用於檢測電動機控制器中的接地故障條件的方法
2023-06-02 21:26:06 3
專利名稱：用於檢測電動機控制器中的接地故障條件的方法
技術領域：
本發明涉及用於確定在工作中存在接地故障和由此對具有高端和低端DC鏈路的電動機控制器進行保護的方法。按照本發明的方法能夠區分差模過電流和共模過電流。
背景技術：
用於AC電動機等的電動機控制器需要知道在運行期間是否存在接地故障(共模故障)。這種類型的故障應當與例如像因電動機轉子堵轉造成的過電流那種差模故障區分開。
本領域技術人員將公知在電動機控制器中考慮過電流的以下的優先程度。
a.在開關單元的飽和電平的範圍內的短路電流應當引起在微秒量級內啟動的永久關斷，而不管低阻抗問題是共模還是差模性質。
b.由共模故障造成的過電流在接地環路中具有限流阻抗的情況下應當在啟動永久關斷之前的毫秒量級的給定時間段內被限制在一個上限。
c.由與負荷有關的差模故障造成的過電流應當在啟動永久關斷之前的秒量級的給定時間段內被限制在一個上限。
當整流器一側按照IEC1000-3-2或IEC1000-3-12採用電感來限制線電流的諧波時，在輸出相上的對地短路的電動機控制器多半被歸類為呈現b.項的問題。b.項與c.項之間的差別在於，共模故障將以高頻電流使整流器部分加載，而差模故障則不會加載。如果持續時間超過毫秒量級，則整流器的這種加載可導致災難性故障。
由Danfoss Drives A/S自1995以來生產的VLT5000在輸出相上採用3個電流換能器。通過把電流換能器信號相加，生成了接地故障信號。因此，這個原理總是能夠區分差模和共模故障的。這個解決方案的缺點是與成本相關聯的。
由Danfoss Drives A/S自1998以來生產的VLT2800在低端DC鏈路總線上採用並聯分支來感知差模電流，而在整流器部分中採用共模相加電流變壓器來感知地電流。因此，這個原理能夠區分差模和共模故障。在US 5,687,049中提出類似的方法，其中相加變壓器被放置在電動機控制器的逆變器級。雖然這個解決方案比起VLT5000呈現更低的成本，但這兩個解決方案由於在DC鏈路中有更多的電流傳感元件，導致有問題的PCB布置。
US 5,687,049提出一種方案，在DC鏈路總線的逆變器部分中有高端和低端電流傳感元件。把兩個傳感器信號(其中至少一個信號需要利用電氣上/功能上的隔離)相加給出類似於VLT5000解決方案的地電流信號。因此，這個解決方案能夠區分b.項與c.項，然而，實際中的PCB布置問題是一個缺點。
IAS』96會議論文「Single Current Sensor Technique in the DC-Linkof Three-phase PWM-VS InvertersA Review and the UltimateSolution(三相PWM-VS逆變器的DC鏈路中的單個電流傳感器技術回顧和最終解決方案)」和US 5,687,049報告了一種具有電流換能器的解決方案，該換能器具有正的和負的DC鏈路總線，該總線用不相等的圈數連線通過換能器。這把電流傳感元件的計數減少到1，並作為保護電動機控制器的「最後解決方案」(將區分區分b.項與c.項)被報告。然而，本領域技術人員將會看到，電流換能器中的這種多種圈數會損害最佳耦合，並且給出在DC鏈路的逆變器端處過大的洩漏電感。另外，PCB布置是成問題的。而且，對於在現代的小尺寸電流換能器中具有不同電位的多個線圈其設計和自動組裝變得困難。
因此，本發明優選地要連同以下的硬體組合一起使用，該組合被認為最好地適合於現代低成本和魯棒的電動機控制器。
1.具有逆變器級的電動機控制器，該逆變器級採用與每個低端開關元件串聯的支路，並具有高端開關元件的去飽和保護。
2.具有在低端DC鏈路總線上的支路和高端開關元件的去飽和保護的電動機控制器。
