CN1040472C - 逆变器装置的接地检测方法 - Google Patents

Abstract

本方法用于含有整流器电路、直流中间电路、逆变器电路和电流检测器的逆变器装置。逆变器电路内含多个桥式连接的开关元件。电流检测器设在直流中间电路的正或负极性汇流排线路上。响应操作指令在该装置起动正常操作前使逆变器电路相应相臂之一上的开关元件导通。若在此操作中检测到接地状态，则所有开关元件都不导通以使逆变器装置停止操作。检测到逆变器装置正常状态才允许该装置起动正常操作。

Description

逆变器装置的接地检测方法

本发明涉及逆变器装置，具体涉及在检测逆变器装置的输出接地时所使用的接地检测方法。

逆变器装置如图3所示，它包括：一个整流器电路1，该电路包括六个二极管D1至D6，用以对三相交流电源5提供的交流输入进行整流；一个逆变器电路2，它包括六个开关元件T1至T6(例如是绝缘栅双极晶体管)，这些开关元件连接形成一个三相桥式电路，且具有U相端子U、V相端子V、以及W相端子W；以及一个直流中间电路4，它包括有一个平滑电容器C1，适合平滑整流器电路1的输出电压和向逆变器电路2提供由此平滑的电压。图3中参考符号P和N指明直流中间电路的输出汇流排的正、负极性。

图4示了采用一个示例性的常规接地检测方法的逆变器装置。对照图3和图4可以明显看出，通过在图3的逆变器装置中加入一个电阻R1和一个电流检测电路3，便可获得图4的逆变器装置。电阻R1串联连接在直流中间电路4的负极性输出线(N)上，电流检测电路3检测电阻R1两端的电压降V1。

电阻R1与电流检测电路3形成一个检测器电路，用以检测逆变器输出电流，该电流可被视为通常与直流中间电路4的汇流排输出电流基本上成正比。当电流检测电路3检测出的电流比一个预定的用以确定逆变器输出电流是否是过电流的设定值时，输出一个过流检测信号。

假如图4所示的逆变器装置其负载侧例如W相被接地，则相当于一个假想的开关SW被闭合以使输出端W接地了。如果在这种情况下开关元件T6导通，则接地电流按图中箭头所示通过三相交流电源5和地环流。接地电流I的数值取决于电流环流路径的零相位阻抗和零相位电压。然而，由于三相交流电源三相之中的一相通常保持接地，若零相位阻抗小，则接地电流将相当大，这取决于零相位电压。

如图4所示，接地电流流经电阻R1，因此，在接地电流大时，检测这种接地状态，作为其内流经“过电流”的状态(下文简称此为“过流状态”)。为此，电阻R1和电流检测电路3用来作为一种简单的检测器电路，用以检测逆变器装置的过流状态和接地状态。

图5示出了采用另一示例性常规接地检测方法的逆变器装置。图5所示的逆变器装置是通过对图3所示的逆变器装置做如下修改而得到的：在逆变器电路2与其输出端子U、V和W之间分别设置了电流互感器CT1、CT2和CT3；还设置了接收这些电流互感器次级电流的电流检测电路3A。电流检测电路3A执行零相电流或接地电流的检测，这是通过合成电流互感器次级电流的矢量而得到的，该电路还执行将这样检测到的接地电流与为确定接地状态而预置的一个电流值相比较。

然而，如图4所实践的常规的接地检测方法，其缺点在于：如果接地电流环流通路中的开关元件，例如具有W相接地的开关元件T6是不导通的，则不可能检测出接地状态，因此对接地状态的检测是不可靠的。

图5所实践的、常规的接地检测方法存在以下问题：必需为逆变器装置的三相输出配备电流互感器，还需为这些电流互感器的次级电流配备执行矢量合成的电流检测电路，结果使得该逆变器装置免不了体积庞大、电路结构复杂而且造价高。

考虑到上述的诸多情况，本发明的目的是提供一种逆变器装置的接地检测方法，在估测到逆变器装置的接地电流增长到基本上等于它过流时的逆变器输出电流值的情况下，该方法可使该逆变器装置能够检测其接地状态，并使该逆变器装置的电路结构简单而且造价低。

