專利名稱：電力變換裝置及電力變換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對電力變換器進(jìn)行控制來驅(qū)動交流電動機(jī)的電力變換裝 置及電力變換方法，尤其涉及一種在系統(tǒng)中發(fā)生了接地的情況下能高精度 地盡快檢測出系統(tǒng)異常(接地)的電力變換裝置及電力變換方法。
背景技術(shù)：
以往，作為用于驅(qū)動交流電動機(jī)等的電力變換裝置，采用了通過轉(zhuǎn)換器(converter)將交流電源的電力變換為直流，通過逆變器(inverter)將 直流變換為交流的方式。在該轉(zhuǎn)換器與逆變器之間的直流電路部上連接有 接地電阻器，所述接地電阻器中流動的電流量在系統(tǒng)接地的情況下會發(fā)生 變化。因此，通過將該電流檢測值與接地檢測電平進(jìn)行比較來檢測接地(參 照專利文獻(xiàn)2)。另外，還提出了下述技術(shù)，即，根據(jù)逆變器的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率來使漏電判定 電平可變，從而基于逆變器等向負(fù)載供給的、由主電路中設(shè)置的零相位變 流器檢測到的零相位檢測信號來檢測漏電的技術(shù)(參照專利文獻(xiàn)3)。進(jìn)而，還提出了如下技術(shù)，即，為了防止接地檢測裝置的誤動作，當(dāng) 傳輸系統(tǒng)的負(fù)載電流超過設(shè)定值時增大檢測設(shè)定值，從而使檢測靈敏度鈍 化(參照專利文獻(xiàn)4)。還提出了在接地方向繼電器中以零相位電流和零相 位電壓的組合來檢測接地的技術(shù)(參照專利文獻(xiàn)5)。專利文獻(xiàn)1:特開2004-212376號公報專利文獻(xiàn)2:特開平8-306297號公報專利文獻(xiàn)3:特開平5-260641號公報專利文獻(xiàn)4:特開2000-341851號公報上述專利文獻(xiàn)2所示的現(xiàn)有接地檢測電路通過檢測接地電阻中流動的 交流電流，進(jìn)行濾波處理、整流處理，并比較接地檢測電平和所述檢測信 號，當(dāng)接地時接地電流中流動的交流電流超過了所述設(shè)定電平的時刻判定為產(chǎn)生了接地。這里，在利用轉(zhuǎn)換器、逆變器對電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動的系統(tǒng)中， 因電動機(jī)側(cè)或變壓器側(cè)存在的寄生電容的影響，即使在未產(chǎn)生接地的通常 運(yùn)轉(zhuǎn)時所述接地電阻中也會流動電流。因此，在設(shè)定了不會因正常運(yùn)轉(zhuǎn)時流動的電流造成誤檢測那樣的檢測 電平時，接地檢測靈敏度變差，可檢測出接地的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍也變窄。如果是 系統(tǒng)反復(fù)進(jìn)行電動機(jī)的加減速的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，則在可檢測區(qū)域能捕捉到異常 (接地)，但在除此之外的系統(tǒng)中，存在異常(接地)檢測延遲或不能檢 測的問題。另外，在上述專利文獻(xiàn)2所示的現(xiàn)有漏電檢測技術(shù)中，僅根據(jù)逆變器 頻率來使漏電判定電平可變，無法進(jìn)行與系統(tǒng)的電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式對應(yīng)的 接地檢測。并且，在上述專利文獻(xiàn)4所示的現(xiàn)有接地檢測技術(shù)中，由于使檢測靈 敏度鈍化，因此，無法根據(jù)系統(tǒng)的電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度來提高檢測靈敏度。 還有，在上述專利文獻(xiàn)5所示的現(xiàn)有接地檢測技術(shù)中，由于零相位電流和 零相位電壓的檢測是恒定電平的檢測，因此，無法根據(jù)系統(tǒng)的電動機(jī)的運(yùn) 轉(zhuǎn)速度來擴(kuò)大運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，不能提高檢測靈敏度。圖10是表示現(xiàn)有例的接地檢測范圍和接地檢測靈敏度的圖，為了防 止誤檢測，對通常的接地電流峰值101的最大值添加余量，對接地檢測電 平102賦予固定值?？芍谠撉闆r下，能進(jìn)行接地檢測的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍106窄， 在接地電阻值大的情況105時不能檢測，接地檢測靈敏度差。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種電力變換裝置和電力變換方法，在系統(tǒng)發(fā) 生了接地的情況下，能根據(jù)系統(tǒng)的電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度來提高檢測靈敏度， 通過以該檢測靈敏度來擴(kuò)大能夠檢測的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，從而可高精度地盡快檢 測出系統(tǒng)異常(接地)。