3.具有在低端或高端DC鏈路總線上的電流換能器和高端或低端開關元件的去飽和保護的電動機控制器。
第1和2項假設電動機控制器的控制電路是參照低端DC鏈路總線的。第3項則假設控制電路是與電源級電隔離的。電流傳感元件給出反饋到電動機控制器中的控制電路。去飽和保護用來保護在放置電流傳感元件處相反一側的開關元件。去飽和保護可以帶有或不帶有與控制電路在電氣上/功能上相隔離的反饋，如在US 5,687,049中描述的那樣。
不帶反饋的去飽和在US 5,687,049中是作為專利而要求保護的，這意味著，具有去飽和保護的開關元件基於自保護和逐個周期地運行，直至中央控制電路響應於來自電流傳感元件的故障信號關斷逆變器級為止。帶有反饋的去飽和電路是公知的，並且由許多門驅動器銷售商至少自從1990年代早期以來就提供銷售--例如，IXYS驅動器晶片組IXPD4410和IXPD4411。
優選的硬體配置像其它解決方案一樣不能區分共模和差模故障條件。需要對DC鏈路電流傳感元件進行智能採樣。以上的IAS』96論文說明接地故障電流可以在零電壓向量000或111期間被採樣。然而，IAS』96中建議的方法不能提供識別與接地故障相聯繫的那一相的可能性。
因此，只要零電壓向量是可得到的，根據切換周期就可得到信息。EP 0 490 388公開了接收過電流故障信號的原理，第一步行動是根據PWM序列生成一個信號，以確定故障發生在零電壓向量期間還是在工作向量期間。這將區分以上的項目b.和c.。然而，該專利沒有考慮這樣的問題，即零電壓向量通常可能在所有的工作點都不存在。
用於PWM生成的工業標準是在PESC』90會議論文「Stator FluxOriented Asynchronous Vector Modulation for AC-Drives(用於AC驅動器的、面向定子磁通的異步向量調製)」(下面稱為SFAVM)中報告的空間向量調製，以及通過改變零電壓向量分布而生成的SFAVM的所有的變例。這些PWM策略的目標是在轉矩和電流紋波、損耗、音頻噪聲和從輸入到輸出的電壓傳送比等方面得到最佳的電動機性能。眾所周知，SFAVM在低輸出電壓下在每個切換周期使用零電壓向量。然而，在高輸出電壓下，零電壓向量的使用被最小化。在某些切換周期，可能不使用零電壓向量，特別是在過調製範圍內。另外，在某些周期，零電壓向量只在短時間內被使用，這意味著，在零電壓向量期間地電流的正確測量變為實際上不可能的。當切換頻率增加時，問題變得甚至更壞。
發明概要本發明的範圍是定期地(「在工作中」)生成所需要的零電壓向量，即使電動機控制器的正常的最佳PWM模式(SFAVM等)沒有命令這樣做時。這個範圍是要實施這一點，而同時保證對於正常的高質量PWM的影響最小。
1.第一原則是在充分的時間段內生成需要的零電壓測試向量，以低於切換頻率的速率精確地測量地電流，如果沒有被正常的PWM模式所命令的話。這減小了對電動機性能的不希望的影響。
2.下一個原則是響應於附加零電壓向量而在每相的工作周期造成的任何誤差要在以後及時被校正，以便補償多相PWM系統中的不平衡。
3.優選地，第1和2項與基本(fundamental)電動機頻率同步地生成，以使得在基本周期內得到相對於相工作周期曲線的半波和四分之一波對稱性。
4.典型地，第1，2和3項是在高輸出電壓下需要的。在低電壓下，在每個切換周期總是可得到足夠的零電壓向量時間。
5.為了補償零電壓向量和接地故障測試只在切換周期的一部分內執行的事實，一個支持原則是，零電壓測試向量總是在接收到故障信號以後重新使PWM正常化之前立即生成，該故障信號命令逆變器開關元件應當被關斷直至故障信號消失為止。該故障信號可能是由過流條件等造成的。因此，在用來為電動機控制器提供故障控制能力的停止/啟動PWM序列中，經常使用測試向量來給出在項目b.和c.之間的想要的差別。基本原理是在這種停止/啟動掌控序列期間，正常的PWM質量總是被破壞。所以，測試向量可以比起第1項更經常地應用。
