CN211603502U - 一种功率单元串联高压变频器的漏电检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种功率单元串联高压变频器的漏电检测电路，包括主电路和漏电检测模块。主电路包括输入侧的移相变压器及构成三相输出的三个功率单元组，每个功率单元组由复数个功率单元串联而成。三个功率单元组的第一输出端连接到一起，成为主电路三相输出的中点。漏电检测模块包括电源和电流采样电路，电源的一端接主电路三相输出的中点，另一端接地。电流采样电路采样电源输出的电流，电流采样电路的采样信号输出端为漏电检测模块的漏电信号输出端。本实用新型能够有效检测功率单元串联多电平高压变频器副边绕组漏电或副边绕组输出端电缆漏电，以便进行漏电保护，提高高压变频器运行的安全性。

Description

一种功率单元串联高压变频器的漏电检测电路

[技术领域]

本实用新型涉及功率单元串联的高压变频器，尤其涉及一种功率单元串联高压变频器的漏电检测电路。

[背景技术]

功率单元串联多电平高压变频器是高压变频器中市场应用最多的一种高压变频器，输出电压主要有3.3kV、6kV、10kV等。图1为一种10kV电压等级的功率单元串联多电平高压变频器的主回路电路原理图，图1中T为整流移相变压器，包含原边10kV高压绕组、24个线电压为690V的三相绕组、1个线电压为380V的三相绕组。图1中A1-A8、B1-B8、C1-C8为功率单元，功率单元的原理图如图2所示。A8、B8、C8三个功率单元的输出端L2连接在一起，连接点称为中点，A1、B1、C1三个功率单元的输出端L1为此型高压变频器的输出端、输出端之间的线电压为10kV，A1的输出端L2至A8的输出端L1依次串联连接，B1的输出端L2至B8的输出端L1依次串联连接，C1的输出端L2至 C8的输出端L1依次串联连接。移相变压器的副边24个绕组分别与24个功率单元的输入端连接。

功率单元串联多电平高压变频器的特点是通过功率单元串联形成高压输出，同时改变每项串联功率单元的数量可形成不同电压输出。

功率单元串联多电平高压变频器副边绕组漏电及副边绕组输出端电缆漏电一直没有很好的检测方法，给功率单元串联多电平高压变频器的安全运行带来了威胁。

[发明内容]

本实用新型要解决的技术问题是提供一种功率单元串联高压变频器的漏电检测电路。以便进行漏电保护，提高高压变频器运行的安全性。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种功率单元串联高压变频器的漏电检测电路，包括主电路和漏电检测模块。主电路包括输入侧的移相变压器及构成三相输出的三个功率单元组，每个功率单元组由复数个功率单元串联而成。三个功率单元组的第一输出端连接到一起，成为主电路三相输出的中点。漏电检测模块包括电源和电流采样电路，电源的一端接主电路三相输出的中点，另一端接地。电流采样电路采样电源输出的电流，电流采样电路的采样信号输出端为漏电检测模块的漏电信号输出端。

以上所述的漏电检测电路，所述的电流采样电路包括电流互感器，所述的线路穿过电流互感器，电流互感器的输出端为漏电检测模块的漏电信号输出端。

以上所述的漏电检测电路，漏电检测模块包括第一电阻和第二电阻，所述的电源为直流电源，第一电阻的第一端接所述的中点，第二端接第二电阻的第一端，第二电阻的第二端接地。直流电源的正极接第一电阻的第二端，负极接地。所述的电流互感器布置在直流电源的正极与第一电阻的第二端之间。

以上所述的漏电检测电路，漏电检测模块包括滤波电路，滤波电路连接在直流电源的正极与第一电阻的第二端之间。

以上所述的漏电检测电路，功率单元包括整流滤波电路、直流母线及H桥逆变器，整流滤波电路的前级与移相变压器的副边绕组连接，整流滤波电路的后级与直流母线的前级连接，直流母线的后级连接H桥逆变器的前级，H桥逆变器的后级作为功率单元的输出端；整流滤波电路包括滤波电阻。

本实用新型能够有效检测功率单元串联多电平高压变频器副边绕组漏电或副边绕组输出端电缆漏电，以便进行漏电保护，提高高压变频器运行的安全性。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型实施例功率单元串联高压变频器主电路的电路图。

图2是本实用新型实施例功率单元串联高压变频器主电路及漏电检测模块 JY的电路图。

图3是本实用新型实施例功率单元串联高压变频器漏电检测电路的工作原理图。

[具体实施方式]

本实用新型实施例功率单元串联高压变频器的结构和原理如图2和图3所示，包括主电路和漏电检测模块JY。主电路包括输入侧的移相变压器及构成三相输出的三个功率单元组，每个功率单元组由8个功率单元串联而成。三个功率单元组的第一输出端连接到一起，成为主电路三相输出的中点。

功率单元包括三相全桥整流滤波电路、直流母线及H桥逆变器。三相全桥整流滤波电路包括整流二极管DR1-DR6、滤波电容C1和滤波电阻RE1，H桥逆变器包括4个开关管V1-V4。

