專利名稱：具有電流傳感器的扼流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明一般地涉及感測(cè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器中的接地故障。具體地，本發(fā)明涉及一種用于感測(cè)接地故障的集成共模扼流器。
背景技術(shù)：
馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器通常包 括用于將引入的AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力的轉(zhuǎn)換器電路，以及用于將DC電力轉(zhuǎn)換為受控頻率的AC電力輸出的逆變器電路?？梢愿袦y(cè)AC電力的三個(gè)相的輸出電流，以進(jìn)行馬達(dá)控制和保護(hù)。例如，可以通過(guò)將所有三個(gè)測(cè)量到的相電流相加來(lái)確定接地電流。當(dāng)三相電流之和超過(guò)閾值(例如，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器的額定電流的20%)時(shí)，可以認(rèn)為發(fā)生了馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器的接地故障。通常，基于固件的接地故障檢測(cè)對(duì)三相電流的和進(jìn)行采樣，對(duì)結(jié)果進(jìn)行濾波，并在超過(guò)閾值時(shí)生成警報(bào)。閾值可以能夠被調(diào)整為低水平，但該接地故障檢測(cè)方法仍然對(duì)噪聲和反饋準(zhǔn)確度有些敏感。此外，在不穩(wěn)固地接地的AC電力系統(tǒng)上，接地故障電流可能通常很低(例如，低于10安培)，因此，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器在或許應(yīng)該出故障時(shí)可能沒(méi)出故障。這樣，基于固件的接地故障警報(bào)方法不能可靠地檢測(cè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器的接地故障。因此，需要對(duì)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器的低水平的接地故障電流進(jìn)行更可靠的檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一般地涉及用于檢測(cè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)中的接地故障(即，線路接地故障)的系統(tǒng)和方法。具體地，這里說(shuō)明的實(shí)施例包括馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的共模扼流器，共模扼流器的芯周圍纏繞著附加(即，副)匝(turn)。這些副匝是除纏繞共模扼流器的芯的多組主匝之外、且與該多組主匝分開(kāi)的匝，每一組主匝與共模扼流器直接耦合到的AC電力的相相對(duì)應(yīng)。副匝與負(fù)載電阻器串聯(lián)地端接(terminate)?？梢酝ㄟ^(guò)監(jiān)視跨負(fù)載電阻器的電壓來(lái)檢測(cè)接地故障。更具體地，這里描述的實(shí)施例包括控制器，控制器包括這樣的程序指令該程序指令用于接收指示跨負(fù)載電阻器的電壓的信號(hào)，并且用于監(jiān)視跨負(fù)載電阻器的電壓，以確定馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)中何時(shí)發(fā)生接地故障。


當(dāng)參考附圖閱讀下面詳細(xì)的說(shuō)明時(shí)，將更好地理解本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，其中圖I是馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的說(shuō)明性實(shí)施例的圖解表示；圖2A和圖2B是圖I的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的共模扼流器的說(shuō)明性實(shí)施例的側(cè)視圖；圖3是具有與負(fù)載電阻器端接的附加匝的圖2A和圖2B的共模扼流器的說(shuō)明性實(shí)施例的側(cè)視圖；圖4是馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的圖3的共模扼流器的AC電力的三個(gè)相的相應(yīng)三組主匝、附加(副)匝以及負(fù)載電阻器的電路圖；以及圖5是跨負(fù)載電阻器的電壓隨時(shí)間變化的說(shuō)明性圖表。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，圖I表示根據(jù)本公開(kāi)各方面的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10被配置為耦合到由附圖標(biāo)記12指示的AC電源(諸如電網(wǎng))，并將經(jīng)調(diào)節(jié)的電力傳遞給馬達(dá)14或任何其它合適的負(fù)載?？