本發明不限於工業標準的SFAVM。依賴於預先計算的、最佳化的模式的任何其它PWM方案以及故障電流控制的PWM方案等等也考慮可與本發明相組合。
第一方面，本發明涉及一種用於確定在工作中存在接地故障從而對具有高端與低端DC鏈路和具有高端與低端開關元件的電動機控制器進行保護的方法，高端與低端開關元件在工作時分別連接到高端與低端DC鏈路總線，該方法包括以下步驟-生成故障信號，所述故障信號表明電動機控制器的異常工作條件，-響應於故障信號，通過接通至少一個開關元件而生成至少一個測試向量，以及
-在至少一個開關元件被接通的同時，測量流入在工作時被連接到導通的開關元件的DC鏈路的電流的幅度，以便檢測接地故障。
所謂在工作中是指方法的各個步驟應當在近似於AC電動機的電氣時間常數的時間段內完成，以便能夠重新得到AC電動機的完全穩定性/控制。至少，該方法的步驟應當在電動機控制器的基本輸出電壓的一部分周期內完成。在電動機控制器中開關元件的數目原則上可以是任意的--因此，切換的次數可以是2，4，6，8，10或甚至更高。
該方法還包括在接通該至少一個開關元件之前關斷所有的開關元件的步驟。
在本發明的一個實施例中，通過以順序方式接通在工作時被連接到高端DC鏈路的開關元件而加上測試向量。在電動機控制器具有六個開關元件的情形下，測試向量可以通過以順序方式接通在工作時被連接到高端DC鏈路的三個開關元件而被加上。
在本發明的另一個實施例中，通過以順序方式接通在工作時被連接到低端DC鏈路的開關元件而加上測試向量。再次地，在電動機控制器具有六個開關元件的情形下，測試向量可以通過以順序方式接通在工作時被連接到低端DC鏈路的三個開關元件而被加上。
在本發明的再一個實施例中，通過基本上同時接通在工作時被連接到高端DC鏈路的開關元件而加上測試向量。在電動機控制器有六個開關元件的情形下，測試向量是通過基本上同時接通在工作時被連接到高端DC鏈路的三個開關元件而被加上的。
在本發明的又一個實施例中，通過基本上同時接通在工作時被連接到低端DC鏈路的開關元件而施加上測試向量。在電動機控制器有六個開關元件的情形下，測試向量是通過基本上同時接通在工作時連接到低端DC鏈路的三個開關元件而被加上的。
同一個測試向量可以多次被加上。在所述測試向量施加上期間，流入工作時被連接到重複導通的開關元件的DC鏈路的電流的幅度以相應的次數被測量。通過以重複的方式施加上測試向量，測量值可以在作出和實現例如永久關斷的決定之前被確認。
所生成的故障信號可以由測量電動機控制器的DC鏈路總線之一中的電流的電流傳感裝置提供。電流傳感裝置例如可以提供有關流入到工作時被連接到導通的開關元件的DC鏈路的電流的幅度的信息。
有關接通和關斷開關元件，處理故障信號，和測量電動機控制器的DC鏈路中電流的幅度等所有步驟可以由電動機控制器單元如DSP所控制。
故障信號可以是電動機控制器的DC鏈路總線之一中短路電流或過電流的一種指示。故障信號也可以是電動機控制器的至少一個開關元件上過電壓的指示。這樣的過電壓可以由去飽和保護電路來檢測。一般地說，故障信號可以基本上是電動機控制器的任何異常工作條件的指示，諸如異常溫度、異常電壓、和異常電流。
按照本發明的第一方面的方法還包括如果確定有接地故障則永久關斷電動機控制器的步驟。
第二方面，本發明涉及一種用於確定在工作中存在接地故障從而保護具有高端與低端DC鏈路和具有高端與低端開關元件的電動機控制器的方法，該高端與低端開關元件在工作時分別連接到高端與低端DC鏈路總線，電動機控制器還包括電動機控制器單元，用於通過生成加到每個開關元件的PWM信號而控制何時接通和關斷這些開關元件，方法還包括以下步驟-通過增加施加到低端開關元件的至少一個PWM信號的工作周期而修改所生成的PWM信號，工作周期的增加具有的時間段是低端開關元件的切換周期的一部分，-生成和由此施加上一個000測試向量，以及-在低端開關元件被接通的同時，測量流過低端DC鏈路的電流幅度以便檢測接地故障，其中000測試向量以低於低端開關元件的切換頻率的速率生成和施加上。
