CN102012471B - 变频器输出对地短路检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种变频器输出对地短路检测方法，包括有如下步骤：a.开通电流检测元件所连接的相输出线上所对应的单个开关器件；b.获取相应相输出线上的电流信号；c.将所获取的电流信号与预设的输出对地漏电流限值比较，如大于该输出对地漏电流限值，则执行下述步骤c1，如小于该输出对地漏电流限值，则执行下述步骤c2；c1.输出变频器输出对地短路信号，并至少关闭步骤a中所开通的开关器件，结束检测；c2.输出变频器输出对地未短路信号，并至少关闭步骤a中所开通的开关器件，结束检测。本发明还公开一种变频器输出对地短路检测装置。本发明所公开的变频器输出对地短路检测方法及装置具有软件简单易实现、检测时间短、成本低廉的优点。

Description

变频器输出对地短路检测方法及装置

技术领域

本发明涉及变频器技术领域，尤其是一种变频器输出对地短路检测方法及装置。

背景技术

变频器作为一种实现电机的变速运行的设备，其已得到越来越为广泛的应用，具有明显的节能降耗效果。在使用的过程中，经常会出现因电机老化、高温、dv/dt击穿等原因而导致电机绕组绝缘损坏的情况，造成电机绕组与电机外壳短路，即，出现电机绕组对地短路的问题。此外，由于错误接线或线路老化等原因，也会引起变频器与电机之间的连接线出现对地短路故障。在电机绕组或连接线对地短路的情况下，如果变频器驱动电机运行，则变频器的输出电流将陡然增大，在缺少有效保护措施的情况下，则会对变频器造成损坏，同时，变频器系统对地的漏电流也会增大，影响人身及设备的安全。

图1示出了一种常用的变频器输出对地短路检测装置的结构，其在变频器11的U、V、W三相输出线上各接入一电流检测装置HL1、HL2、HL3，各自采集三相输出线上的电流信号并分别传递至一过流保护电路13及一三相电流合成电路15，该过流保护电路13根据所获取的三相输出线的电流信号及三相电流合成电路15的处理结果等参数判断变频器11的输出线电流是否超过所设定的阀值，并根据其判断结果驱动IGBT驱动控制电路17关断变频器11的开关器件Q1～Q6以对变频器进行保护。上述变频器输出对地短路检测装置存在着如下不足：1、可靠性差，其仅能保护变频器本身不因电机绕组对地断路而损坏，但不能对阀值以下的漏电流进行检测保护；2、及时性差，不能提前对电机的对地断路进行检测，只有等到变频器驱动电机时才可能检测出来；3、成本较高，硬件上采用三个电流检测装置和过流保护电路，增加了设备的成本。

针对常见变频器输出对地短路检测方式所存在的缺陷，人们做出了改进，如国家知识产权局于2009年3月11日所公开的申请号为200710076860.3的发明专利申请文献中，即公开了一种检测电机对地短路的系统及方法，其采用两个电流检测装置的技术方案，虽可在一定程度上降低设备成本，但其实现算法比较复杂，所需检测的数据信息较多，不易于推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有变频器输出对地短路检测方法和装置所存在的缺陷，提供一种软件简单易实现、检测时间短、成本低廉的变频器输出对地短路检测方法及其装置。

为实现上述目的，本发明采用如下所述的技术方案。

一种变频器输出对地短路检测方法，其包括有如下步骤：

a、开通电流检测元件所连接的相输出线上所对应的单个开关器件；

b、获取相应相输出线上的电流信号；

c、将所获取的电流信号与一预设的输出对地漏电流限值进行比较，如大于该输出对地漏电流限值，则执行下述步骤c1，如不大于该输出对地漏电流限值，则执行下述步骤c2；

c1、输出变频器输出对地短路信号，并至少关闭步骤a中所开通的开关器件，结束检测；

c2、输出变频器输出对地未短路信号，并至少关闭步骤a中所开通的开关器件，结束检测。

上述变频器输出对地短路检测方法中，所述步骤c2之前还包括有一检测所设定的检测时间是否到达的步骤，如开通时间到达，则执行所述步骤c2；如开通时间未到达，则返回执行步骤b。