為了解決上述課題實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的電力變換裝置具有使轉(zhuǎn)換器與逆變器之間的直流電路部接地的接地電阻器；對接地電阻器中 流動的電流進(jìn)行檢測的電流檢測器；和根據(jù)電流檢測器的輸出電流來檢測 接地的接地檢測裝置；接地檢測裝置包括根據(jù)電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使接地檢測電平可變的接地檢測電平可變部；對接地檢測電平可變部輸出 的檢測電平和接地電阻器中流動的電流檢測值進(jìn)行比較的比較部；和根據(jù)比較部的比較輸出來對接地檢測進(jìn)行判定的接地判定部。而且，本發(fā)明的電力變換裝置具備使轉(zhuǎn)換器與逆變器之間的直流電 路部接地的接地電阻器；對接地電阻器中流動的電流進(jìn)行檢測的電流檢測 器；根據(jù)電流檢測器的輸出電流來檢測接地的接地檢測裝置；和按照在電 力變換裝置通常運(yùn)轉(zhuǎn)時接地電阻器中流動的電流檢測值變小的方式，對逆 變器的輸出電壓進(jìn)行控制的逆變器控制裝置；逆變器控制裝置包括使與 逆變器輸出電壓指令合成的零相成分的量可變的零相成分可變部；和在逆 變器輸出電壓指令上合成可變的零相成分的量的零相成分相加部；接地檢 測裝置包括根據(jù)電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使接地檢測電平可變的接地 檢測電平可變部；對接地檢測電平可變部輸出的檢測電平和接地電阻器中流動的電流檢測值進(jìn)行比較的比較部；和根據(jù)比較部的比較輸出來對接地 檢測進(jìn)行判定的接地判定部。并且，本發(fā)明的電力變換裝置具備使轉(zhuǎn)換器與多個逆變器的各逆變 器之間的直流電路部接地的接地電阻器；對接地電阻器中流動的電流進(jìn)行 檢測的電流檢測器；和根據(jù)電流檢測器的輸出電流來檢測接地的接地檢測 裝置；接地檢測裝置包括存儲部，其存儲電力變換裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時的多個逆 變器的各逆變器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與接地電阻器中流動的電流檢測值的關(guān)系；接 地檢測電平可變部，其根據(jù)多個逆變器的各逆變器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)使接地檢測 電平可變，基于存儲部中蓄積的數(shù)據(jù)，來設(shè)定內(nèi)部的表格或運(yùn)算式；比較 部，其對接地檢測電平可變部輸出的檢測電平和接地電阻器中流動的電流 檢測值進(jìn)行比較；和接地判定部，其根據(jù)比較部的比較輸出來對接地檢測 進(jìn)行判定。另外，本發(fā)明的電力變換方法，在轉(zhuǎn)換器與逆變器之間的直流電路部 通過接地電阻器接地，接地電阻器中流動的電流由電流檢測器進(jìn)行檢測， 在通過接地檢測裝置根據(jù)電流檢測器的輸出電流來檢測接地時，包括通 過接地檢測裝置，根據(jù)電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使接地檢測電平可變的 接地檢測電平可變步驟；對由接地檢測電平可變步驟輸出的檢測電平和接 地電阻器中流動的電流檢測值進(jìn)行比較的比較步驟；和根據(jù)比較步驟的比較輸出來對接地檢測進(jìn)行判定的接地判定步驟。而且，本發(fā)明的電力變換方法，在轉(zhuǎn)換器與逆變器之間的直流電路部 通過接地電阻器接地，接地電阻器中流動的電流由電流檢測器檢測，通過 接地檢測裝置根據(jù)電流檢測器的輸出電流來檢測接地、且按照在電力變換 裝置通常運(yùn)轉(zhuǎn)時接地電阻器中流動的電流檢測值變小的方式由逆變器控 制裝置對逆變器的輸出電壓進(jìn)行控制時，包括通過逆變器控制裝置，使 與逆變器輸出電壓指令合成的零相成分的量可變的零相成分可變步驟；和 在逆變器輸出電壓指令上合成可變的零相成分的量的零相成分相加步驟；通過接地檢測裝置，根據(jù)電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使接地檢測電平可變的接地檢測電平可變步驟；對由接地檢測電平可變步驟輸出的檢測電平和 接地電阻器中流動的電流檢測值進(jìn)行比較的比較步驟；和根據(jù)比較步驟的 比較輸出來對接地檢測進(jìn)行判定的接地判定步驟。