符號000的測試向量是指把工作時被連接到低端DC鏈路的三個開關元件接通。在測試向量被生成和施加上的速率與低端開關元件的切換頻率之間的比值典型地是在0.05-0.5的範圍內。
按照本發明的第二方面的方法還包括通過減小施加到低端開關元件的PWM信號的工作周期以便補償以前增加的工作周期而修改所生成的PWM信號的步驟。
第三方面，本發明涉及一種用於確定在工作中存在接地故障從而保護具有高端與低端DC鏈路和具有高端與低端開關元件的電動機控制器的方法，該高端與低端開關元件在工作時分別連接到高端與低端DC鏈路總線，電動機控制器還包括電動機控制器單元，用於通過生成加到每個開關元件的PWM信號而控制何時接通和關斷這些開關元件，方法還包括以下步驟-通過增加施加到高端開關元件的至少一個PWM信號的工作周期而修改所生成的PWM信號，工作周期的增加具有的時間段是高端開關元件的切換周期的一部分，-生成和由此加上111測試向量，以及-在高端開關元件被接通的同時，測量流過高端DC鏈路的電流的幅度以便檢測接地故障，其中111測試向量以低於高端開關元件的切換頻率的速率被生成和施加上。
符號111的測試向量是指把工作時連接到高端DC鏈路的三個開關元件接通。在測試向量被生成和施加上的速率與低端開關元件的切換頻率之間的比值典型地還是在0.05-0.5的範圍內。
按照本發明的第三方面的方法還包括通過減小施加到高端開關元件的PWM信號的工作周期以便補償以前增加的工作周期從而修改所生成的PWM信號的步驟。
按照本發明的第二和第三方面的方法可以與來自電動機控制器的基本輸出電壓同步地施加。
第四方面，本發明涉及一種用於確定在工作中存在接地故障從而保護電動機控制器的方法，方法包括重複應用按照本發明的第二和第三方面的方法的步驟。
在通過應用按照第二，第三和第四方面的方法檢測到接地故障的情形下，可以應用按照第一方面的方法。
在第五和最後的方面，本發明涉及一種電動機控制器，包括用於配置電動機控制器以執行本發明的第一、第二、第三和第四方面的裝置。
附圖簡述現在參照附圖更詳細地說明本發明，其中
圖1顯示適用於本發明的可能的硬體配置之一，圖2顯示在3相電動機控制器中的8個電壓向量，圖3顯示具有所示的零和工作電壓向量情況下低和高輸出電壓的SFAVM的PWM周期，
圖4顯示在施加第3項時相位工作周期的可能的實施方案--曲線應當全部被偏移調節1和被除以2以描述實際的工作周期，以及圖5顯示在假設圖1的配置的同時施加的、利用第5項的停止/啟動控制PWM序列。
雖然本發明易於受到各種修改和替換的形式，但具體實施例在附圖上作為例子被顯示，並在這裡詳細地描述。然而，應當看到，本發明不打算限於所描述的特定形式。而是，本發明覆蓋屬於如由所附權利要求規定的本發明的精神和範圍內的所有的修改、等價物、和替換例。
發明詳細說明圖1顯示按照結構3設計的電動機控制器，即，具有在高端DC鏈路中的電流換能器和被放置在逆變器的低端開關的門驅動器中的去飽和保護電路。制動器電路包括兩個二極體和帶有去飽和保護電路的開關，它經由去飽和保護而連接到OR門(制動電阻未示出)。如果去飽和保護電路之一發出信號通知跨越開關存在飽和條件，則OR門變為高電平。
以傳統的方式，電動機控制器還包括三相整流器和插在高端與低端DC鏈路總線中的線圈。該線圈用作為扼流圈以減小市電源反作用。任選的射頻幹擾(RFI)濾波器被放置在整流器的輸入端。