刂破?6被耦合到馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10的電路，并被配置為如下面更充分說(shuō)明地控制該電路的操作。在當(dāng)前考慮的實(shí)施例中，控制器16可以被容納在驅(qū)動(dòng)器中，或容納在單獨(dú)的外殼中。提供適當(dāng)?shù)木€纜(例如，光纖線纜)，以在控制器16和各個(gè)驅(qū)動(dòng)器的電路之間傳輸控制信號(hào)和反饋信號(hào)。在圖I中所示的實(shí)施例中，電力濾波電路18可以被設(shè)置在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器的上游。這種電路可以包括電感器、電容器、斷路器、熔斷器等，這些是一般設(shè)計(jì)和應(yīng)用中慣用的。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10還可以包括將來(lái)自AC電源12的三相AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力的轉(zhuǎn)換器電路20，該DC電力被施加到DC總線22。轉(zhuǎn)換器電路20可以是無(wú)源的或有源的。即，在當(dāng)前考慮的實(shí)施例中，非切換電路單獨(dú)被用來(lái)限定將引入的AC電力轉(zhuǎn)換為施加到DC總線22的DC電力的全波整流器。在其它實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器電路20可以是有源的，包括在導(dǎo)電和非導(dǎo)電狀態(tài)之間切換以控制施加到DC總線22的DC電力的特性的受控電力電子開(kāi)關(guān)。另外，可以設(shè)置對(duì)沿DC總線22傳送的DC電力進(jìn)行調(diào)節(jié)的總線濾波電路24。這種濾波電路例如可以包括電容器、電感器(例如扼流器)、制動(dòng)電阻器等。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10還包括逆變器電路26。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)了解的，這種電路通常包括諸如絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和二極管的電力電子開(kāi)關(guān)組，其被布置以允許將來(lái)自DC總線22的DC電力轉(zhuǎn)換為受控頻率的AC輸出波形。從而，逆變器生成可以被施加到輸出濾波電路28的三相受控頻率輸出，輸出濾波電路28可以包括耦合各相之間的輸出電力的磁部件。除了電力濾波電路18和/或輸出濾波電路28之外(或者作為電力濾波電路18和/或輸出濾波電路28的一部分)，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10可以包括馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器的上游和/或下游的共模扼流器30。例如，在特定實(shí)施例中，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10可以包括AC電源12和電力濾波電路18之間的上游共模扼流器30，和/或輸出濾波電路28和馬達(dá)14之間的下游共模扼流器30。通常，共模扼流器30被用來(lái)減少已知為共模噪聲的電噪聲。此外，共模扼流器30通常防護(hù)與其它電氣設(shè)備的干擾，其它電氣設(shè)備諸如是可編程控制器、傳感器、模擬電路等。另外，如下面更詳細(xì)說(shuō)明的，這里描述的實(shí)施例包括部分地用來(lái)檢測(cè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10的接地故障的共模扼流器30。共模扼流器30可以被用來(lái)遵守電磁兼容性(EMC)標(biāo)準(zhǔn)。例如，如圖I中所示，共模扼流器30可以被添加在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10的輸出處。具體地，共模扼流器30可以在高電力馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器中使用?？梢酝ㄟ^(guò)封裝限制、電力損失和EMC性能來(lái)確定共模扼流器30的使用。從150kHz到30MHz測(cè)量通常進(jìn)行的發(fā)射頻譜。共模扼流器30可以在150kHz到IMHz的范圍中尤其有用。在大于IMHz時(shí)，芯的電感可以適當(dāng)?shù)叵陆?例如，用于共模扼流器30的芯的典型材料的磁導(dǎo)率在IMHz以上快速下降)。由于共模芯被設(shè)計(jì)為滿足通常以短線纜長(zhǎng)度測(cè)試的EMC規(guī)則，所以共模扼流器30的飽和電流可以相對(duì)低(例如，大約5-10安培)。 