雙繞組電機的絕緣電阻檢測裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種雙繞組電機的絕緣電阻檢測裝置及方法，該裝置包括：控制單元，用于控制變流器施加同向的直流母線電壓和反向的直流母線電壓；電壓電流檢測單元，用于檢測在施加同向的直流母線電壓和反向的直流母線電壓的狀態(tài)下，第一繞組的輸出端和第二繞組的輸出端相對接地點的電壓和電流；絕緣電阻計算單元，用于根據(jù)檢測到的電壓和電流，計算絕緣電阻。通過控制雙繞組電機變流器對繞組施加不同方向的直流母線電壓，并測量不同方向的直流母線電壓下的測量回路的電壓值和電流值，然后計算出絕緣電阻值，避免了維護人員通過攜帶絕緣電阻測試儀對電機的絕緣電阻進行人工檢測，實現(xiàn)了對電機的絕緣電阻的智能化和常態(tài)化檢測。
【專利說明】雙繞組電機的絕緣電阻檢測裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及風力發(fā)電【技術領域】，尤其涉及一種雙繞組電機的絕緣電阻檢測裝置及方法。
【背景技術】
[0002]在風力發(fā)電機組中，發(fā)電機的成本占整個風力發(fā)電機組成本很大比重，隨著風力發(fā)電機組的數(shù)量不斷增多，發(fā)電運行時間的不斷增加，人們越來越關注發(fā)電機的運行安全，而人們也經常使用發(fā)電機的絕緣電阻作為評價發(fā)電機絕緣水平的評價指標。由于風力發(fā)電機一般安放在距離地面60m以上的風機的機艙中，通常需要維護人員攜帶絕緣電阻測試儀通過塔架到機艙內對電機的絕緣電阻進行檢測，因此人工方式對電機的絕緣電阻進行檢測極為不方便。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明實施例提供一種雙繞組電機的絕緣電阻檢測裝置及方法，避免人工測試雙繞組電機的絕緣電阻，實現(xiàn)雙繞組電機的絕緣電阻檢測的智能化和常態(tài)化。
[0004]為達到上述目的，本發(fā)明的實施例提供了一種雙繞組電機的絕緣電阻檢測裝置，所述雙繞組電機中一組三相繞組中的任意一相上的繞組作為第一繞組，將另一組三相繞組中的對應相的繞組作為第二繞組，所述裝置包括:
[0005]控制單元，用于控制變流器向所述第一繞組和所述第二繞組施加同向的直流母線電壓和反向的直流母線電壓；
[0006]電壓電流檢測單元，用于檢測在施加同向的直流母線電壓和反向的直流母線電壓的狀態(tài)下，所述第一繞組的輸出端和所述第二繞組的輸出端相對接地點的電壓和電流；
[0007]絕緣電阻計算單元，用于根據(jù)所述電壓電流檢測單元檢測到的電壓和電流，計算所述絕緣電阻。
[0008]本發(fā)明的實施例還提供了一種雙繞組電機的絕緣電阻檢測方法，所述雙繞組電機中一組三相繞組中的任意一相上的繞組作為第一繞組,將另一組三相繞組中的對應相的繞組作為第二繞組，所述方法包括:
[0009]檢測步驟:控制變流器向所述第一繞組和所述第二繞組施加方向相同的直流母線電壓和方向相反的直流母線電壓，并檢測所述第一繞組的輸出端和所述第二繞組的輸出端相對接地點的電壓和電流；
[0010]絕緣電阻計算步驟:根據(jù)在所述檢測步驟中檢測到的電壓和電流，計算所述絕緣電阻。
[0011]本發(fā)明實施例提供的雙繞組電機的絕緣電阻檢測裝置及方法，通過控制雙繞組電機變流器對繞組施加不同方向的直流母線電壓，并測量不同方向的直流母線電壓下的測量回路的電壓值和電流值，然后計算得出絕緣電阻值完成檢測，避免了維護人員通過攜帶絕緣電阻測試儀對電機的絕緣電阻進行人工檢測，實現(xiàn)了對電機的絕緣電阻的智能化和常態(tài)化檢測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為雙繞組電機的示例性系統(tǒng)結構圖。
[0013]圖2為雙繞組電機的等效絕緣電阻模型的示例性示意圖。
[0014]圖3為本發(fā)明實施例提供的雙繞組電機的絕緣電阻檢測裝置結構圖之一。
[0015]圖4為本發(fā)明實施例提供的雙繞組電機的絕緣電阻檢測裝置結構圖之二。
[0016]圖5為本發(fā)明實施例二提供的雙繞組電機的等效絕緣電阻檢測系統(tǒng)的電路結構模擬圖。