并且，本發(fā)明的電力變換方法，在轉(zhuǎn)換器與逆變器之間的直流電路部 通過接地電阻器接地，接地電阻器中流動的電流由電流檢測器檢測，通過 接地檢測裝置根據(jù)電流檢測器的輸出電流來檢測接地時，包括通過接地 檢測裝置，存儲電力變換裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時的多個逆變器的各逆變器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 與接地電阻器中流動的電流檢測值的關(guān)系的存儲步驟；根據(jù)多個逆變器的 各逆變器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)使接地檢測電平可變，基于存儲部中蓄積的數(shù)據(jù)，來 設(shè)定內(nèi)部的表格或運(yùn)算式的接地檢測電平可變步驟；對接地檢測電平可變 步驟輸出的檢測電平和接地電阻器中流動的電流檢測值進(jìn)行比較的比較 步驟；和根據(jù)比較步驟的比較輸出對接地檢測進(jìn)行判定的接地判定步驟。根據(jù)本發(fā)明，能根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍中的千擾電流(例如，由逆變器的開關(guān) 轉(zhuǎn)換引起的波動(ripple)成分和基于三次諧波疊加的零相成分)的電平， 使接地檢測電平可變。另外，通過僅在輸出電壓高的電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域進(jìn) 行三次諧波疊加，可降低伴隨三次諧波疊加的干擾電流成分，從而可根據(jù) 降低的干擾電流電平使接地檢測電平可變。根據(jù)本發(fā)明，在系統(tǒng)發(fā)生了接地時，能根據(jù)系統(tǒng)的電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度 來提高檢測靈敏度，通過以該檢測靈敏度來擴(kuò)大可檢測的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，從而 可高精度地盡快檢測出系統(tǒng)異常(接地)。


圖1是表示本實(shí)施方式的第一例的電力變換裝置的構(gòu)成圖；圖2是通常運(yùn)轉(zhuǎn)時的接地電流波形圖，圖2 (a)是由濾波器電路71進(jìn)行了濾波處理后的波形，圖2 (b)是由整流電路72進(jìn)行了整流處理后的波形；圖3是通常運(yùn)轉(zhuǎn)時的接地檢測電流峰值相對于運(yùn)轉(zhuǎn)速度的特性圖； 圖4是接地時的接地電流波形圖，圖4 (a)是由濾波器電路71進(jìn)行了濾波處理后的波形，圖4 (b)是由整流電路72進(jìn)行了整流處理后的波形；圖5是接地時的接地檢測電流峰值相對于運(yùn)轉(zhuǎn)速度的特性圖； 圖6是接地檢測范圍與接地檢測靈敏度的說明圖； 圖7是表示另一個實(shí)施例的第二例的電力變換裝置的構(gòu)成圖； 圖8是第二例的接地檢測范圍與接地檢測靈敏度的說明圖； 圖9是表示又一個實(shí)施例的第三例的電力變換裝置的構(gòu)成圖； 圖IO是表示現(xiàn)有例中的接地檢測范圍與接地檢測靈敏度的說明圖。 圖中l(wèi)一交流電源；2 —變壓器；3 —轉(zhuǎn)換器；4一逆變器；5—電動 機(jī)；6 —逆變器控制裝置；7 —接地檢測裝置；8 —速度檢測器；9一電流檢 測器；IO —接地電阻器；ll一電流檢測器；21—變壓器側(cè)寄生電容；22 — 電動機(jī)側(cè)寄生電容；23—接地電阻器；61—速度指令發(fā)生器；62—速度控 制器；63—激勵電流指令發(fā)生器；64—電流控制器；65 —零相成分運(yùn)算器； 66 —脈沖生成器；71-濾波器電路；72—整流器；73 —接地檢測電平運(yùn)算 器；74—比較器；75-接地檢測處理器；76—接地檢測設(shè)定值運(yùn)算器。
具體實(shí)施方式
下面利用附圖，對用于實(shí)施發(fā)明的最佳方式進(jìn)行說明。 首先，對實(shí)施方式例1進(jìn)行說明。圖1是本實(shí)施方式的第一例的電力變換裝置的構(gòu)成圖。1是交流電源， 2是將所述交流電源1的電壓變換為所希望的電壓的變壓器，3是將經(jīng)所 述變壓器2而獲得的交流電力變換為直流電力的轉(zhuǎn)換器。4是將所述轉(zhuǎn)換器3輸出的直流電力變換為所希望的交流電力的逆變器，5是由所述逆變器4輸出的電力驅(qū)動的交流電動機(jī)。6是按照使所述 電動機(jī)5的輸出轉(zhuǎn)矩或速度滿足所希望的特性的方式對所述逆變器4進(jìn)行 操作的逆變器控制裝置，7是在發(fā)生了接地的情況下對接地進(jìn)行檢測的接 地檢測裝置。8是與電動機(jī)5直接連接的速度檢測器，對電動機(jī)5的速度進(jìn)行檢測 并輸出。9是電流檢測器，對所述逆變器4的輸出電流進(jìn)行檢測、輸出。 所述速度檢測器8、電流檢測器9的輸出信號被輸入到逆變器控制裝置6 中，逆變器控制裝置6進(jìn)行各種運(yùn)算處理，并輸出操作所述逆變器4的信 號。10是連接在所述轉(zhuǎn)換器3和逆變器4間的直流電路與地面之間的接地 電阻器，11是對所述接地電阻器10中流動的電流進(jìn)行檢測輸出的電流檢 測器。