控制器16通常包括控制電路32，控制電路32被配置為通過(guò)適當(dāng)?shù)叵蚰孀兤?6發(fā)送信號(hào)(并且，在適當(dāng)?shù)那闆r下，向轉(zhuǎn)換器電路20發(fā)送信號(hào))以控制這些電路內(nèi)的電力電子開(kāi)關(guān)，來(lái)實(shí)現(xiàn)各種控制方式?？刂齐娐?2例如可以包括諸如微處理器、場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、存儲(chǔ)器電路、支持電源等的任何合適的處理器。在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用中，控制電路32可以被配置為實(shí)現(xiàn)各種期望的控制方式，諸如速度調(diào)整、轉(zhuǎn)矩控制、向量控制、啟動(dòng)方式等。在圖I中所示實(shí)施例中，各種功能電路板34被鏈接到控制電路32，并可以用于特定功能。例如，通過(guò)使用這種電路可以實(shí)現(xiàn)寬范圍的選項(xiàng)，包括上述的控制方式，以及各種通信選項(xiàng)、安全選項(xiàng)等。控制器16通常允許到操作員接口 36的連接，操作員接口 36可以位于控制器處，以及/或者可以遠(yuǎn)離控制器。在當(dāng)前考慮的實(shí)施例中，例如，操作員接口 36可以被物理定位在控制器16上，但是是可移除的，以用于手持接口操作。接口電路(例如，便攜式計(jì)算機(jī))也可以諸如經(jīng)由因特網(wǎng)線纜或其它網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(包括標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制協(xié)議)永久地或臨時(shí)地耦合到控制器16。最后，控制器16可以被耦合到各種遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制電路38。這種電路可以包括監(jiān)視站、控制站、控制室、遠(yuǎn)程編程站等。請(qǐng)注意，這種電路也可以包括其它驅(qū)動(dòng)器，使得在期望的情況下馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10的操作可以與其它設(shè)備的操作相協(xié)作。這種協(xié)作在以協(xié)作方式執(zhí)行大量操作的自動(dòng)化設(shè)定中尤其有用。因此，控制電路32可以與由自動(dòng)化控制器、單獨(dú)的計(jì)算機(jī)等實(shí)現(xiàn)的邏輯相協(xié)作地形成其控制。如上所述，可以在沿馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10的各個(gè)點(diǎn)處監(jiān)視馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10中的AC電力的所有三個(gè)相40、42、44的電流，以控制和保護(hù)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10。例如，可以通過(guò)在沿馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10的任一點(diǎn)處將馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10的所有三個(gè)相40、42、44的電流相加，來(lái)確定接地電流。當(dāng)三個(gè)相40、42、44的電流之和超過(guò)閾值(例如，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器的額定電流的20% )時(shí)，可以認(rèn)為發(fā)生了馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10的接地故障。接地故障檢測(cè)的一個(gè)方法包括基于固件進(jìn)行采樣，以及對(duì)三個(gè)相40、42、44的電流進(jìn)行濾波，以在超過(guò)三個(gè)相40、42,44的電流之和的閾值的情況下，針對(duì)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10生成警報(bào)。閾值可以是能夠調(diào)整為低水平，但該接地故障檢測(cè)方法仍然對(duì)噪聲和反饋準(zhǔn)確度有些敏感。該接地故障保護(hù)方法可以應(yīng)用于接地故障電流相對(duì)高(例如，大于馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器的額定電流)的固定接地馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)。