本发明的上述目的是这样实现的，亦即为包括以下电路的逆变器装置提供一种接地检测方法，该逆变器装置包括：一个整流器电路用的对交流输入进行整流；一个直流中间电路用以平滑整流器电路的输出电压；一个逆变器电路，其内包括桥式连接的多个开关元件，该逆变器电路将来自直流中间电路供给的直流电压转变成为一个预定的交流电压；以及一个电流检测器，设置在直流中间电路正极或负极侧的输出总线的线上，用以检测逆变器装置的输出电流。

根据本发明，这里提供一种逆变器装置的接地检测方法，所述的逆变器装置包括：一个整流器电路，用以对交流输入进行整流；一个直流中间电路，用以平滑所述整流器电路的输出电压；以及一个逆变器电路，其内包括桥式连接的多个开关元件并形成所述逆变器电路的多个相应的相臂，所述的逆变器电路将来自所述直流中间电路所提供的直流电压转变为一个交流电压；以及一个电流检测器，设置在上述直流中间电路的正或负极性侧的输出汇流排线路上，用以检测所述逆变器装置的输出电流；

所述的方法包括以下步骤：

在向所述的逆变器装置发出一个操作指令时，且在起动正常的逆变器操作之前，使构成所述逆变器电路的多个相应相臂之一上的所述的开关元件导通，这些开关元件连接在经所述电流检测器延伸的、直流输入汇流排线路上；和

确定：在所述的电流检测器输出的检测值等于或大于一个为检测所述的逆变器装置是否发生接地而预定的一个电流值时，所述的逆变器装置的输出侧被接地。

本发明这种逆变器装置的接地检测方法，可使逆变器电路的各个开关元件按照一个预定的控制程序导通，因此使图4所示的电流检测电路在检测逆变器装置接地的可靠性方面得到改进。为此，本发明的接地检测方法适用于图4所示的逆变器装置。

在本方法中，在向逆变器装置发出操作指令时并在逆变器装置起动其正常操作之前，逆变器电路的一个相臂上的所有开关元件(在图4中是T2、T4和T6)在确认接地状态所需的一个预定的时段内变为导通，该逆变器电路通过适合检测直流中间电路输出电流的电阻R1连接到直流输出汇流排上(负极性汇流排上)。如果在此操作过程中检测出接地状态，则这些开关元件就变为不导通，以停止该逆变器装置操作。如果现已检测出该逆变器装置处于正常状态，则允许该逆变器装置起动其正常的逆变器操作。

为此，通过给逆变器控制电路增设控制程序，或通过提供一个具有控制程序的控制电路，使得图4所示的逆变器装置就能象它原来那样使用了。

本发明的实质、原理和实用性将结合以下附图阅读下文的详细描述会更加明了。

图1示出按照本发明的逆变器接地检测方法的一个控制程序的流程图；

图2示出与图1流程图有关的一种逆变器电路中开关元件操作时的波形图；

图3示出逆变器装置中主要电路的一个例子的电路图；

图4示出采用常规接地检测方法一个例子的逆变器装置的电路图；及

图5示出采用常规接地检测方法另一例子的逆变器装置的电路图。

参照图1描述本发明的接地检测方法，该图示出为本方法提供一个控制程序的流程图。具体地说，该流程图可用于如图4所示的、电流检测电阻R1串联连接在直流中间电路4的负(N)极性输出汇流排线路上的这种情况。

控制程序开始以响应给定该逆变器装置的一个操作指令。首先在步骤S1中，逆变器电路2下臂上的所有开关元件(亦即构成U、V和W相下臂的、与负极性输入汇流排相连接的开关元件T2、T4和T6)在一个长得足以检测接地状态的预定时段内保持导通。尔后，在步骤S2中，电流检测电路3判定在逆变器装置中是否发生了接地。若已判定发生了接地，则程序进入步骤S3。在步骤S3中，全部开关元件T1至T6都变为不导通，亦即该逆变器装置停止操作。若在步骤S2中确定未发生接地，则程序进入步骤S4，允许该逆变器装置起动其正常的操作。

