CN113013845B - 变频器装置以及依据漏电流值而选择性输出电流的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变频器装置包含一变频器模块、一输出滤波器、一旁通电路、一漏电流检测电路及一控制模块，变频器模块电性连结于一市电电源，输出滤波器电性连结于变频器模块与一负载，旁通电路与输出滤波器并联设置。在上述变频器装置的基础下，一种依据漏电流值而选择性输出电流的方法，主要是利用漏电流检测器检测输出滤波器与负载间的一漏电流值；然后利用控制模块比较漏电流值是否大于一漏电流限制值；最后，当漏电流值大于漏电流限制值时，控制模块发送一断路信号至导通开关，以驱使导通开关由预设的导通状态切换至断路状态。

Description

变频器装置以及依据漏电流值而选择性输出电流的方法

技术领域

本发明涉及一种变频器装置以及选择性输出电流的方法，尤其涉及一种变频器装置以及依据漏电流值而选择性输出电流的方法。

背景技术

一般来说，较大型或较为精密的马达通常都需要使用变频器等驱动装置进行控制，以依据使用者的需求来调整马达输出的功率，但由于这类型马达的电力来源都是市电，因此在使用马达时，除了需要安装驱动器外，通常还需要在市电与驱动装置之间装设输入滤波器，以防止市电所提供的交流电因波形杂乱而导致驱动装置毁损。此外，由于经过驱动装置输出的交流电往往容易因为电压过大或绝缘损坏等原因而产生漏电流，进而造成马达的轴承或绝缘等设备毁损，甚至有可能导致工作人员触电而受伤。

承上所述，为了避免漏电流损坏设备或造成人员受伤，通常会利用漏电流传感器来检测漏电流，但通常漏电流传感器检测到漏电流时，往往是直接跳机而使马达停止作业，进而造成突然停工或引发其他危险的可能。为了改善漏电流传感器在检测到漏电流时会引发停机的问题，现有的作法主要是在驱动装置上直接外挂输出滤波器，藉以将驱动装置所输出的电流加以滤波，然而此方法虽然可以有效的减少漏电流的产生，但却会因此造成电流的持续损失。

发明内容

有鉴于在现有技术中，利用漏电流传感器检测漏电流的方式会造成突然停工或引发其他危险的可能，而利用外挂输出滤波器来减少漏电流的方式却会造成电流的持续损失；缘此，本发明的主要目的在于提供一种变频器装置以及依据漏电流值而选择性输出电流的方法，可以有效的避免漏电流的产生，也不会因为多度的滤波而造成电流的损失。

本发明为解决现有技术的问题，所采用的必要技术手段是提供一种变频器装置，包含一变频器模块、一输出滤波器、一旁通电路、一漏电流检测电路以及一控制模块。

变频器模块电性连结于一市电电源，用以将所述市电电源所提供的一工频交流电转换成一频率或电压可变的变频交流电。

输出滤波器电性连结于所述变频器模块与一负载，用以将该变频器模块所提供的该变频交流电加以滤波后提供至该负载。

旁通电路包含一输入接点、一输出接点以及一导通开关。输入接点电性连结于该变频器模块与该输出滤波器。输出接点电性连结于该输出滤波器与该负载。导通开关电性连结于该输入接点与该输出接点，以与该输出滤波器并联设置，且该导通开关预设为一导通状态，藉以使该变频器模块所提供的该变频交流电经由该旁通电路输送至该负载。

漏电流检测电路包含一检测接点以及一漏电流检测器。检测接点电性连结于该输出接点与该负载。漏电流检测器电性连结于该检测接点，用以检测经过该旁通电路输送至该负载的该变频交流电而产生一漏电流值，并据以发送出一漏电流信号。

控制模块电性连结于该变频器模块、该导通开关与该漏电流检测器，用以依据该漏电流信号发送出一断路信号至该导通开关，使该导通开关由该导通状态切换至一断路状态，藉以使该变频器模块所提供的该变频交流电受到该输出滤波器加以滤波后提供至该负载。

在上述必要技术手段所衍生的一附属技术手段中，该变频器模块包含一输入滤波器以及一变频器。输入滤波器电性连结于该市电电源，用以对该市电电源所提供的该工频交流电进行滤波。变频器电性连结于该输入滤波器与该输出滤波器，用以将该经过滤波的工频交流电转换成所述变频交流电。较佳者，变频器为一矩阵式变频转换器。