在AC電力系統(tǒng)具有相對(duì)高電阻接地(HRG)的情況下，當(dāng)三相AC電源的中性點(diǎn)經(jīng)由電阻器(例如，中性點(diǎn)接地電阻器)接地時(shí)，或者當(dāng)AC電源被與地隔離時(shí)(例如，浮動(dòng)電力系統(tǒng))，接地故障電流可能很低(例如，低于10安培)，從而，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10在或許應(yīng)該發(fā)生故障時(shí)可能沒(méi)有發(fā)生故障。對(duì)于HRG系統(tǒng)，檢測(cè)接地故障的另一個(gè)方法包括感測(cè)跨中性點(diǎn)接地電阻器的電壓，或感測(cè)通過(guò)中性點(diǎn)電阻器的電流。然而，該接地故障檢測(cè)方法是系統(tǒng)級(jí)的，這樣，該方法不能識(shí)別系統(tǒng)的哪個(gè)驅(qū)動(dòng)器發(fā)生了故障。接地故障保護(hù)的再一個(gè)方法包括感測(cè)AC輸入線、DC總線或AC輸出線上的驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部到地電壓的中性點(diǎn)(S卩，虛擬的)。通常用電阻器或電容器的網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建虛擬中性點(diǎn)。該接地故障檢測(cè)方法不僅僅檢測(cè)驅(qū)動(dòng)器輸出處的接地故障，而且還檢測(cè)在系統(tǒng)中任何地方發(fā)生的接地故障。因此，該方法不能鑒別。因此，需要附加的 處理來(lái)確定何處發(fā)生了接地故障。實(shí)際上，在特定情況下，甚至可能無(wú)法確定何處發(fā)生接地故障。接地故障檢測(cè)的再一個(gè)方法包括在驅(qū)動(dòng)器的輸出處使用專用接地故障電流傳感器。該傳感器只響應(yīng)于接地故障電流，而不響應(yīng)于馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器的工作電流。這樣，該方法需要通常不使用的附加硬件。該方法能夠明確地識(shí)別哪個(gè)驅(qū)動(dòng)器具有輸出接地故障，但是不會(huì)檢測(cè)系統(tǒng)中其它地方的接地故障。如上所述，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10可以包括馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器上游的共模扼流器30 (例如，AC電源12和電力濾波電路18之間的上游共模扼流器30)，或馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器下游的共模扼流器30(例如，輸出濾波電路28和馬達(dá)14之間的下游共模扼流器30)。實(shí)際上，盡管示例說(shuō)明了位于(例如，電氣耦合)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器10的上游或下游，共模扼流器30也可以用在沿馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10的其它位置處。例如，在特定實(shí)施例中，共模扼流器30可以直接耦合到DC總線22。如上所述，共模扼流器30通常減少共模噪聲干擾，以及保護(hù)免受與其它電氣設(shè)備的干擾。然而，如在下面更詳細(xì)描述的，共模扼流器30也可以被修改以用作接地故障檢測(cè)設(shè)備。圖2A和圖2b是圖I的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10的共模扼流器30的說(shuō)明性實(shí)施例的側(cè)視圖。具體地，圖2A的共模扼流器30是在下游位置處(例如，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器和馬達(dá)14之間)連接到馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10的共模扼流器。然而，圖2A中所例示的共模扼流器30可以被用在上游位置處(例如，AC電源12和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10之間)，或用在沿馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10的任何其它位置處(例如，DC總線22上)。如所示出的，共模扼流器30可以被連接到馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10的三個(gè)相40、42、44的每一個(gè)。更具體地，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10的每一相40、42、44可以包括卷繞(即纏繞)共模扼流器30的總體環(huán)形芯46的多個(gè)主匝(即，繞組)。更具體地，第一相40可以包括在第一圓周位置50附近纏繞共模扼流器30的芯46的第一組主匝48，第二相42可以包括在第二圓周位置54附近纏繞共模扼流器30的芯46的第二組主匝52，以及，第三相44可以包括在第三圓周位置58附近纏繞共模扼流器30的芯46的第三組主匝56。