整流滤波电路的前级与移相变压器的副边绕组连接，整流滤波电路的后级与直流母线的前级连接，直流母线的后级连接H桥逆变器的前级，H桥逆变器的后级作为功率单元的输出端。

漏电检测模块JY包括电阻R1、电阻R2、直流开关电源G1、滤波电路LC1 和电流采样电路。电流采样电路包括高精度电流传感器TA1和信号处理电路 ZH1。

线路穿过电流互感器，电流互感器的输出端为漏电检测模块JY的漏电信号输出端。

电阻R1的第一端接主电路三相输出的中点，第二端接电阻R2的第一端，电阻R2的第二端接地。直流开关电源G1的正极经滤波电路LC1接电阻R1的第二端，负极接地。高精度电流传感器TA1布置在直流开关电源G1的正极与滤波电路LC1之间，直流开关电源G1的正极与滤波电路LC1之间的连线，连接在直流电源的正极与电阻R1的第二端之间，穿过高精度电流传感器TA1，高精度电流传感器TA1检测到的电流信号经信号处理电路ZH1处理后，发送给控制器。

漏电检测电路的工作原理如图3所示，漏电检测模块JY的端子包括检测输入端、接地端、直流开关电源输入端和检测输出端。检测输入端(电阻R1的第一端)与三相交流电输出的中点连接，接地端(电阻R2的第二端)与大地连接，直流开关电源G1的输入端接单相AC80-265V交流电，检测输出端与变频器的控制器连接。

如图3所示，开关电源直流开关电源G1的负极与大地连接，滤波电路LC1 用于滤除电路中的交流成分，高精度电流传感器TA1用于检测电路中流过的电流，高精度电流传感器TA1的输出为电压信号，输出电压信号大小与流过的电流成正比。

当无漏电时，直流开关电源G1、滤波电路LC1及电阻R2构成电流回路，回路中流过高精度电流传感器TA1的电流值为稳定值，高精度电流传感器TA1 输出电压为稳定电压值。当移相变压器副边绕组或输出电缆有漏电发生时，除直流开关电源G1、滤波电路LC1及电阻R2构成的回路外，直流开关电源G1、滤波电路LC1、电阻R2及中点到变频器漏电处的器件也构成回路，此时流过高精度电流传感器TA1的电流值迅速增加，高精度电流传感器TA1输出电压值迅速增加，通过合理设置高精度电流传感器TA1输出电压阈值，即可判断变频器移相变压器副边绕组及输出电缆是否有漏电发生。另外，将高精度电流传感器 TA1输出电压值接入变频器的控制器中，经过A/D转换即可计算出移相变压器副边绕组及输出电缆的对地阻抗。

以图3中A8功率单元的输入线C11对地漏电为例，可以说明本实用新型的漏电检测原理，当副边绕组或电缆有对地短路或漏电时，信号源会沿图3中的虚线路径形成通路，即电流从直流开关电源G1流出、经滤波电路LC1、电阻R2、开关管的体二极管D1、滤波电阻RE1、整流二极管DR6和熔断器F2 流入大地，在流经高精度电流传感器TA1的电流在稳定值的基础上叠加此回路的电流值，导致总电流超过设定阈值，变频器的控制器此时发出漏电故障信号。

Claims (5)

1.一种功率单元串联高压变频器的漏电检测电路，包括主电路，主电路包括输入侧的移相变压器及构成三相输出的三个功率单元组，每个功率单元组由复数个功率单元串联而成；三个功率单元组的第一输出端连接到一起，成为主电路三相输出的中点，其特征在于，包括漏电检测模块，漏电检测模块包括电源和电流采样电路，电源的一端接主电路三相输出的中点，另一端接地；电流采样电路采样电源输出的电流，电流采样电路的采样信号输出端为漏电检测模块的漏电信号输出端。

2.根据权利要求1所述的漏电检测电路，其特征在于，所述的电流采样电路包括电流互感器，所述电源输出的线路穿过电流互感器，电流互感器的输出端为漏电检测模块的漏电信号输出端。

3.根据权利要求2所述的漏电检测电路，其特征在于，漏电检测模块包括第一电阻和第二电阻，所述的电源为直流电源，第一电阻的第一端接所述的中点，第二端接第二电阻的第一端，第二电阻的第二端接地；直流电源的正极接第一电阻的第二端，负极接地；所述的电流互感器布置在直流电源的正极与第一电阻的第二端之间。

4.根据权利要求3所述的漏电检测电路，其特征在于，漏电检测模块包括滤波电路，滤波电路连接在直流电源的正极与第一电阻的第二端之间。

5.根据权利要求1所述的漏电检测电路，其特征在于，功率单元包括整流滤波电路、直流母线及H桥逆变器，整流滤波电路的前级与移相变压器的副边绕组连接，整流滤波电路的后级与直流母线的前级连接，直流母线的后级连接H桥逆变器的前级，H桥逆变器的后级作为功率单元的输出端；整流滤波电路包括滤波电阻。

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