[发明专利]模块化的线路接地故障识别

说明书

技术领域

本发明一般涉及感测诸如电机驱动器的电力设备中的接地故障。具体地，本发明涉及模块化的线路接地故障识别技术。

背景技术

诸如电机驱动器的许多电力装置通常包括用于将输入的AC(交流)电力转换为DC(直流)电力的变流器电路和用于将DC电力转换为受控频率的AC电力输出的逆变器电路。可感测AC电力的三相的输出电流以用于监测和控制功能，诸如用于电机控制和保护。例如，可通过对全部三个测量到的相电流求和来确定地电流。当三个相电流之和超过阈值(例如，电机驱动器的额定电流的20％)时，可认为发生了系统的接地故障。通常，接地故障检测对三个相电流之和进行采样、对结果进行滤波并且在超过阈值时生成警报。阈值可以是能被调整至低水平的，但是该接地故障检测方法仍对噪声和反馈精度有些敏感。此外，电机的故障电流与正常电流之间的比率可能是与所使用的电流传感器的信噪比可比较的，因此，系统可能在其本应检测到接地故障时却无法检测到接地故障。因此，需要对接地故障的更可靠的检测。

发明内容

本发明一般涉及用于检测电力转换系统中的接地故障(即，线路接地故障)的系统和方法。具体地，此处描述的实施例包括共模电压提升器模块，该模块被配置成基于用于系统的多个电压命令来计算共模电压提升因子和共模电压提升函数。共模电压提升因子和/或共模电压提升函数可应用于电压命令以生成提升后的电压命令，而提升后的电压命令在被施加于逆变器或变流器时产生指示系统中的接地故障的电流。更具体地，共模电压提升因子可与共模电压计算器算出的共模电压相乘并且与电压命令求和。另外，在电压命令已与共模电压提升因子求和之后，共模电压提升函数可与电压命令求和。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中，类似的符号表示类似的部分，其中：

图1是电机驱动系统的示例性实施例的图解表示；

图2是可由控制器实现的、用以检测图1的电机驱动系统中何时发生了接地故障的控制逻辑的示意表示；

图3是图2的控制逻辑的示意表示，其中，共模电压提升函数已被设置为零；以及

图4是图2的控制逻辑的示意表示，其中，共模电压提升因子已被设置为零。

具体实施方式

现在转到附图，图1表示根据本公开内容的方面的电机驱动系统10。电机驱动系统10被配置成耦合到以附图标记12表示的AC电力源(诸如电网)并将调节后的电力递送到电机14或任何其它适当的负载。控制器16耦合到电机驱动系统10的电路，并且被配置成如以下更全面地描述的那样来控制电路的操作。在当前设想的实施例中，控制器16可容纳在驱动器中或单独的外壳中。设置适当的布线(例如，光纤布线)以在控制器16与电机驱动系统10的电路之间传输控制和反馈信号。在图1所示的实施例中，电力滤波电路18可设置在电机驱动器的上游。这样的电路可包括电感器、电容器、断路器、熔断器等，它们在设计和应用方面一般是常用的。应注意，尽管本讨论一般涉及电机驱动系统，但是采用本技术的系统可包括电力转换电路的各种配置，并且可用于为各种负载进行供电，电机是特别重要的，但并不是可供电的唯一类型的负载。

电机驱动系统10还可包括变流器电路20，变流器电路20将来自AC电源12的三相AC电力转换为施加于DC总线22的DC电力。变流器电路20可以是无源的或有源的。即，在当前设想的实施例中，非开关电路单独用于定义将输入的AC电力转换为施加于总线22的DC电力的全波整流器。在其它实施例中，变流器电路20可以是有源的，其包括在导通状态与不导通状态之间切换的受控电力电子开关，以控制施加于总线22的DC电力的特性。当变流器电路20是有源变流器电路时，此处描述的系统和方法可以是特别有益的。另外，可设置总线滤波/储能电路24，其调节沿DC总线22传送的DC电力。这样的滤波电路可包括例如电容器、电感器(例如，扼流圈)、制动电阻器等。

电机驱动系统10还包括逆变器电路26。如本领域技术人员所理解的，这样的电路通常将包括电力电子开关的集合，诸如被布置成允许将来自总线22的DC电力转换为受控频率的AC输出波形的绝缘栅双极晶体管(IGBT)和二极管。因此，逆变器产生可施加于输出滤波电路28的三相受控频率输出，输出滤波电路28可包括耦合各相之间的输出电力的电磁部件。