上述变频器输出对地短路检测方法中，在所述步骤c1中，为关闭变频器所有的开关器件。

上述变频器输出对地短路检测方法中，在所述步骤c2中，为关闭变频器所有的开关器件。

一种变频器输出对地短路检测装置，其包括有：

至少一电流检测元件，可连接于变频器的U、V、W三相输出线中的任一输出线，以检测相对应的输出线的电流信号；

一电流AD采样单元，与所述电流检测元件连接，经由所述电流检测元件获取输出线的电流信号，并与一预设的输出对地漏电流限值进行比较；

一IGBT驱动控制单元，与所述电流AD采样单元连接，根据该电流AD采样单元所反馈的电流比较结果控制变频器中的开关器件的开关；

一信号输出单元，与所述电流AD采样单元连接，用于输出变频器输出对地短路与否的信号。

上述变频器输出对地短路检测装置中，所述IGBT驱动控制单元连接有一用于设定检测时间的计时器单元。

上述变频器输出对地短路检测装置中，所设置的电流检测元件为一个。

上述变频器输出对地短路检测装置中，所设置的电流检测元件为两个。

本发明可使用一个或两个电流检测元件采集变频器相输出线的电流信号，并与一预设的输出对地漏电流限值相比，以判断变频器输出对地是否短路，其所需采集的参数较少，实现算法较为简单，使得软件简单易实现，且可简化该装置的硬件结构，降低成本并提高运行的可靠性。

附图说明

图1是常用的变频器输出对地短路检测装置的结构示意图。

图2是本发明变频器输出对地短路检测装置的结构示意图。

图3是本发明变频器输出对地短路检测装置的另一实施例的结构示意图。

图4是本发明变频器输出对地短路检测方法的流程图。

具体实施方式

为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

参阅图2所示，以说明本发明所公开的变频器输出对地短路检测装置的一种优选实施例。该装置至少包括有一电流AD采样单元10，该电流AD采样单元10连接有一电流检测元件HL1，该电流检测元件HL1连接于变频器12的U、V、W三相输出线中的任一输出线，以检测相对应的输出线上的电流信号。在图2所示的结构中，该电流检测元件HL1连接于U相输出线上，同理地，也可连接于V相输出线或W相输出线上，图2不应作为对本发明的任何限制。

该电流AD采样单元10经由该电流检测元件HL1获取相应输出线上的电流信号，将其进行AD转换处理后，与一预设的输出对地漏电流限值进行比较，并可将该电流比较结果反馈至一与之连接的IGBT驱动控制单元14。该IGBT驱动控制单元14根据该电流AD采样单元10所反馈的电流比较结果控制变频器12中的开关器件Q1～Q6的开关。该电流AD采样单元10还连接有一信号输出单元16，用于输出变频器输出对地短路与否的信号，该信号输出单元16可将该变频器输出对地短路与否的信号输送至其他控制系统，以作为其他控制系统的控制参数，也可输送至一显示装置而进行显示，以供相关工作人员察看。

优选地，该IGBT驱动控制单元14连接有一用于设定检测时间的计时器单元18，其依据该计时器单元18所设定的检测时间到达以否以控制检测的是否继续。如所设置的检测时间尚未到达，则继续重复检测步骤；如所设置的检测时间已到达，则关闭变频器12中的开关器件Q1～Q6的全部或部分，结束检测。通过设定一定时间段的检测时间，保证了短路电流有着足够的上升时间，以防止出现“发生对地短路但短路电流尚未升至高位值而造成检测不准”的情形，进而提高变频器输出对地短路检测的准确度。

参阅图3，在此实施例中，该电流AD采样单元10连接有两电流检测元件HL1、HL2，两电流检测元件HL1、HL2分别连接于变频器12的U相输出线和W相输出线(诚然，可连接于U、V、W三相输出线中的两任意输出线)，以检测相对应的输出线的电流信号。采用两电流检测元件以检测两相输出线的电流值，更有助于变频器完成相关的控制算法，当然，其相比于采用一电流检测元件检测一相输出线的电流值的结构，具有较高的成本。

结合图2和图4所示，以说明本发明所公开的变频器输出对地短路检测方法。首先，开通电流检测元件HL1所连接的输出线所对应的单个开关器件，以获取相应输出线的电流信号(步骤S101)。在图2所示的检测装置中，由于电流检测元件HL1连接于U相输出线，则相应地开通开关器件Q1或Q4。如将该电流检测元件HL1连接于V相输出线，则相应地开通开关器件Q2或Q5；如连接于W相输出线，则相应地开通开关器件Q3或Q6。