[0017]圖6為本發(fā)明實施例的雙繞組電機的絕緣電阻的檢測方法的流程示意圖之一。
[0018]圖7為本發(fā)明實施例的雙繞組電機的絕緣電阻的檢測方法的流程示意圖之二。
[0019]附圖標號說明:
[0020]1-永磁風力發(fā)電機雙繞組電機；2_第一機側開關；3_第二機側開關；4_機側濾波器；5_變流器；501-第一整流部分；502_第二整流部分；503_第一三相全橋；504_第二三相全橋；6_網側濾波器；7_網側開關；8_變壓器；100_控制單元；200_電壓電流檢測單元；300-絕緣電阻計算單元；110_開關控制單元；120_變流器控制單元；201_第一單相機側開關；301_第二單相機側開關；51_第一單相整流部分；52_第二單相整流部分；5011_第一上橋臂；5012_第一下橋臂；5021_第二上橋臂；5022_第二下橋臂；210_第一電流檢測電路；211_第一電阻；212_第一電壓運算放大器；213_第一電流計算單元；220_第一電壓檢測電路；221-第二電阻；222_第三電阻；223-第二電壓運算放大器；224-第一電壓計算單元；230_第二電壓檢測電路；231_第六電阻；232_第五電阻；233_第四電壓運算放大器；234-第二電壓計算單元；240_第二電流檢測電路；241_第四電阻；242_第三電壓運算放大器；243_第二電流計算單元；250_檢測值獲取單元；260_繞組電壓計算單元；310_第一等效絕緣電阻計算單元；320_第二等效絕緣電阻計算單元；330_第三等效絕緣電阻計算單
J Li ο
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發(fā)明實施例提供的雙繞組電機的絕緣電阻檢測裝置及方法進行詳細描述。
[0022]本發(fā)明的雙繞組電機的絕緣電阻檢測裝置及方法的技術原理是通過控制雙繞組電機變流器對繞組施加不同方向的直流母線電壓，并測量不同方向的直流母線電壓下的測量回路的電壓值和電流值，再進行計算即可得出絕緣電阻值，完成檢測。
[0023]圖1為雙繞組電機的示例性系統(tǒng)結構圖，圖2為雙繞組電機的等效絕緣電阻模型的示例性示意圖。如圖1所示，永磁風力發(fā)電機組雙繞組電機(以下簡稱為電機)1 一般采用雙三相繞組形式，與其匹配的全功率變流器(以下簡稱為變流器)5的機側采用兩個三相全橋整流器(第一整流部分501、第二整流部分502)，其內部由IGBT(Insulated GateBipolar Transistor,三相絕緣柵雙極型晶體管)構成,分別通過第一傳輸線路和第二傳輸線路連接兩個機側開關，在本發(fā)明的實施例中，將這兩個機側開關分別稱為第一機側開關2和第二機側開關3，其中，每個機側開關可以看作是由設置在三條線路上的三個單相機側開關構成，在實際的應用中，機側開關是三相聯(lián)動的。機側開關的另一端分別連接電機I的兩個繞組，在第一機側開關2、第二機側開關3與變流器5之間，連接機側濾波器4，其連接形式如圖1所示。網側開關7吸合后，變流器5的網側三相全橋(第一三相全橋503、第二三相全橋504)整流后的直流母線電壓維持在690 X 1.414 = 975.66V，在網側開關7與變流器5之間連接網側濾波器6，通過網側濾波器6經電纜傳輸?shù)阶儔浩?。機側全橋中任意一相上橋臂開通，正直流母線電壓將施加在電機繞組，下橋臂開通負直流母線電壓將施加在電機繞組。在測量絕緣電阻時，因為三相繞組對稱，因此在測量絕緣電阻時可選任意一相上的繞組。
[0024]圖2中的R1為第一繞組對電機的機殼PE(電機機殼PE —般是與系統(tǒng)接地點連接的)的第一等效絕緣電阻值、R2為第二繞組對電機的機殼的第二等效絕緣電阻值、R12為第一繞組與第二繞組間的第三等效絕緣電阻值。其中，第一繞組為雙繞組電機中一組三相繞組中的任意一相上的繞組，第二繞組為另一組三相繞組中的對應相的繞組。如圖2所示，可以得出以下等式:
Γ 1-V
V 丨-/R1
[0025]4,....................................U)
?ιη=yk
Vf
(V V-V
iI 1RlriRll ~ η η
Ar1 Kv
[0026]IV V-V.................(2)