該電流檢測器11的輸出信號被輸入到接地檢測裝置7中，接地檢 測裝置7進(jìn)行各種運(yùn)算處理，根據(jù)接地電阻器10中流動的電流來檢測接 地，并對此進(jìn)行判定。接著，對逆變器控制裝置的主要動作進(jìn)行說明。首先，在逆變器控制 裝置6中，由速度指令發(fā)生器61輸出的速度指令值和由速度檢測器8輸 出的速度檢測值被輸入到速度控制器62。在速度控制器62中，按照使速 度檢測值與速度指令值一致的方式運(yùn)算轉(zhuǎn)矩電流指令值并將其輸出。所述轉(zhuǎn)矩電流指令值、從激勵電流指令發(fā)生器63輸出的激勵電流指 令值、從電流檢測器9輸出的逆變器輸出電流檢測值被輸入到電流控制器 64。在電流控制器64中，按照使逆變器輸出電流檢測值與電流指令值一 致的方式運(yùn)算逆變器電壓指令值并將其輸出。所述逆變器電壓指令值被輸入到零相成分運(yùn)算器65中，然后，將所 述逆變器電壓指令值上合成了由零相成分運(yùn)算器65運(yùn)算出的零相成分之 后的電壓輸入到脈沖生成器66中。在脈沖生成器66中，按照使逆變器4 的逆變器輸出電壓與逆變器輸出電壓指令值一致的方式，運(yùn)算使逆變器4 的開關(guān)元件接通或斷開的脈沖信號并將其輸出。轉(zhuǎn)換器3中也有轉(zhuǎn)換器控 制裝置，但針對其動作的說明在此省略。接著，對本實(shí)施方式中的接地檢測裝置7的檢測動作進(jìn)行說明。在接 地檢測裝置7中，從電流檢測器11輸出的電流值被輸入到濾波器電路71，在濾波器電路71中進(jìn)行與設(shè)定的濾波特性對應(yīng)的信號處理，并輸出信號處理后的電流值。所述信號處理后的電流值被輸入到整流電路72中，在 整流電路72中對輸入的信號進(jìn)行整流處理，并輸出從交流整流處理為直 流后的電流值。所述整流處理后的電流值和從接地檢測電平運(yùn)算器73輸出的接地檢 測電平被輸入到比較器74。在比較器74中，對接地檢測電平和整流處理 后的電流值進(jìn)行比較，并輸出其結(jié)果。所述比較結(jié)果被輸入到接地檢測處 理器75中，在接地檢測處理器75中基于所輸入的比較結(jié)果，進(jìn)行接地檢 測的判定及接地檢測后的處理。這里，向接地檢測電平運(yùn)算器73輸入由 速度檢測器8輸出的速度檢測值，根據(jù)所設(shè)定的表或運(yùn)算式，運(yùn)算與速度 檢測值對應(yīng)的接地檢測電平，并將其輸出。接著，利用圖2 圖6，對通過使本實(shí)施方式中的接地檢測電平可變 而獲得的效果進(jìn)行說明。圖2是表示將在未發(fā)生接地的通常運(yùn)轉(zhuǎn)時由電流 檢測器11檢測到的電流值，利用濾波器電路71進(jìn)行了濾波處理后的波形 (a)，和利用整流電路72進(jìn)行了整流處理后的波形(b)的一例。如圖2 所示，即使在未發(fā)生接地的情況下，也會通過電動機(jī)5側(cè)存在的寄生電容 22和變壓器2側(cè)存在的寄生電容21，在接地電阻器10中流動電流。該電 流的頻率成分具有作為電力變換器的逆變器4的開關(guān)頻率、零相成分的頻 率等。另外，圖3表示了將速度取為橫軸、將以各速度使電動機(jī)5運(yùn)轉(zhuǎn)時未 發(fā)生接地的狀態(tài)下通過整流電路72進(jìn)行了整流處理后的波形的峰值取為 縱軸的一例。如圖3所示，在根據(jù)電動機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來改變作為電力變 換器的逆變器4的開關(guān)頻率成分32的情況下，或改變對來自速度指令發(fā) 生器61的速度指令值進(jìn)行相加的由零相成分運(yùn)算器65運(yùn)算的零相位頻率 成分33的大小的情況下，通常狀態(tài)下在接地電阻中流動的電流的峰值31 會根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而變化。圖4表示了將在電動機(jī)5側(cè)發(fā)生了接地時由電流檢測器11檢測到的電 流值，利用濾波器電路71進(jìn)行了濾波處理后的波形(a)，和利用整流電 路72進(jìn)行了整流處理后的波形(b)的一例。如圖4所示，在接地發(fā)生時 刻41，除了圖2所示的頻率成分之外，在電流檢測值中還流動逆變器輸出頻率成分的電流。圖5表示了將速度取為橫軸、將以各速度運(yùn)轉(zhuǎn)而發(fā)生了接地的狀態(tài)下通過整流電路72進(jìn)行了整流處理后的波形的接地電流峰值取為縱軸的一例。此外，對接地而言，始終完全接地在瞬時產(chǎn)生的情形較少，認(rèn)為會經(jīng)由某一電阻值而接地，因此，在圖1中用接地電阻器23對其進(jìn)行模擬， 在圖5中表示了相對于各接地電阻值的電流峰值。如圖5所示，相對于通 常時的接地電流峰值51，接地時的接地電流峰值也會因電動機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)狀 態(tài)而變化，當(dāng)然，與接地電阻值大的情況54相比，在中等程度53和較小 的情況52下，接地電阻值越小，接地電流峰值越大。