上述的控制程序作为一个附加的功能给予现有的逆变器控制电路，或作为一个附加的控制电路来提供，以与现有的逆变器控制电路相结合一起操作。

图2示出按上述的控制程序操作的开关元件T1至T6的操作波形图，该图中，横轴是时间轴，纵轴表示开关元件的导通和不导通的状态。导通状态和不导通状态分别与纵轴上的低电平和高电平相对应。开关元件T1与T2、T3与T4、T5与T6在一预定的静寂时间间隔内按共轭方式操作。

在发出操作指令以后，在步骤S1中，开关元件T2、T4和T6全都同时导通(低电平)。在这个操作过程中其余的开关元件T1、T3和T5全都不导通(高电平)。在步骤S2中，检测到接地状态时，程序进入步骤S3，使开关元件T2、T4、T6都不导通，亦即它们从低电平变为高电平，如图中虚线所示。在这个时段内全部开关元件T1至T6都不导通(高电平)，该逆变器装置停止操作。

在步骤S2中，判定该逆变器装置处于正常状态时，开关元件T1至T6按图中实线所示正常操作。

按照如图1和图2所示控制程序的上述接地检测方法可用于如图4所示的、电流检测电阻R1串联连接在直流中间电路4的负极性输出汇流排上的情况中。本发明的技术构思还适用于电阻R1串联连接在直流中间电路4的正极性输出汇流排上的情况。在这种情况下，在对应于步骤S1的时段内，形成各相上臂的开关元件T1、T3和T5取代下臂的开关元件T2、T4和T6同时变为导通(低电平)，以便在逆变器装置起动其正常操作之前执行接地检测操作。这样，接地状态可按同样方式得到检测。

如上所述，该控制程序是这样设计的，亦即估计在逆变器输出侧接地时所提供的接地电流增长到它基本上等于逆变器过流时的输出电流值的情况下，形成该逆变器电路中各相位臂上的开关元件(它们通过该电路中直流中间电路电流检测电阻与直流输入汇流排相连接，如图4所示)在该逆变器正常操作之前全变为导通，而且在这种状况下，判定被检测的直流中间电流是否高于为检测接地状态而预定的电流值，借此来判定该逆变器装置的输出侧是否接地。这样设计的控制程序可利用作为逆变器控制电路的一个附加的功能。为此，如图4所示的上述过流检测电路从直流中间电路的输出电流中检测该逆变器装置是否处于过流状态，可在不修改主要电路结构的情况下，只增加有关这个控制程序的软件手段就可作为一个接地检测电路来使用。

于是，这样提供的电路其结构简单且造价低，能够令人满意地检测逆变器装置的过流状态和接地状态。

虽然本文已经结合本发明的优选实施例作了描述，但是不言而喻，对于本领域的技术人员可在不脱离本发明的情况下作出各种变化和修改，而这些变化和修改都落在本发明的精神和范围内并被复盖在本文所附的权利要求书中。

Claims (1)

1.一种逆变器装置的接地检测方法，所述的逆变器装置包括：一个整流器电路，用以对交流输入进行整流；一个直流中间电路，用以平滑所述整流器电路的输出电压；以及一个逆变器电路，其内包括桥式连接的多个开关元件并形成所述逆变器电路的多个相应的相臂，所述的逆变器电路将来自所述直流中间电路所提供的直流电压转变为一个交流电压；以及一个电流检测器，设置在上述直流中间电路的正或负极性侧的输出汇流排线路上，用以检测所述逆变器装置的输出电流；

其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

在向所述的逆变器装置发出一个操作指令时，且在起动正常的逆变器操作之前，使构成所述逆变器电路的多个相应各相臂之一上的那些所述的开关元件导通，这些开关元件连接在经所述电流检测器延伸的直流输入汇流排线路上；和

确定：在所述的电流检测器输出的检测值等于或大于一个为检测所述的逆变器装置是否发生接地而设定的一个电流值时，所述的逆变器装置的输出侧被接地。

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