⑷凡-T+-1T
[0027]根據(jù)式⑴和式⑵可以得出:
[0028]!\ 'Ι2 = ~^ + ~?~.......................(3)
K' Κ2
[0029]從理論上分析，要測出絕緣電阻值札、1?2及1?12，可以根據(jù)式⑴測出^、、、義及V2即可，但在實際過程中，無法測出流經單個繞組的等效絕緣電阻的電流值Iki和IK2，因此通過推導得到公式(3)，在公示(3)中^、^、、及^都可通過相關裝置及方法測得，根據(jù)式
(3)可知，要得到R1和R2需要兩組不同的V1和V2的值以及在V1和V2下的Ip I2的值。在上述分析的基礎上，發(fā)明人想到了用風力發(fā)電機組的直流母線電壓作為激勵源，從而產生V1和V2,并在此基礎上通過測量及計算去得到絕緣電阻值的方法并設計出實現(xiàn)該方法的裝置，該裝置通過內部的控制單元可完成對絕緣電阻的實時檢測，避免了維護人員通過攜帶絕緣電阻測試儀對電機的絕緣電阻進行人工檢測，實現(xiàn)了對電機的絕緣電阻的智能化和常態(tài)化檢測。
[0030]以上對本發(fā)明實施例的技術原理進行了介紹，下面將通過幾個實施例來詳細介紹本發(fā)明雙繞組電機的絕緣電阻檢測裝置的具體結構以及對檢測方法的具體步驟進行詳細的說明。
[0031]實施例一
[0032]在測量絕緣電阻時，因為三相繞組對稱，因此在測量絕緣電阻時可選任意一相上的繞組,將雙繞組電機中一組三相繞組中的任意一相上的繞組作為第一繞組,將另一組三相繞組中的對應相的繞組作為第二繞組。
[0033]圖3為本發(fā)明實施例提供的雙繞組電機的絕緣電阻檢測裝置結構圖；如圖3所示，本發(fā)明實施例雙繞組電機的絕緣電阻檢測裝置包括:
[0034]控制單元100，用于控制變流器向第一繞組和第二繞組施加同向的直流母線電壓和反向的直流母線電壓。
[0035]其中，施加同向的直流母線電壓是指施加在第一繞組和第二繞組上的電壓極性一樣，例如通過閉合圖1中第一整流部分501的第一單相整流部分上橋臂和第二整流部分502的第二單相整流部分上橋臂是將正直流母線電壓分別施加在第一繞組上和第二繞組上，或者閉合第一整流部分501的第一單相整流部分下橋臂和第二整流部分502的第二單相整流部分下橋臂是將負直流母線電壓分別施加在第一繞組上和第二繞組上；施加反向的直流母線電壓是指施加在第一繞組和第二繞組上的電壓極性相反，例如通過閉合圖1中的第一整流部分501的第一單相整流部分上橋臂和第二整流部分502的第二單相整流部分下橋臂，將正直流母線電壓施加在第一繞組上，負直流母線電壓施加在第二繞組上，或者閉合第一整流部分501的第一單相整流部分下橋臂和第二整流部分502的第二單相整流部分上橋臂，將負直流母線電壓施加在第一繞組上，正直流母線電壓施加在第二繞組上。
[0036]電壓電流檢測單元200，用于檢測在施加同向的直流母線電壓和反向的直流母線電壓的狀態(tài)下，第一繞組的輸出端和第二繞組的輸出端相對接地點的電壓和電流。
[0037]絕緣電阻計算單元300，用于根據(jù)電壓電流檢測單元檢測到的電壓和電流，計算絕緣電阻。
[0038]本發(fā)明的實施例的雙繞組電機的絕緣電阻的檢測裝置通過控制變流器對繞組施加不同方向的直流母線電壓，即使用直流母線電壓作為絕緣電阻測量的激勵源，從而獲取相應的電壓電流值并計算出絕緣電阻值，實現(xiàn)對電機絕緣電阻的智能化和常態(tài)化檢測。
[0039]實施例二
[0040]圖4為本發(fā)明實施例提供的雙繞組電機的絕緣電阻檢測裝置結構圖之二 ；圖5為本發(fā)明實施例二的雙繞組電機的等效絕緣電阻檢測系統(tǒng)的電路結構模型圖，其中，圖5是以任意一相繞組的檢測電路對本實施例的檢測裝置中的電壓電流檢測單元進行了更加詳細的描述，對應部分以相同的標號表示。在圖5中，Rgl、Rg2分別為變流器正直流母線和負直流母線對地的等效電阻，Rtl為發(fā)電機機殼PE對系統(tǒng)接地點(以下提到的接地點均為發(fā)電機機殼PE)的等效電阻。在本發(fā)明的實施例中，RgPRg2Atl對電機絕緣電阻的計算沒有太大的影響，因此，可以忽略不計。如圖4和圖5所示，本實施例的雙繞組電機的絕緣電阻檢測裝置包括控制單元100、電壓電流檢測單元200和絕緣電阻計算單元300，以下對各單元進行分別說明:
[0041]控制單元100，用于控制變流器向第一繞組和第二繞組施加同向的直流母線電壓和反向的直流母線電壓；進一步地，控制單元100可以包括:
[0042]開關控制單元110，用于控制第一單相機側開關和第二單相機側開關；如圖5所示，開關控制單元I1即為控制第一單相機側開關201和第二單相機側開關301的開啟和閉合(圖中所示箭頭為控制指向)。
[0043]變流器控制單元120，如圖5所示，用于在第一單相機側開關201和第二單相機側開關301開啟的狀態(tài)下，控制第一單相整流部分51和第二單相整流部分52，向第一傳輸線路和第二傳輸線路施加同向的直流母線電壓，和向第一傳輸線路和第二傳輸線路施加反向的直流母線電壓(圖中所示箭頭為控制指向)。
[0044]其中，第一單相整流部分51具有第一上橋臂5011和第一下橋臂5012,第二單相整流部分52具有第二上橋臂5021和第二下橋臂5022，進一步地，變流器控制單元可以包括第一變流器子控制單兀，用于閉合第一上橋臂5011和第二上橋臂5021或者閉合第一下橋臂5012和第二下橋臂5022，以施加同向的直流母線電壓；第二變流器子控制單元，用于閉合第一上橋臂5011和第二下橋臂5022或者閉合第一下橋臂5012和第二上橋臂5021,以施加反向的直流母線電壓。
[0045]電壓電流檢測單元200，用于檢測在施加同向的直流母線電壓和反向的直流母線電壓的狀態(tài)下，第一繞組的輸出端和第二繞組的輸出端相對接地點的電壓和電流。進一步地，電壓電流檢測單元200可以包括:
[0046]第一電流檢測電路210，并聯(lián)在第一單相機側開關201的兩端，如圖5所示，用于檢測流經該第一電流檢測電路的電流；根據(jù)圖5所示，第一電流檢測電路210可以包括第一電阻211、設置在該第一電阻兩端的第一電壓運算放大器212、第一電流計算單元213，第一電流計算單元213用于根據(jù)第一電壓運算放大器212輸出的第一電阻211的電壓和第一電阻211的電阻值Rsl計算第一同向電流I11和第一反向電流I12。
[0047]第一電壓檢測電路220，連接在第一變流器端和接地點之間，如圖5所示，用于檢測第一變流器端到接地點之間的電壓。根據(jù)圖5所示，第一電壓檢測電路220包括串聯(lián)連接的第二電阻221和阻值小于第二電阻的第三電阻222以及連接在第三電阻兩端的第二電壓運算放大器223、第一電壓計算單元224，第一電壓計算單元224用于根據(jù)第二電壓運算放大器223輸出的第三電阻222的電壓和第二電阻221的阻值Rs2和第三電阻222的阻值Rs3計算第一同向電壓Vcll和第一反向電壓Vcl2。
[0048]第二電流檢測電路240，并聯(lián)在第二單相機側開關301的兩端，如圖5所示，用于檢測流經該第二電流檢測電路的電流。根據(jù)圖5所示，第二電流檢測電路240包括第四電阻241、設置在該第四電阻兩端的第三電壓運算放大器242、第二電流計算單元243，第二電流計算單元243用于根據(jù)第三電壓運算放大器242輸出的第四電阻241的電阻值Rs4計算第二同向電流I21和第二反向電流I22。
[0049]第二電壓檢測電路230，連接在第二變流器端和接地點之間，如圖5所示，用于檢測第二變流器端到接地點之間的電壓。第二電壓檢測電路230包括串聯(lián)連接的第五電阻232和阻值小于第五電阻的第六電阻231以及連接在第六電阻兩端的第四電壓運算放大器233、第二電壓計算單元234，第二電壓計算單元234用于根據(jù)第四電壓運算放大器233輸出的第六電阻231的電壓和第五電阻232的阻值Rs5和第六電阻231的阻值Rs6計算第二同向電壓Vci21和第二反向電壓\22。
[0050]檢測值獲取單元250，用于獲取在施加同向的直流母線電壓的狀態(tài)下，第一電流檢測電路210、第一電壓檢測電路220、第二電流檢測電路240以及第二電壓檢測電路230測得的第一同向電流In、第一同向電壓νε11、第二同向電流I21、第二同向電壓Vm，并計算第一電機端到接地點之間的第一繞組同向電壓V11和第二電機端到接地點之間的第二繞組同向電壓V21，以及獲取在施加反向的直流母線電壓的狀態(tài)下測得的第一反向電流I12、第一反向電壓Vcl2、第二反向電流I22、第二反向電壓ν?2，并計算第一電機端到接地點之間的第一繞組反向電壓V12和第二電機端到接地點之間的第二繞組反向電壓V22。