電動機控制器的控制部分包括數位訊號處理器(DSP)，它執行總的電動機控制和生成PWM控制信號，這些信號被引導到包含七個光耦合器的電隔離，其中每個逆變器開關有一個光耦合器，以及制動器開關有一個光耦合器。相應地，來自去飽和保護電路的信號通過光耦合器被電隔離，並被饋送到要連接到DSP的去飽和控制電路。電流控制電路被連接到電流換能器和DSP。控制部分在電氣上以地為參考點。在工作時，逆變器開關是脈寬調製的，並被電連接到三相AC電動機。
如果在電動機的三相之一與地之間偶然引起短路(圖1顯示在開關Q3與Q4之間的輸出端上這樣的故障)，則出現項目b的問題，即，在接地環路中限流阻抗的接地故障。DC鏈路中的線圈起限流阻抗的作用，直至發生飽和為止。由於電流的安培數減小，可接受的反應時間是在毫秒的範圍，而不是微秒的範圍內。由於在脈動DC電壓上重複的尖峰，這個故障條件對於整流器是有害。
按照圖5，在電壓向量110期間出現到地的短路，即，高端開關Q1和Q3被接通，而開關Q5關斷。相應地，Q2和Q4被關斷，而Q6接通。圖2顯示在SFAVM中也使用的傳統的向量圓。向量000或111導致DC鏈路中差模無電流條件，即，電動機電流只流入逆變器橋路。由於接地造成的電流上升由電流換能器測量並被電流控制電路檢測到，並通知到DSP。DSP認識到電動機控制器處在錯誤條件下，並根據錯誤電流的安培數，做下列二者之一。
1.如果錯誤電流的幅度是相對較低的，則保持正常運行，其中正常運行包括圖4的步驟。
2.如果幅度是高的，則控制器停止開關的脈寬調製。在這種情形下，運行停止，且電動機以慣性滑行一個短時間。這個滑行時間幾乎可以任意選擇，但相應於1個或多個切換周期的時間是良好的實際選擇。
在給逆變器開關加上PWM控制信號以重新運行之前，執行施加故障檢測向量的步驟。DSP施加111向量(因為電流換能器放置在高端；如果電流換能器放置在低端的話，則相反)，並預期電流換能器送來零電流信號。然而，由於接地故障，將有電流流動，因而DSP將停止電動機的運行，因為錯誤的類型被識別為接地故障。
通常，故障信號可以不是電流信號而是另外的信號；它也可以是DC鏈路的過電壓或欠電壓信號(DC電壓傳感器，圖上未示出)。如果故障信號來自Q4的去飽和保護電路，而不是來自電流換能器，則去飽和保護電路將把這一點通知DSP，它將以與剛才描述的相同的方式工作。
因此，圖1的電動機控制器能夠對兩個故障信號的任一項實施操作。如果低端去飽和電路被觸發，則也可以通過簡單地加上相反的零電壓向量000而進行接地故障測試。這給出與電流傳感無關的接地故障測試。
下面，將詳細地描述測試向量的定時和生成。圖3a和3b顯示包括四個不同的開關狀態的常規SFAVM切換周期兩個零向量(000，111)和兩個工作向量(100，110)。這些向量對稱地放置在開關周期的180度中心軸的周圍。圖3a顯示電動機控制器的輸出電壓是高時的情形。U相在幾乎整個周期內是接通的，而W相只在短時間內是接通的。作為常規的調製方案的一部分，零向量在中間(111)時和在周期的開始和結束(000)時被加上。同樣情況施加到圖3b的情形，其中加到電動機的輸出電壓是較低的。
在圖5上，重複圖3a的高電壓SFAVM模式。在第五向量110期間，上述的過電流信號(或任何替換的違反)到達DSP，DSP停止運行。在比起一個切換周期長一點的時間段內不進行切換，以便也許能去除故障的來源，這故障可能是潮氣，而在這個暫停期間它蒸發了。另外，開關本身的冷卻也可以緩和這問題。在再次繼續開始運行之前不久，加上向量111。這個測試零向量不同於在圖3a的SFAWM方案開始時施加的零向量，因為在測試零向量後面接著進行電流測量，以便識別故障的類型。另外，脈衝長度可以是不同的。施加的測試向量的持續時間比最小值要長，以保證接地故障在電動機的任何工作點時都被檢測；典型地，其持續時間等於切換周期的一部分。持續時間可以從5μs到50μs，諸如在15μs與45μs之間，諸如在20μs與40μs之間，諸如在25μs與35μs之間。在施加測試向量後，測量電流，以及如果檢測到接地故障，則在施加新的測試之前逆變器運行再次被暫停。替換地，驅動器可以永久地切斷。在測試結果被接受為接地故障之前反覆的次數可以按需要而設置。如果沒有檢測到接地故障，則可以繼續正常運行，提供操控能力。