圖6根據(jù)圖2 圖5，針對接地檢測靈敏度和接地檢測范圍，對本實(shí) 施方式的效果進(jìn)行了表示。這里，接地檢測靈敏度表示了圖l所示的接 地電阻器23的接地電阻值在電阻值83、 84、 85的范圍內(nèi)為多大的電阻值 時能夠檢測出超過接地檢測電平82的接地電流峰值。這里，接地檢測范 圍86表示了在多大的電動機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)速度范圍內(nèi)能檢測出接地電流峰 值。因此，本實(shí)施方式中如圖6所示，與通常時的接地電流峰值81相對 應(yīng)，根據(jù)電動機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)速度使接地檢測電平82可變。該情況下，接地 電阻為中等程度情況84時能檢測接地的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍86寬，在接地電阻大的 情況85中也能檢測接地。這里，電動機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)速度越高，接地檢測電 平82越低，越能提高檢測靈敏度。由此，具有可改善能檢測接地的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍86和接地檢測靈敏度的效 果，從而，在系統(tǒng)發(fā)生了接地的情況下，通過擴(kuò)大其檢測靈敏度和能檢測 的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，可高精度且早期地檢測系統(tǒng)異常(接地)。接著，對實(shí)施方式例2進(jìn)行說明。圖7表示另一個實(shí)施方式例，其設(shè)置有乘法器67，其對與來自電流 控制器64的逆變器電壓指令值合成的由零相成分運(yùn)算器65運(yùn)算的零相成 分乘以系數(shù);和對所述系數(shù)進(jìn)行運(yùn)算的零相成分可變系數(shù)運(yùn)算器68。并且， 與圖1的不同之處在于，通過根據(jù)電動機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)使零相成分可變系 數(shù)運(yùn)算器68的系數(shù)可變，從而，使與來自電流控制器64的逆變器電壓指 令值合成的由零相成分運(yùn)算器65運(yùn)算的零相成分的值，根據(jù)電動機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)可變。將由零相成分運(yùn)算器65運(yùn)算的零相成分與來自電流控制器64的逆變 器電壓指令值合成的目的在于，使速度指令值的電壓波形為梯形波形，增 大逆變器4可輸出的電壓。由此，在逆變器4進(jìn)行高電壓輸出時，能產(chǎn)生 電壓余量。在考慮了上述目的的情況下，由零相成分運(yùn)算器65運(yùn)算的零 相成分針對來自電流控制器64的逆變器電壓指令值的合成，僅在逆變器4 中需要電壓余量的高電壓時所對應(yīng)的電動機(jī)5的高速運(yùn)轉(zhuǎn)時進(jìn)行即可，無 需在逆變器4中電壓余量足夠的低電壓時所對應(yīng)的電動機(jī)5的低速運(yùn)轉(zhuǎn)時 進(jìn)行。另一方面，如圖2和圖3所示，在考慮了通常運(yùn)轉(zhuǎn)時接地電阻10中 流動的電流值的情況下，通過使零相成分可變系數(shù)運(yùn)算器68的系數(shù)為零， 使基于由零相成分運(yùn)算器65運(yùn)算的零相成分的電流為零。由此，可降低 通常時接地電阻10中流動的電流值。因此，圖7中根據(jù)電動機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、例如電動機(jī)5的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和 逆變器4可輸出的電壓，通過零相成分可變系數(shù)運(yùn)算器68的系數(shù)，使與 來自電流控制器64的逆變器電壓指令值合成的由零相成分運(yùn)算器65運(yùn)算 的零相成分值可變。由此，在電動機(jī)5低速運(yùn)轉(zhuǎn)(逆變器4的輸出為低電壓)時，通過使 零相成分可變系數(shù)運(yùn)算器68的系數(shù)為零，使由零相成分運(yùn)算器65運(yùn)算的 零相成分值為零。并且，僅在需要零相成分的電動機(jī)5高速運(yùn)轉(zhuǎn)(逆變器 4的輸出為高電壓)時，通過使零相成分可變系數(shù)運(yùn)算器68的系數(shù)為整數(shù)， 在由零相成分運(yùn)算器65運(yùn)算的零相成分值上合成規(guī)定比例的零相成分值。圖8是說明本實(shí)施方式例的效果的圖，通過零相成分可變系數(shù)運(yùn)算器 68的系數(shù)使零相成分可變，從而與圖6所示的通常時的接地電流峰值81 相比，能降低通常運(yùn)轉(zhuǎn)時的接地電流峰值91。由此，與圖6所示的可檢測 運(yùn)轉(zhuǎn)范圍86相比，能將可檢測運(yùn)轉(zhuǎn)范圍96擴(kuò)展到較寬的速度范圍?？