[0051]繞組電壓計算單元260，用于根據(jù)檢測值獲取單元250獲取到的電壓和電流以及各第一電流檢測電路210和第二電流檢測電路220的電阻值計算，在施加同向的直流母線電壓的狀態(tài)下，第一電機端到接地點之間的第一繞組同向電壓V11和第二電機端到接地點之間的第二繞組同向電壓V21,和在施加反向的直流母線電壓的狀態(tài)下，第一電機端到接地點之間的第一繞組反向電壓V12和第二電機端到接地點之間的第二繞組反向電壓V22。進一步地，繞組電壓計算單元260可以包括:
[0052]第一繞組電壓計算單元，用于通過下式計算第一繞組同向電壓V11和第一繞組反向電壓V12,
[Vn=Vcn~hA,
[0053]1.......................................(4);
Vn =VCn+InRil
[0054]第二繞組電壓計算單元，用于通過下式計算第二繞組同向電壓V21，和第二繞組反向電壓V22,
\Vn=Vcn-1nRs,...
[0055]{......................................(5)。
[0056]絕緣電阻計算單元300:用于根據(jù)電壓電流檢測單元200檢測到的電壓和電流，計算絕緣電阻。進一步地，如圖4所示，絕緣電阻計算單元300可以包括:
[0057]第一等效絕緣電阻計算單元310，用于通過下式計算R1,
VV
V- 21 12
11Y
[0058]Ri =-TTjl................................(6);
Ou—,12)-' (Al )
^2 2
[0059]第二等效絕緣電阻計算單元320，用于通過下式計算R2,
V
12y
[0060]R2=-TFjl...................................(7);
(Al _ ^i)- f/" Ui1- 1 )
^21
[0061]第三等效絕緣電阻計算單元330，用于通過下式計算R12,
Rn-Vl]~VJ-..................................................(8)。
[0062]12 j — K1
21 R1
[0063]本發(fā)明實施例提供的雙繞組電機的絕緣電阻檢測裝置，通過控制雙繞組電機變流器對繞組施加不同方向的直流母線電壓，并測量不同方向的直流母線電壓下的測量回路的電壓值和電流值，通過特定算法得出絕緣電阻值完成檢測，避免了維護人員通過攜帶絕緣電阻測試儀對電機的絕緣電阻進行人工檢測，實現(xiàn)了對電機的絕緣電阻的智能化和常態(tài)化檢測。
[0064]實施例三
[0065]圖6為本發(fā)明實施例的雙繞組電機的絕緣電阻的檢測方法的流程示意圖之一，其中，雙繞組電機中一組三相繞組中的任意一相上的繞組作為第一繞組，將另一組三相繞組中的對應相的繞組作為第二繞組,如圖6所示，雙繞組電機的絕緣電阻的檢測方法的步驟為:
[0066]檢測步驟400:控制變流器向第一繞組和第二繞組施加方向相同的直流母線電壓和方向相反的直流母線電壓，并檢測第一繞組的輸出端和第二繞組的輸出端相對接地點的電壓和電流；
[0067]絕緣電阻計算步驟500:根據(jù)在檢測步驟400中檢測到的電壓和電流，計算絕緣電阻。
[0068]本發(fā)明的實施例的雙繞組電機的絕緣電阻的檢測方法通過控制變流器對繞組施加不同方向的直流母線電壓，即使用直流母線電壓作為絕緣電阻測量的激勵源，從而獲取相應的電壓電流值并計算出絕緣電阻值，實現(xiàn)對電機絕緣電阻的智能化和常態(tài)化檢測。
[0069]實施例四
[0070]圖7為本發(fā)明實施例的雙繞組電機的絕緣電阻的檢測方法的流程示意圖之二，其中，雙繞組電機中一組三相繞組中的任意一相上的繞組作為第一繞組，將另一組三相繞組中的對應相的繞組作為第二繞組，第一繞組和第二繞組的輸出端分別通過第一傳輸線路和第二傳輸線路與變流器的機側整流部分的第一單相整流部分和第二單相整流部分連接，在第一傳輸線路和第二傳輸線路上分別設置有第一單相機側開關和第二單相機側開關。如圖7所示，雙繞組電機的絕緣電阻的檢測方法的具體步驟為:
[0071]開關控制步驟410:開啟第一單相機側開關和第二單相機側開關；
[0072]第一電壓施加步驟420:控制第一單相整流部分和第二單相整流部分，向第一傳輸線路和第二傳輸線路施加同向的直流母線電壓；
[0073]第一電壓電流檢測步驟430:檢測第一繞組的輸出端與接地點的第一同向電壓V11和對應的第一同向電流I11和第二繞組的輸出端與接地點的第二同向電壓V21和對應的第二同向電流I21 ;
[0074]第二電壓施加步驟440:控制第一單相整流部分和第二單相整流部分，向第一傳輸線路和第二傳輸線路施加反向的直流母線電壓；
[0075]第二電壓電流檢測步驟450:檢測第一繞組的輸出端與接地點的第一反向電壓V12和對應的第一反向電流I12和第二繞組的輸出端與接地點的第二反向電壓V22和對應的第二反向電流122。在步驟450中，可以通過式(4)計算第一繞組同向電壓V11和第一繞組反向電壓V12，通過式(5)計算第二繞組同向電壓V21和第二繞組反向電壓V22;
[0076]絕緣電阻計算步驟500:根據(jù)第一電壓電流檢測步驟430和第二電壓電流檢測步驟450中檢測到的電壓和電流，計算絕緣電阻。在步驟500中，可以通過式￠)、式(7)及式
(8)計算R1、R2以及R12。
[0077]本領域技術人員可以理解的是，上述步驟420?步驟并不必然按照上述步驟執(zhí)行，也可以先執(zhí)行步驟440?步驟450，再執(zhí)行步驟420?步驟430，也就是說，本發(fā)明實施例對上述步驟420?步驟450的執(zhí)行順序沒有嚴格的限制。
[0078]本發(fā)明實施例提供的雙繞組電機的絕緣電阻檢測裝置及方法，通過控制雙繞組電機變流器對繞組施加不同方向的直流母線電壓，并測量不同方向的直流母線電壓下的測量回路的電壓值和電流值，通過特定算法得出絕緣電阻值完成檢測，避免了維護人員通過攜帶絕緣電阻測試儀對電機的絕緣電阻進行人工檢測，實現(xiàn)了對電機的絕緣電阻的智能化和常態(tài)化檢測。
[0079] 以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種雙繞組電機的絕緣電阻檢測裝置，所述雙繞組電機中一組三相繞組中的任意一相上的繞組作為第一繞組，將另一組三相繞組中的對應相的繞組作為第二繞組，其特征在于，所述裝置包括: 控制單元，用于控制變流器向所述第一繞組和所述第二繞組施加同向的直流母線電壓和反向的直流母線電壓； 電壓電流檢測單元，用于檢測在施加同向的直流母線電壓和反向的直流母線電壓的狀態(tài)下，所述第一繞組的輸出端和所述第二繞組的輸出端相對接地點的電壓和電流； 絕緣電阻計算單元，用于根據(jù)所述電壓電流檢測單元檢測到的電壓和電流，計算所述絕緣電阻。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一繞組和所述第二繞組的輸出端分別通過第一傳輸線路和第二傳輸線路與變流器的機側整流部分的第一單相整流部分和第二單相整流部分連接，在所述第一傳輸線路和所述第二傳輸線路上分別設置有第一單相機側開關和第二單相機側開關，所述控制單元包括: 開關控制單元，用于控制所述第一單相機側開關和所述第二單相機側開關； 變流器控制單元，用于在所述第一單相機側開關和所述第二單相機側開關開啟的狀態(tài)下，控制所述第一單相整流部分和所述第二單相整流部分，向所述第一傳輸線路和所述第二傳輸線路施加同向的直流母線電壓，和向所述第一傳輸線路和所述第二傳輸線路施加反向的直流母線電壓。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述第一單相機側開關具有連接第一繞組輸出端的第一電機端和連接變流器側的第一變流器端，所述第二單相機側開關具有連接第二繞組輸出端的第二電機端和連接變流器側的第二變流器端； 所述電壓電流檢測單元包括: 第一電流檢測電路，并聯(lián)在所述第一單相機側開關的兩端，用于檢測流經該第一電流檢測電路的電流； 第一電壓檢測電路，連接在所述第一變流器端和接地點之間，用于檢測所述第一變流器端到接地點之間的電壓； 第二電流檢測電路，并聯(lián)在所述第二單相機側開關的兩端，用于檢測流經該第二電流檢測電路的電流； 