在上述必要技术手段所衍生的一附属技术手段中，该控制模块更包含一比较器，该比较器内建有一漏电流限制值，该比较器用以比较该漏电流值与该漏电流限制值，并在该漏电流值大于该漏电流限制值时发送出该断路信号。较佳者，该漏电流限制值介于1mA至100mA之间。

在上述必要技术手段所衍生的一附属技术手段中，该导通开关为一继电器。

本发明为解决现有技术的问题，所采用的另一必要技术手段是提供一种依据漏电流值而选择性输出电流的方法，是应用于上述的变频器装置，该依据漏电流值而选择性输出电流的方法包含以下步骤：首先，步骤(a)是利用该漏电流检测器检测该输出滤波器与该负载间的该漏电流值，并依据该漏电流值发送出该漏电流信号至该控制模块；然后，步骤(b)是利用该控制模块接收到该漏电流信号，并比较该漏电流值是否大于一漏电流限制值；最后，步骤(c)是当该漏电流值大于该漏电流限制值时，该控制模块发送该断路信号至该导通开关，以驱使该导通开关由预设的该导通状态切换至该断路状态，藉以使该变频器模块所提供的该变频交流电受到该输出滤波器加以滤波后提供至该负载。

在上述必要技术手段所衍生的一附属技术手段中，在步骤(a)之前还包含一步骤(a0)，利用该变频器模块接收该市电电源所提供的该工频交流电，并该将工频交流电转换成该变频交流电。

如上所述，本发明主要是将导通开关预设为导通状态，并通过漏电流检测器检测经过旁通电路输送至负载的变频交流电是否产生漏电流，进而判断变频器模块所输出的变频交流电是否需经过输出滤波器而加以控制，有效的避免因为滤波所造成的无谓损失。

本发明所采用的具体实施例，将通过以下的实施例及附图作进一步的说明。

附图说明

图1显示本发明较佳实施例所提供的变频器装置的系统方块图；以及

图2显示本发明较佳实施例所提供的依据漏电流值而选择性输出电流的方法的步骤流程图。

附图标号说明：

100 变频器装置

1 变频器模块

11 输入滤波器

12 变频器

2 输出滤波器

3 旁通电路

31 输入接点

32 输出接点

33 导通开关

4 漏电流检测电路

41 检测接点

42 漏电流检测器

5 控制模块

51 比较器

511 漏电流限制值

6 输入电压检测电路

61 市电电压检测接点

62 输入电压检测器

7 电流反馈电路

71 输出电流检测接点

200 市电电源

300 负载

S1 漏电流信号

S2 断路信号

具体实施方式

请参阅图1，图1显示本发明较佳实施例所提供的变频器装置的系统方块图。如图所示，一种变频器装置100包含一变频器模块1、一输出滤波器2、一旁通电路3、一漏电流检测电路4、一控制模块5、一输入电压检测电路6以及一电流反馈电路7。

变频器模块1包含一输入滤波器11与一变频器12。输入滤波器11是电性连结于一市电电源200，用以将市电电源200所提供的一工频交流电加以滤波。变频器12是电性连结于输入滤波器11，用以将经过输入滤波器11滤波过的工频交流电转换成一频率或电压可变的变频交流电。此外，在本实施例中，变频器12为一种将九个SiC MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)电子开关以矩阵排列的矩阵式变频转换器，但不限于此，在其他实施例中，变频器模块1亦可为现有的整流器与逆变器的组合。

输出滤波器2电性连结于变频器模块1的变频器12与一负载300，用以将变频器模块1所提供的变频交流电加以滤波后提供至负载300。

旁通电路3包含一输入接点31、一输出接点32以及一导通开关33。输入接点31是电性连结于变频器模块1与输出滤波器2。输出接点32是电性连结于输出滤波器2与负载300。导通开关33是电性连结于输入接点31与输出接点32，以使导通开关33与输出滤波器2并联设置，且导通开关33预设为一导通状态，藉此，当本发明的变频器装置100开机运作时，变频器模块1会先将市电电源200所提供的工频交流电加以滤波并转换成变频交流电，然后因为导通开关33预设为导通状态，因此变频器模块1所提供的变频交流电会先经由旁通电路3输送至负载300。此外，在本实施例中，导通开关33为一继电器。