通常，三組主匝48、52、56可以在共模扼流器30的芯46的圓周上等間隔地設(shè)置(即，沿共模扼流器30的芯46的圓周以大約120度間隔彼此分開(kāi)地設(shè)置)。在圖2B中所示實(shí)施例中，主匝48、52、56的每一組包括纏繞共模扼流器30的芯46的5匝電繞組。然而，在主匝48、52、56的每一組中可以使用任何合適的匝數(shù)。例如，在其它實(shí)施例中，主匝48、52、56的每一組可以包括I個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、6個(gè)、7個(gè)、8個(gè)、9個(gè)、10個(gè)或更多匝。通常，基于馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10所需的共模干擾減少量來(lái)確定主匝48、52、56的每一組的匝數(shù)。如上所述，這里描述的實(shí)施例針對(duì)使用圖2A和圖2B中所示修改形式的共模扼流器30檢測(cè)圖I的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10中的接地故障的方法。更具體地，這里描述的實(shí)施例包括與各組主匝48、52、56分開(kāi)的附加匝。例如，圖3是具有與負(fù)載電阻器60端接的附加匝(即，副匝)的圖2A和圖2B的共模扼流器30的說(shuō)明性實(shí)施例的側(cè)視圖。更具體地，副匝58的端部匝(即，起始和結(jié)束)將被電氣耦合到負(fù)載電阻器60。在圖3中所示實(shí)施例中，副匝組58包括纏繞共模扼流器30的芯46的3匝附加(即，單獨(dú)的)電繞組。然而，在副匝組58中可以使用任何合適的匝數(shù)。例如，在其它實(shí)施例中，副匝組58可以包括2個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6個(gè)、7個(gè)、8個(gè)、9個(gè)、10個(gè)或更多匝。如下面更詳細(xì)地說(shuō)明的，跨負(fù)載電阻器60的 電壓是通過(guò)芯46的共模電流的測(cè)量(至少直到芯46飽和為止)。通常，將副匝58設(shè)計(jì)為使得負(fù)載電阻器60和副匝58的插入阻抗不會(huì)可感知地影響馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10的EMC頻譜。另外，負(fù)載電阻器60被設(shè)計(jì)為使得在負(fù)載電阻器60中只發(fā)生最小電力消耗(例如，峰值和平均值二者)。此外，副匝58和負(fù)載電阻器60被設(shè)計(jì)為使得在負(fù)載電阻器60打開(kāi)(open up)的情況下副匝58上的峰值電壓受限。
如上所述，可以基于跨負(fù)載電阻器60的電壓來(lái)檢測(cè)接地故障。例如，圖4是馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)10的圖3的共模扼流器30的三個(gè)相40、42、44的相應(yīng)三組主匝48、52、56，副匝58以及負(fù)載電阻器60的電路圖62。如所不出的,主阻48、52、56的每一組被建模為電感器。更具體地，如圖4中所示，主匝48、52、56的每一組被建模為具有自感Lsi。另外，副匝58被建模為與負(fù)載電阻器60串聯(lián)的單獨(dú)的電感器。更具體地，如圖4中所示，副匝58被建模為具有單獨(dú)的自感LS2，與具有電阻Rb的負(fù)載電阻器60串聯(lián)。
如所示出的，4個(gè)電感(即，與主匝組48、52、56相關(guān)聯(lián)的第一、第二和第三電感Lsi，以及與副匝58相關(guān)聯(lián)的第四電感Ls2)也互相耦合。更具體地，M1是三組主匝48、52、56中任兩組之間的互感，而M2是三組主匝48、52、56中任一組與副匝58之間的互感。通常，三組主匝48、52、56中任兩組之間的互感M1近似等于與主匝組48、52、56中任一組相關(guān)聯(lián)的自感Lsi。另外，與副阻58相關(guān)聯(lián)的電感Ls2等于Ls2 = N2Lsl其中，N是副匝58的匝數(shù)(例如，在圖3中所示實(shí)施例中為3)與主匝組48、52、56中每一組的匝數(shù)(例如，在圖3中所示實(shí)施例中為5)之比。此外，三組主匝48、52、56中任一組與副匝58之間的互感M2等于M2 = NLsl如圖4中所示，共模扼流器30的共模電流iCM在共模扼流器30的三組主匝48、52、56之間被相等的分流(即Lm/3)。另外，跨主匝組48、52、56的電壓被表示為％?？缲?fù)載電阻器60的電壓表示為V2，而通過(guò)負(fù)載電阻器60的電流表示為i2。通常，跨主匝組48、52、56的電壓V1等于
T, RjjL s\S .V1=--
RB + sN Lsl其中，s是拉普拉斯變換中的復(fù)角頻率(即，在頻域中；在時(shí)域中，s對(duì)應(yīng)于微分算子d/dt)。另外，經(jīng)由副匝58和負(fù)載電阻器60生成的電流i2等于
.NLslS .12=~-