第二電壓檢測電路，連接在所述第二變流器端和接地點之間，用于檢測所述第二變流器端到接地點之間的電壓； 檢測值獲取單元，用于獲取在施加同向的直流母線電壓的狀態(tài)下，所述第一電流檢測電路、所述第一電壓檢測電路、所述第二電流檢測電路以及所述第二電壓檢測電路測得的第一同向電流In、第一同向電壓Vcll、第二同向電流I21、第二同向電壓ν?1，并計算所述第一電機端到接地點之間的第一繞組同向電壓V11和所述第二電機端到接地點之間的第二繞組同向電壓V21，以及獲取在施加反向的直流母線電壓的狀態(tài)下測得的第一反向電流I12、第一反向電壓Vcl2、第二反向電流I22、第二反向電壓ν?2，并計算所述第一電機端到接地點之間的第一繞組反向電壓V12和所述第二電機端到接地點之間的第二繞組反向電壓V22 ； 繞組電壓計算單元，用于根據(jù)所述檢測值獲取單元獲取到的電壓和電流以及各第一電流檢測電路和第二電流檢測電路的電阻值計算，在施加同向的直流母線電壓的狀態(tài)下，所述第一電機端到接地點之間的第一繞組同向電壓V11和所述第二電機端到接地點之間的第二繞組同向電壓V21，和在施加反向的直流母線電壓的狀態(tài)下，所述第一電機端到接地點之間的第一繞組反向電壓V12和所述第二電機端到接地點之間的第二繞組反向電壓V22。
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其特征在于， 所述第一電流檢測電路包括:第一電阻、設置在該第一電阻兩端的第一電壓運算放大器、第一電流計算單元，所述第一電流計算單元用于根據(jù)所述第一電壓運算放大器輸出的所述第一電阻的電壓和所述第一電阻的電阻值Rsl計算所述第一同向電流I11和所述第一反向電流I12 ; 所述第一電壓檢測電路包括:串聯(lián)連接的第二電阻和阻值小于所述第二電阻的第三電阻以及連接在所述第三電阻兩端的第二電壓運算放大器、第一電壓計算單元，所述第一電壓計算單元用于根據(jù)所述第二電壓運算放大器輸出的所述第三電阻的電壓和所述第二電阻的阻值Rs2和第三電阻的阻值Rs3計算第一同向電壓Vcll和第一反向電壓Vcl2 ； 所述第二電流檢測電路包括:第四電阻、設置在該第四電阻兩端的第三電壓運算放大器、第二電流計算單元，所述第二電流計算單元用于根據(jù)所述第三電壓運算放大器輸出的所述第四電阻的電阻值Rs4計算所述第二同向電流I21和第二反向電流I22 ； 所述第二電壓檢測電路包括:串聯(lián)連接的第五電阻和阻值小于所述第五電阻的第六電阻以及連接在所述第六電阻兩端的第四電壓運算放大器、第二電壓計算單元，所述第二電壓計算單元用于根據(jù)所述第四電壓運算放大器輸出的所述第六電阻的電壓和所述第五電阻的阻值Rs5和第六電阻的阻值Rs6計算第二同向電壓ν?1和第二反向電壓νε22。
5.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述繞組電壓計算單元包括: 第一繞組電壓計算單元，用于通過下式計算第一繞組同向電壓V11和第一繞組反向電壓 V12:
[Vu=Vcn-1uRsx.V12 =Fci2+/12( 第二繞組電壓計算單元，用于通過下式計算第二繞組同向電壓V21，和第二繞組反向電壓 V22:
[V11=Vcix-111Rsa。
[V22 = Vc22 + I22Rs4
6.根據(jù)權利要求3至5任一所述的裝置，其特征在于，所述絕緣電阻包括所述第一繞組對所述電機的機殼的第一等效絕緣電阻值R1、所述第二繞組對所述電機的機殼的第二等效絕緣電阻值R2、所述第一繞組與所述第二繞組間的第三等效絕緣電阻值R12，所述絕緣電阻計算單元包括: 第一等效絕緣電阻計算單元，用于通過下式計算R1:
V.Mn
yU v ? -_122__ —y,
Ull _/12)_ ' U21 ~hi) 第二等效絕緣電阻計算單元，用于通過下式計算R2:
ν _Μι
12 V P -_LU__ Λ2 —γ，
(/ -1 )- 11 (/ -J )
V-tIl J2lJ yr V121 -*22 /
廠21 第三等效絕緣電阻計算單元，用于通過下式計算R12: ? — K ---77~ O
Λ,- 21
R1