漏电流检测电路4包含一检测接点41以及一漏电流检测器42。检测接点41是电性连结于输出接点32与负载300；更详细的说，检测接点41是设置在输出滤波器2与负载300间的电路上，并位于输出接点32与负载300之间。漏电流检测器42是电性连结于检测接点41；其中，由于检测接点41位于输出接点32与负载300之间，因此当变频器模块1所提供的变频交流电经由旁通电路3输送至负载300时，漏电流检测器42便可通过检测接点41检测经过旁通电路3输送至负载300的变频交流电所产生的一漏电流值，并在检测到漏电流而产生漏电流值时，依据漏电流值发出一漏电流信号S1。

控制模块5是电性连结于变频器模块1、导通开关33与漏电流检测器42，并具有一比较器51，且比较器51内建有一漏电流限制值511，漏电流限制值511介于1mA至100mA之间；其中，比较器51是用以比较漏电流值与漏电流限制值511，并在漏电流值大于漏电流限制值511时发送出断路信号S2至导通开关33，使导通开关33由预设的导通状态切换至断路状态，进而使变频器模块1所提供的变频交流电改经过输出滤波器2加以滤波后提供至负载300。

输入电压检测电路6包含一市电电压检测接点61与一输入电压检测器62。市电电压检测接点61是设置于市电电源200与变频器模块1之间，而输入电压检测器62是电性连结于市电电压检测接点61与控制模块5，用以检测市电电源200输入变频器模块1的工频交流电的电压值，并将检测到的电压值传送至控制模块5。

电流反馈电路7包含一输出电流检测接点71，输出电流检测接点71是设置于变频器模块1的变频器12与输入接点31之间，并电性连结于控制模块5，藉以检测自变频器12输出的变频交流电的电流值，并将检测到的电流值传送至控制模块5。在本实施例中，控制模块5主要是通过输入电压检测器62所检测到的工频交流电的电压值与变频交流电的电流值等信息来控制变频器模块1的工作参数，由于此为现有技术，故不再多加叙述。

请继续参阅图2，图2显示本发明较佳实施例所提供的依据漏电流值而选择性输出电流的方法的步骤流程图。如图所示，在上述的变频器装置100的基础下，本发明所提供的依据漏电流值而选择性输出电流的方法，首先步骤S11是利用变频器模块1接收市电电源200所提供的工频交流电，并将工频交流电转换成变频交流电。接着，步骤S12是利用漏电流检测器42检测输出滤波器2与负载300间的漏电流值，并依据漏电流值发送出漏电流信号S1至控制模块5。然后，步骤S13是利用控制模块5接收到漏电流信号S1，并比较漏电流值是否大于一漏电流限制值511。最后，当漏电流值大于漏电流限制值511时，会接着进入步骤S14，然而若漏电流值小于漏电流限制值511时，则会直接结束；其中，步骤S14是控制模块5发送断路信号S2至导通开关33，以驱使导通开关33由预设的导通状态切换至断路状态。

综上所述，由于本发明的变频器装置是将导通开关33预设为导通状态，因此市电电源200所提供的工频交流电在经过变频器模块1的变频而输出变频交流电后，由于旁通电路3的电阻远小于输出滤波器2的电阻，因此变频器模块1所输出的变频交流电会先经由旁通电路3输送至负载300；此时，由于检测接点41设置于旁通电路3的输出接点32与负载300之间，因此电性连结于检测接点41的漏电流检测器42可以检测到经过旁通电路3输送至负载300的变频交流电是否产生漏电流，并在漏电流检测器42检测到漏电流时发送出漏电流信号S1至控制模块5，以使控制模块5的比较器51比较漏电流值与漏电流限制值511。

