作比较来确定是否存在AC隔离丧失故障。

本发明还涉及以下技术方案。

方案1.一种检测电动机系统中的隔离丧失的方法，所述电动机系统包括具有输入侧和输出侧的逆变器以及以基频运行的电动机，所述电动机具有电连接至车辆底盘的电动机底架，所述电动机底架用作所述逆变器的输入侧和输出侧的共用基准，所述方法包括：

在所述逆变器的输入侧检测第一电压信号；

滤波所述第一电压信号以提取所述第一电压信号的与所述基频相关的、通过所述共用基准传递至所述输入侧的分量，所述第一电压信号的所述分量具有分量幅值；以及

通过将所述分量幅值与AC隔离丧失故障值作比较来确定是否存在AC隔离丧失故障。

方案2.如方案1所述的方法，其中，所述电动机在与所述基频范围相关的范围内运行，所述基频范围具有最高值，其中所述滤波包括采用截止频率基本上等于所述基频范围的最高值的低通滤波器。

方案3.如方案2所述的方法，其中，所述滤波包括以至少是所述低通滤波器的截止频率的最高值的两倍的采样速率从所述第一电压信号采样。

方案4.如方案1所述的方法，其中，所述电动机在与所述基频范围相关的范围内运行，所述基频范围具有最高值，其中所述滤波包括：

使用截止频率基本上等于所述基频范围的最高值的低通滤波电路；

以至少是所述低通滤波器的截止频率的最高值的两倍的采样速率从所述第一电压信号采样；以及

去除所述第一电压信号的DC分量，以获得所述第一电压信号的所述分量。

方案5.如方案1所述的方法，其中，确定是否存在隔离丧失故障包括：

将所述第一电压信号的所述分量转换为绝对值；以及

将随时间推移的所述绝对值取平均。