7.根據(jù)權利要求2至5任一所述的裝置，其特征在于，所述第一單相整流部分具有第一上橋臂和第一下橋臂，所述第二單相整流部分具有第二上橋臂和第二下橋臂，所述變流器控制單元包括: 第一變流器子控制單元，用于閉合所述第一上橋臂和所述第二上橋臂，或者閉合所述第一下橋臂和所述第二下橋臂，以施加同向的直流母線電壓； 第二變流器子控制單元，用于閉合所述第一上橋臂和所述第二下橋臂，或者閉合所述第一下橋臂和所述第二上橋臂，以施加反向的直流母線電壓。
8.一種雙繞組電機的絕緣電阻檢測方法，所述雙繞組電機中一組三相繞組中的任意一相上的繞組作為第一繞組，將另一組三相繞組中的對應相的繞組作為第二繞組，其特征在于，所述方法包括: 檢測步驟:控制變流器向所述第一繞組和所述第二繞組施加方向相同的直流母線電壓和方向相反的直流母線電壓，并檢測所述第一繞組的輸出端和所述第二繞組的輸出端相對接地點的電壓和電流； 絕緣電阻計算步驟:根據(jù)在所述檢測步驟中檢測到的電壓和電流，計算所述絕緣電阻。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一繞組和所述第二繞組的輸出端分別通過第一傳輸線路和第二傳輸線路與變流器的機側整流部分的第一單相整流部分和第二單相整流部分連接，在所述第一傳輸線路和所述第二傳輸線路上分別設置有第一單相機側開關和第二單相機側開關，所述檢測步驟包括: 開關控制步驟:開啟所述第一單相機側開關和所述第二單相機側開關； 第一電壓施加步驟:控制所述第一單相整流部分和所述第二單相整流部分，向所述第一傳輸線路和所述第二傳輸線路施加同向的直流母線電壓； 第一電壓電流檢測步驟:檢測所述第一繞組的輸出端與接地點的第一同向電壓V11和對應的第一同向電流I11和所述第二繞組的輸出端與接地點的第二同向電壓V21和對應的第二同向電流I21 ; 第二電壓施加步驟:控制所述第一單相整流部分和所述第二單相整流部分，向所述第一傳輸線路和所述第二傳輸線路施加反向的直流母線電壓； 第二電壓電流檢測步驟:檢測所述第一繞組的輸出端與接地點的第一反向電壓V12和對應的第一反向電流112和所述第二繞組的輸出端與接地點的第二反向電壓V22和對應的第二反向電流I22。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，在所述第一傳輸線路和第二傳輸線路之間設置有如權利要求3所述的裝置，通過下式計算第一繞組同向電壓V11和第一繞組反向電壓 V12: [Vn=Vcn-hA,.Vn=Vcn+InRsl' 通過下式計算第二繞組同向電壓V21和第二繞組反向電壓V22:
[V2x=Vc2l-1nRs, Vn=Vcn+InR^
11.根據(jù)權利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述絕緣電阻包括所述第一繞組對所述電機的機殼的第一等效絕緣電阻值R1、所述第二繞組對所述電機的機殼的第二等效絕緣電阻值R2、所述第一繞組與所述第二繞組間的第三等效絕緣電阻值R12，所述絕緣電阻計算步驟包括通過下式計算凡、R2以及R12:
Vn-v^ RV22
(Al _/1.2)_ ' (,21 -1Il)
r η,
V -Mn
y I οRi=_;
(Al -^j)- " U21-hi)
νι\
R _v2l-v22 12_7ZK。
21 R1
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一單相整流部分具有第一上橋臂和第一下橋臂，所述第二單相整流部分具有第二上橋臂和第二下橋臂， 所述第一電壓施加步驟包括:閉合所述第一上橋臂和所述第二上橋臂，或者閉合所述第一下橋臂和所述第二下橋臂，以施加同向的直流母線電壓； 所述第二電壓施加步驟包括:閉合所述第一上橋臂和所述第二下橋臂，或者閉合所述第一下橋臂和所述第二上橋臂，以施加反向的直流母線電壓。
【文檔編號】G01R27/08GK104297568SQ201410486660
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月22日 優(yōu)先權日:2014年9月22日
【發(fā)明者】郭銳, 尹進峰, 馬忠寶 申請人:北京天誠同創(chuàng)電氣有限公司