当检测到的漏电流值大于漏电流限制值511时，控制模块5会发送断路信号S2至导通开关33，以使导通开关33切断旁通电路3的连通，使变频器模块1所输出的变频交流电先经过输出滤波器2加以滤波后再输送至负载300，而由于输出滤波器2可以抑制高频谐波，进而减少漏电流的产生，有效的保护负载300的绝缘或轴承等元件。此外，由于本发明的变频器装置是将导通开关33预设为导通状态，因此当检测到的漏电流值未大于漏电流限制值511时，则可以在不用经过输出滤波器2滤波的情况下提供变频交流电至负载，有效的避免因滤波所造成的能量损失。

相较于现有技术的变频器装置大都是通过外接输出滤波器的方式来抑制高频谐波，进而减少漏电流产生，导致即使原本不会产生漏电流的变频交流电也会因为输出滤波器的滤波而降低输出的功率；相较于此，本发明的变频器装置与依据漏电流值而选择性输出电流的方法，确实可以有效的通过漏电流检测来控制变频器模块所输出的变频交流电是否需经过输出滤波器，藉以有效的避免因为滤波所造成的无谓损失。

通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭示的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的范畴内。

Claims (8)

1.一种变频器装置，包含：

变频器模块，电性连结于市电电源，用以将所述市电电源所提供的工频交流电转换成频率或电压可变的变频交流电；

输出滤波器，电性连结于所述变频器模块与负载，用以将所述变频器模块所提供的所述变频交流电加以滤波后提供至所述负载；

旁通电路，包含：

输入接点，电性连结于所述变频器模块与所述输出滤波器；

输出接点，电性连结于所述输出滤波器与所述负载；以及

导通开关，电性连结于所述输入接点与所述输出接点，以与所述输出滤波器并联设置，且所述导通开关预设为导通状态，藉以使所述变频器模块所提供的所述变频交流电经由所述旁通电路输送至所述负载；

漏电流检测电路，包含：

检测接点，电性连结于所述输出接点与所述负载；以及

漏电流检测器，电性连结于所述检测接点，用以检测经过所述旁通电路输送至所述负载的所述变频交流电而产生漏电流值，并据以发送出漏电流信号；以及

控制模块，电性连结于所述变频器模块、所述导通开关与所述漏电流检测器，用以依据所述漏电流信号发送出断路信号至所述导通开关，使所述导通开关由所述导通状态切换至断路状态，藉以使所述变频器模块所提供的所述变频交流电受到所述输出滤波器加以滤波后提供至所述负载。

2.根据权利要求1所述的变频器装置，其中，所述变频器模块包含：

输入滤波器，电性连结于所述市电电源，用以对所述市电电源所提供的所述工频交流电进行滤波；以及

变频器，电性连结于所述输入滤波器与所述输出滤波器，用以将所述经过滤波的工频交流电转换成所述变频交流电。

3.根据权利要求2所述的变频器装置，其中，所述变频器为矩阵式变频转换器。

4.根据权利要求1所述的变频器装置，其中，所述控制模块还包含比较器，所述比较器内建有漏电流限制值，所述比较器用以比较所述漏电流值与所述漏电流限制值，并在所述漏电流值大于所述漏电流限制值时发送出所述断路信号。

5.根据权利要求4所述的变频器装置，其中，所述漏电流限制值介于1mA至100mA之间。

6.根据权利要求1所述的变频器装置，其中，所述导通开关为继电器。

7.一种依据漏电流值而选择性输出电流的方法，利用如权利要求1所述的变频器装置将所述变频交流电选择性地输出至所述负载，所述依据漏电流值而选择性输出电流的方法包含以下步骤：

(a)利用所述漏电流检测器检测所述输出滤波器与所述负载间的所述漏电流值，并依据所述漏电流值发送出所述漏电流信号至所述控制模块；

(b)利用所述控制模块接收到所述漏电流信号，并比较所述漏电流值是否大于漏电流限制值；以及

(c)当所述漏电流值大于所述漏电流限制值时，所述控制模块发送所述断路信号至所述导通开关，以驱使所述导通开关由预设的所述导通状态切换至所述断路状态，藉以使所述变频器模块所提供的所述变频交流电受到所述输出滤波器加以滤波后提供至所述负载。

8.根据权利要求7所述的依据漏电流值而选择性输出电流的方法，其中，在步骤(a)之前还包含步骤(a0)，利用所述变频器模块接收所述市电电源所提供的所述工频交流电，并将所述工频交流电转换成所述变频交流电。

Images