芍?接地電阻值為中等程度84時的可檢測運(yùn)轉(zhuǎn)范圍96寬，在接地電阻值大的 情況95時也能檢測，并且能擴(kuò)展可檢測運(yùn)轉(zhuǎn)范圍96。這樣，相對于圖1的第一例，可擴(kuò)展基于能檢測接地的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍96 的接地檢測范圍，通過降低通常運(yùn)轉(zhuǎn)時的接地電流峰值91，具有能進(jìn)一步改善基于接地檢測電平92的接地檢測靈敏度的效果。因此，在系統(tǒng)中發(fā)生了接地的情況下，通過擴(kuò)大其檢測靈敏度和可檢測的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，能高精 度且早期地檢測系統(tǒng)異常(接地)。接著，對實(shí)施的方式例3進(jìn)行說明。圖9是又一個實(shí)施方式例，在公共轉(zhuǎn)換器3上連接有多個逆變器4a、 4b、 4c、…這一點(diǎn)與圖l和圖7不同。另外，在接地檢測裝置7內(nèi)設(shè)置有 接地檢測設(shè)定值運(yùn)算器76，將各逆變器控制裝置6a、 6b、 6c、…內(nèi)的運(yùn) 轉(zhuǎn)狀態(tài)(電動機(jī)5a、 5b、 5c、…的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、逆變器4a、 4b、 4c、…的輸 出電壓等)與通常運(yùn)轉(zhuǎn)時接地電阻器10中流動的電流值一起輸入到接地 檢測設(shè)定值運(yùn)算器76中。然后，在接地檢測設(shè)定值運(yùn)算器76中，在處于試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)時或作業(yè)運(yùn) 轉(zhuǎn)中的某一期間，根據(jù)各逆變器4a、 4b、 4c、…的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，對通常運(yùn)轉(zhuǎn) 時的接地電阻器10中流動的電流值進(jìn)行存儲，對各運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下所述存儲 的電流值運(yùn)算接地檢測電平并輸出。由接地檢測設(shè)定值運(yùn)算器76運(yùn)算出的接地檢測電平與運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)信號 一起被輸入到接地檢測電平運(yùn)算器73中，被設(shè)定為表格或運(yùn)算式。另外， 與圖1和圖7的不同之處還在于，從接地檢測設(shè)定值運(yùn)算器76向接地檢 測電平運(yùn)算器73輸入作業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)中的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，根據(jù)所設(shè)定的表格或運(yùn)算 式，運(yùn)算與運(yùn)轉(zhuǎn)模式對應(yīng)的接地檢測電平并將其輸出。這里，運(yùn)轉(zhuǎn)模式包 括由多個逆變器4a、 4b、 4c、…控制多個電動機(jī)5a、 5b、 5c、…的運(yùn)轉(zhuǎn)速 度的組合而構(gòu)成的各種運(yùn)轉(zhuǎn)模式。當(dāng)在公共轉(zhuǎn)換器3上連接有多個逆變器4a、 4b、 4c、…時，由于合成 了通過各逆變器4a、 4b、 4c、…側(cè)的寄生電容22a、 22b、 22c、…而流動 的電流后的電流在接地電阻器10中流動，因此，難以使檢測電平可變。因此，作為系統(tǒng)，通過將所確定的各逆變器4a、 4b、 4c、…的運(yùn)轉(zhuǎn)模 式時接地電阻10中流動的電流由接地檢測設(shè)定值運(yùn)算器76存儲，在接地 檢測電平運(yùn)算器73中設(shè)定與各運(yùn)轉(zhuǎn)模式對應(yīng)的接地檢測電平，能夠使檢 測電平可變。這樣，即使在公共轉(zhuǎn)換器3上連接有多個逆變器4a、 4b、 4c、…的系 統(tǒng)構(gòu)成中，也具有能夠根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)模式而與圖1或圖7同樣地改善接地檢測15范圍和接地檢測靈敏度的效果，在系統(tǒng)中發(fā)生了接地的情況下，通過擴(kuò)大 其檢測靈敏度和可檢測的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，能高精度且早期檢測出系統(tǒng)異常(接 地)。此外，并不限定于上述的本實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的宗旨范圍內(nèi) 當(dāng)然可進(jìn)行適當(dāng)變更。
權(quán)利要求