电流AD采样单元10经由电流检测元件HL1获取电流信号，并进行AD转换处理(步骤S102)。将所获取的电流信号与一预设的输出对地漏电流限值进行比较，判断其是否超过该输出对地漏电电流限值(步骤S103)。

如该相输出线的电流值超过该输出对地漏电流限值，则认为变频器12存在着输出对地短路故障，并由该信号输出单元16输出变频器输出对地短路信号(步骤S104a)，进而由该IGBT驱动控制单元14至少关闭步骤S101中所开通的变频器开关器件(步骤S105)，并结束该输出对地短路检测的操作(步骤S106)。

如U相输出线发生对地短路，电流顺次流经开关器件Q1、U线输出线后接地，则会造成U相输出线上的电流升高；如V相输出线发生对地短路，电流顺次流经开关器件Q1、U相输出线、电机U相绕组、电机V相绕组、V相输出线后接地，也会造成U相输出线上的电流升高。同理，如三相输出线的其中任一输出线或者电机发生对地短路，均会造成流经该U相输出线的电流增大，而由该电流检测元件HL1检测出。

如该相输出线的电流值未超过该输出对地漏电流限值，则由该IGBT驱动控制电路14检测由该计时器单元18所设定的检测时间是否到达(步骤S104b1)，如开通时间到达，则认为变频器12不存在输出对地短路故障，并由该信号输出单元16输出变频器输出对地未短路信号(步骤S104b2)，后执行步骤S105和步骤S106。如开通时间未到达，则返回开始执行步骤S102，继续重复变频器输出对地短路的检测。

在执行步骤S105时，一种可靠的做法是该IGBT驱动控制单元14关闭变频器12的所有开关器件Q1～Q6，以确保变频器12的有效关闭，避免造成变频器开关器件的损坏。

当采用图3的装置进行变频器输出对地短路检测时，则将两电流检测元件HL1、HL2分别连接于变频器12的任意两输出线，如图中的U相输出线和W相输出线，分别开通上述两相输出线所对应的单个开关器件，以获取相应的电流信号。如需检测U相输出线的电流，则开通开关器件Q1或Q4，如需检测W相输出线的电流，则开通开关器件Q3或Q6，如需同时检测U相输出线和W相输出线的电流，则同时开通开关器件Q1和Q3，或者同时开通开关器件Q4和Q6。以此类推，如将电流检测元件HL1、HL2连接于其他组合的两输出线上，则相应地开通对应的单个开关器件。

综上所述，本发明可使用一个或两个电流检测元件采集变频器相输出线的电流信号，并与一预设的输出对地漏电流限值相比，以判断变频器输出对地是否短路，其所需采集的参数较少，实现算法较为简单，使得软件简单易实现，且可简化该装置的硬件结构，降低成本并提高运行的可靠性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，而非对本发明做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种变频器输出对地短路检测方法，其特征在于，所述方法包括有如下步骤：

a、开通电流检测元件所连接的相输出线上所对应的单个开关器件；

b、获取相应相输出线上的电流信号；

c、将所获取的电流信号与一预设的输出对地漏电流限值进行比较，如大于该输出对地漏电流限值，则执行下述步骤c1，如不大于该输出对地漏电流限值，则执行下述步骤c2；

c1、输出变频器输出对地短路信号，并至少关闭步骤a中所开通的开关器件，结束检测；

c2、输出变频器输出对地未短路信号，并至少关闭步骤a中所开通的开关器件，结束检测。

2.如权利要求1所述的变频器输出对地短路检测方法，其特征在于，所述步骤c2之前还包括有一检测所设定的检测时间是否到达的步骤，如开通时间到达，则执行所述步骤c2；如开通时间未到达，则返回执行步骤b。

3.如权利要求1或2所述的变频器输出对地短路检测方法，其特征在于，在所述步骤c1中，为关闭变频器所有的开关器件。

4.如权利要求1或2所述的变频器输出对地短路检测方法，其特征在于，在所述步骤c2中，为关闭变频器所有的开关器件。