Rb + sN Lsl圖4的電路圖62可以依據(jù)Ls1、Rb和N的具體值，以如下說(shuō)明的兩種模式之一進(jìn)行操作。例如，在模式I中，電路圖62可以這樣工作如同副匝58不影響共模扼流器30的工作。可以使用模式I直到達(dá)到特定頻率f(即，截止頻率)為止。在模式I中，針對(duì)給定角頻率w =2 Hf，負(fù)載電阻器60的參考值(即，Rb/N2)顯著高于(例如，至少高一個(gè)數(shù)量級(jí))與主匝組48、52、56相關(guān)聯(lián)的自感(S卩，《 Lsl)。因此，在模式I中，將跨主匝組48、52、56的電壓V1的等式和經(jīng)由副匝58和負(fù)載電阻器60生成的電流i2的等式簡(jiǎn)化為V1 = Lsl(Siai)
.NL^ / .、h = —(.sicm)另外，在模式I中，跨負(fù)載電阻器60的電壓V2等于V2 = NLsl(Siai)換句話說(shuō)，在模式I中，跨負(fù)載電阻器60的電壓V2與共模電流ieM的導(dǎo)數(shù)成比例。因此，在模式I中，負(fù)載電阻器60不影響共模芯46的電感特性。為了保護(hù)共模扼流器30的EMC性能，電流參數(shù)將被設(shè)計(jì)為確保模式I直到特定最大頻率(即，截止頻率)為止皆有效。在模式2中，電路圖62這樣操作如同副匝58對(duì)共模扼流器30的工作有顯著的影響。在模式2中，針對(duì)給定角頻率《 =2 Hf，負(fù)載電阻器60的參考值(即，Rb/N2)顯著低于(例如，至少低一個(gè)數(shù)量級(jí))與主匝組48、52、56相關(guān)聯(lián)的自感(S卩，《Lsl)。因此，在模式2中，將跨主匝組48、52、56的電壓V1的等式和經(jīng)由副匝58和負(fù)載電阻器60生成的電流i2的等式簡(jiǎn)化為
權(quán)利要求
1.一種馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，包括 轉(zhuǎn)換器電路，配置為從交流電源接收輸入的三相交流電力，以及將所述三相交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力； 直流總線，配置為從所述轉(zhuǎn)換器電路接收所述直流電力； 逆變器電路，配置為從所述直流總線接收所述直流電力，以及將其轉(zhuǎn)換為由三相馬達(dá)使用的受控頻率輸出交流電力；以及 共模扼流器，其具有多組主匝和與所述多組主匝分離的副匝組，主匝的每一組直接連接到交流電力的相，其中，所述副匝組不直接連接到交流電力的相，并且其中所述副匝組與負(fù)載電阻器端接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，包括控制器，配置為通過(guò)監(jiān)視跨所述負(fù)載電阻器的電壓來(lái)檢測(cè)接地故障。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置為在用于截止頻率之下的工作頻率的第一模式下檢測(cè)接地故障，以及所述控制器被配置為在用于所述截止頻率之上的工作頻率的第二模式下檢測(cè)接地故障。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置為在假設(shè)所述負(fù)載電阻器的參考阻抗實(shí)質(zhì)大于所述主匝組的每個(gè)的自阻抗的情況下，在所述第一模式下檢測(cè)接地故障。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置為在假設(shè)所述負(fù)載電阻器的參考阻抗實(shí)質(zhì)小于所述主匝組的每個(gè)的自阻抗的情況下，在所述第二模式下檢測(cè)接地故障。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，所述共模扼流器電氣耦合在所述交流電源和所述轉(zhuǎn)換器電路之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，所述共模扼流器電氣耦合在所述逆變器電路和所述馬達(dá)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)，其中，所述共模扼流器直接耦合到所述直流總線。
9.一種方法，包括 監(jiān)視指示跨負(fù)載電阻器的電壓的信號(hào)，所述負(fù)載電阻器與纏繞馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的共模扼流器的芯的副匝組串聯(lián)；以及 基于所述跨負(fù)載電阻器的電壓隨時(shí)間的改變確定所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)中是否發(fā)生了接地故障。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，每組主匝關(guān)聯(lián)于交流電力的相應(yīng)相。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，包括在用于截止頻率之下的工作頻率的第一模式下確定所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)中是否發(fā)生了接地故障，以及在用于所述截止頻率之上的工作頻率的第二模式下確定所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)中是否發(fā)生了接地故障。