1、一種電力變換裝置，具有將交流電力變換為直流的轉(zhuǎn)換器；和將所述轉(zhuǎn)換器輸出的直流電力變換為所希望頻率的交流電力并向電動機(jī)供給的逆變器；該電力變換裝置具備使所述轉(zhuǎn)換器與所述逆變器之間的直流電路部接地的接地電阻器；對所述接地電阻器中流動的電流進(jìn)行檢測的電流檢測器；和根據(jù)所述電流檢測器的輸出電流來檢測接地的接地檢測裝置；所述接地檢測裝置包括根據(jù)電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使接地檢測電平可變的接地檢測電平可變部；對所述接地檢測電平可變部輸出的檢測電平和所述接地電阻器中流動的電流檢測值進(jìn)行比較的比較部；和根據(jù)所述比較部的比較輸出來對接地檢測進(jìn)行判定的接地判定部。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述接地檢測裝置包括存儲部，該存儲部存儲所述電力變換裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與所述接地電阻器中流動的電流檢測值的關(guān)系，為了根據(jù)所述電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)使接地檢測電平可變，基于所 述存儲部中蓄積的數(shù)據(jù)，來設(shè)定所述接地檢測電平可變部內(nèi)設(shè)置的表格或 運(yùn)算式。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述接地檢測電平可變部根據(jù)所述電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)速度來降低接地檢測電平。
4、 一種電力變換裝置，具有將交流電力變換為直流的轉(zhuǎn)換器；和將所述轉(zhuǎn)換器輸出的直流電力變換為所希望頻率的交流電力并向電動機(jī) 供給的逆變器；該電力變換裝置具備使所述轉(zhuǎn)換器與所述逆變器之間的直流電路部 接地的接地電阻器；對所述接地電阻器中流動的電流進(jìn)行檢測的電流檢測 器；根據(jù)所述電流檢測器的輸出電流來檢測接地的接地檢測裝置；和按照 在所述電力變換裝置通常運(yùn)轉(zhuǎn)時所述接地電阻器中流動的電流檢測值變小的方式，對所述逆變器的輸出電壓進(jìn)行控制的逆變器控制裝置；所述逆變器控制裝置包括.，使與所述逆變器輸出電壓指令合成的零相 成分的量可變的零相成分可變部；和在所述逆變器輸出電壓指令上合成可 變的零相成分的量的零相成分相加部；所述接地檢測裝置包括根據(jù)所述電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使接地 檢測電平可變的接地檢測電平可變部；對所述接地檢測電平可變部輸出的檢測電平和所述接地電阻器中流 動的電流檢測值進(jìn)行比較的比較部；和根據(jù)所述比較部的比較輸出來對接地檢測進(jìn)行判定的接地判定部。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述接地檢測裝置包括存儲部，該存儲部存儲所述電力變換裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與所述接地電阻器中流動的電流檢測值的關(guān)系，為了根據(jù)所述電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)使接地檢測電平可變，基于所 述存儲部中蓄積的數(shù)據(jù)，來設(shè)定所述接地檢測電平運(yùn)算器內(nèi)設(shè)置的表格或 運(yùn)算式。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述零相成分可變部根據(jù)所述電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，使零相成分的量增加。
7、 一種電力變換裝置，具有將交流電力變換為直流的轉(zhuǎn)換器；和 多個逆變器，其與所述轉(zhuǎn)換器公共連接，使所述轉(zhuǎn)換器的輸出分支并變換 為所述多個的每一個的所希望頻率的交流電力并向電動機(jī)供給；該電力變換裝置具備使所述轉(zhuǎn)換器與所述多個逆變器的各逆變器之 間的直流電路部接地的接地電阻器；對所述接地電阻器中流動的電流進(jìn)行 檢測的電流檢測器；和根據(jù)所述電流檢測器的輸出電流來檢測接地的接地 檢測裝置；所述接地檢測裝置包括存儲部，其存儲所述電力變換裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時的 所述多個逆變器的各逆變器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與所述接地電阻器中流動的電流 檢測值的關(guān)系；接地檢測電平可變部，其根據(jù)所述多個逆變器的各逆變器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 使接地檢測電平可變，基于所述存儲部中蓄積的數(shù)據(jù)，來設(shè)定內(nèi)部的表格或運(yùn)算式；比較部，其對所述接地檢測電平可變部輸出的檢測電平和所述接地電阻器中流動的電流檢測值進(jìn)行比較；和接地判定部，其根據(jù)所述比較部的比較輸出來對接地檢測進(jìn)行判定。