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括在假設(shè)所述負(fù)載電阻器的參考阻抗實(shí)質(zhì)大于所述主匝組的每個(gè)的自阻抗的情況下，在所述第一模式下確定所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)中是否發(fā)生了接地故障。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括在假設(shè)所述負(fù)載電阻器的參考阻抗實(shí)質(zhì)小于所述主匝組的每個(gè)的自阻抗的情況下，在所述第二模式下確定所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)中是否發(fā)生了接地故障。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，包括監(jiān)視指示所述跨負(fù)載電阻器的電壓的信號(hào)，所述負(fù)載電阻器與纏繞所述共模扼流器的芯的副匝組串聯(lián)，所述共模扼流器電氣耦合在所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的交流電源和轉(zhuǎn)換器電路之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，包括監(jiān)視指示所述跨負(fù)載電阻器的電壓的信號(hào)，所述負(fù)載電阻器與纏繞所述共模扼流器的芯的副匝組串聯(lián)，所述共模扼流器電氣耦合在所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的逆變器電路和馬達(dá)之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，包括監(jiān)視指示所述跨負(fù)載電阻器的電壓的信號(hào)，所述負(fù)載電阻器與纏繞所述共模扼流器的芯的副匝組串聯(lián)，所述共模扼流器直接耦合到所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的直流總線。
17.—種共模扼流器系統(tǒng),包括 多組主匝，其中，每組主匝直接連接到交流電力的相；以及 與主匝組分離的副匝組，其中所述副匝組不直接連接到交流電力的相，并且其中所述副匝組與負(fù)載電阻器端接。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的共模扼流器系統(tǒng)，包括控制器，配置為通過(guò)監(jiān)視跨所述負(fù)載電阻器的電壓來(lái)檢測(cè)接地故障。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的共模扼流器系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置為在用于截止頻率之下的工作頻率的第一模式下檢測(cè)接地故障，以及，所述控制器被配置為在用于所述截止頻率之上的工作頻率的第二模式下檢測(cè)接地故障。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的共模扼流器系統(tǒng)，其中，所述多組主匝中的每組被連接到用于馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的交流電源的相應(yīng)相。
全文摘要
本發(fā)明一般涉及用于檢測(cè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)中的接地故障(即，線路接地故障)的系統(tǒng)和方法。具體地，這里說(shuō)明的實(shí)施例包括馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的共模扼流器，附加(即，副)匝纏繞共模扼流器的芯。這些副匝是除纏繞共模扼流器的芯的多組主匝之外的匝，且與該多組主匝分開(kāi)，每一組主匝與共模扼流器直接耦合到的AC電力的相相對(duì)應(yīng)。副匝與負(fù)載電阻器串聯(lián)地端接?？梢酝ㄟ^(guò)監(jiān)視跨負(fù)載電阻器的電壓來(lái)檢測(cè)接地故障。更具體地，這里描述的實(shí)施例包括控制器，控制器包括這樣的程序指令其用于接收指示跨負(fù)載電阻器的電壓的信號(hào)，以及用于監(jiān)視跨負(fù)載電阻器的電壓，以確定馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)中何時(shí)發(fā)生接地故障。
文檔編號(hào)G01R31/02GK102624325SQ20121002087
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者蘭加拉詹·塔拉姆, 卡洛斯·羅德里格斯·瓦爾德斯, 拉塞爾·克爾克曼 申請(qǐng)人:洛克威爾自動(dòng)控制技術(shù)股份有限公司