8、 一種電力變換裝置的電力變換方法，通過轉(zhuǎn)換器將交流電力變換 為直流，通過逆變器將所述轉(zhuǎn)換器輸出的直流電力變換為所希望頻率的交 流電力并向電動機(jī)供給，在所述轉(zhuǎn)換器與所述逆變器之間的直流電路部通過接地電阻器接地， 所述接地電阻器中流動的電流由電流檢測器檢測，在由接地檢測裝置根據(jù) 所述電流檢測器的輸出電流來檢測接地時，包括通過所述接地檢測裝置，根據(jù)電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使接地檢測電平可變的接地檢測電平可變步驟；對由所述接地檢測電平可變步驟輸出的檢測電平和所述接地電阻器 中流動的電流檢測值進(jìn)行比較的比較步驟；禾口根據(jù)所述比較步驟的比較輸出來對接地檢測進(jìn)行判定的接地判定步驟。
9、 一種電力變換裝置的電力變換方法，通過轉(zhuǎn)換器將交流電力變換 為直流，通過逆變器將所述轉(zhuǎn)換器輸出的直流電力變換為所希望頻率的交 流電力并向電動機(jī)供給，在所述轉(zhuǎn)換器與所述逆變器之間的直流電路部通過接地電阻器接地， 所述接地電阻器中流動的電流由電流檢測器檢測，在由接地檢測裝置根據(jù) 所述電流檢測器的輸出電流來檢測接地、且按照在所述電力變換裝置通常 運(yùn)轉(zhuǎn)時所述接地電阻器中流動的電流檢測值變小的方式，由逆變器控制裝 置對所述逆變器的輸出電壓進(jìn)行控制時，包括-通過所述逆變器控制裝置，使與所述逆變器輸出電壓指令合成的零相 成分的量可變的零相成分可變步驟；在所述逆變器輸出電壓指令上合成可變的零相成分的量的零相成分 相加步驟；通過所述接地檢測裝置，根據(jù)所述電力變換裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，使接地 檢測電平可變的接地檢測電平可變步驟；對由所述接地檢測電平可變步驟輸出的檢測電平和所述接地電阻器 中流動的電流檢測值進(jìn)行比較的比較步驟；禾口根據(jù)所述比較步驟的比較輸出來對接地檢測進(jìn)行判定的接地判定步驟。
10、 一種電力變換裝置的電力變換方法，通過轉(zhuǎn)換器將交流電力變換 為直流，通過多個逆變器使所述轉(zhuǎn)換器的輸出分支并變換為所述多個的每 一個的所希望頻率的交流電力并向電動機(jī)供給，在所述轉(zhuǎn)換器與所述逆變器之間的直流電路部通過接地電阻器接地， 所述接地電阻器中流動的電流由電流檢測器檢測，在由接地檢測裝置根據(jù) 所述電流檢測器的輸出電流來檢測接地時，包括通過所述接地檢測裝置，存儲所述電力變換裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時的所述多個逆 變器的各逆變器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與所述接地電阻器中流動的電流檢測值的關(guān) 系的存儲步驟；根據(jù)所述多個逆變器的各逆變器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)使接地檢測電平可變，基 于所述存儲部中蓄積的數(shù)據(jù)，來設(shè)定內(nèi)部的表格或運(yùn)算式的接地檢測電平 可變步驟；對所述接地檢測電平可變步驟輸出的檢測電平和所述接地電阻器中 流動的電流檢測值進(jìn)行比較的比較步驟；和根據(jù)所述比較步驟的比較輸出來對接地檢測進(jìn)行判定的接地判定步驟。
全文摘要
一種在系統(tǒng)發(fā)生了接地時能通過擴(kuò)大其檢測靈敏度和能檢測的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍來高精度地盡快檢測出系統(tǒng)異常(接地)的電力變換裝置。在接地檢測裝置(7)中，從電流檢測器(11)輸出的電流值經(jīng)濾波器電路(71)輸入到整流電路(72)。在整流電路(72)中，對所輸入的信號進(jìn)行整流處理，輸出由交流整流處理為直流后的電流值。所述整流處理后的電流值和從接地檢測電平運(yùn)算器(73)輸出的接地檢測電平被輸入到比較器(74)，在比較器(74)中，對接地檢測電平和整流處理后的電流值進(jìn)行比較，輸出其結(jié)果。所述比較結(jié)果被輸入到接地檢測處理器(75)，在接地檢測處理部(75)中，基于所輸入的比較結(jié)果進(jìn)行接地檢測的判定及接地檢測后的處理。
文檔編號H02M7/48GK101277072SQ20081000511
公開日2008年10月1日 申請日期2008年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者永田寬, 秋田佳稔, 飛世正博 申請人:株式會社日立制作所