圖5的測試向量被顯示為位於正常的PWM之前。替換地，例如類似於圖4的作為簡單的把工作周期減小，測試向量在重新啟動之後也可放在第一PWM周期中。這純粹是為了使實施方案簡化。重要的問題是在施加工作的向量之前測量地電流以給出在DC鏈路中的差模電流，這會在可以進行接地故障測試之前再次使驅動器滑行。
圖4以圖解的形式顯示三相U，V和W的每相的高端開關的工作周期曲線。y軸從-1到1。實際的工作周期(在已知情況下可按ton/(ton+toff)計算)可以用圖4的曲線加上1和被除以2而得到。x軸是時間，單位為秒。圖4的相序是相U，V和W。
在約0.185s的時間，通過修改相W而施加測試向量，它由圖底部的三角形圖形地顯示。在120度後，通過修改相U而施加下一個測試向量，它由圖的底部的錐形圖形顯示。在再一個120度後，通過修改相V而施加第三測試向量，它用方形顯示測試向量的施加給計劃的切換周期引入誤差。這個問題在要求高電壓期間是明顯的，並且通常會導致輸出電壓降低。
為了給可測試向量形成空間，計劃的工作周期必須要修改，即要增加。這可在圖4上看到，其中相W的工作周期在約0.185s時施加測試向量期間被增加。工作周期例如從0.06增加到0.12，但為了補償這一點，工作周期以後被減小180度(約0.195秒)，從0.94到0.88。因此，測試向量是在工作周期低時加上的，而校正則是當工作周期是高時進行的。
優選地，包括校正的電流傳感所用的接地故障測試向量是按四分之一波和半波對稱而作出的，這時三相PWM系統的失真最小。
如圖4所示，施加測試向量和引入工作周期校正的方法可以不使用圖5所示的方法而被執行。實際上，圖4和5的方法的每個方法是獨立的，但可被組合以給出優選的保護質量。圖4的方法運行總是意味著接地故障電流以某一速率連續地被測量，該速率在毫秒範圍為最大，而不管是否有故障條件。工作周期調製方案如有必要以相同的速率被施加以得到測試向量。
圖4的方法對於誤差電流的安培數是相對較低(比如說正常值的20-30％)的接地故障條件來說是必須的。如果在電動機相與地之間的接地故障連接具有例如100歐姆的高阻抗，則正是這種情形。優選地，如圖4所示，施加測試向量的速率要低於切換頻率的速率，典型地是1比10，即相對於15KHz的切換頻率時為1.5kHz。
權利要求
1.一種用於確定在工作中存在接地故障並從而對具有高端與低端DC鏈路和具有高端與低端開關元件的電動機控制器進行保護的方法，該高端與低端開關元件在工作時分別連接到高端與低端DC鏈路總線，該方法包括以下步驟-生成故障信號，所述故障信號表示電動機控制器的異常工作條件，-響應於故障信號，通過接通至少一個開關元件而生成至少一個測試向量，以及-在該至少一個開關元件被接通的同時，測量流入在工作時被連接到導通的開關元件的DC鏈路的電流的幅度，以便檢測接地故障。
2.按照權利要求1的方法，還包括在接通該至少一個開關元件之前關斷所有的開關元件的步驟。
3.按照權利要求1或2的方法，其中測試向量是通過以順序方式接通在工作時被連接到高端DC鏈路的各開關元件而施加上的。
4.按照權利要求1或2的方法，其中測試向量是通過以順序方式接通在工作時被連接到高端DC鏈路的三個開關元件而施加上的。
5.按照權利要求1或2的方法，其中測試向量是通過以順序方式接通在工作時被連接到低端DC鏈路的各開關元件而施加上的。
6.按照權利要求1或2的方法，其中測試向量是通過以順序方式接通在工作時被連接到低端DC鏈路的三個開關元件而施加上的。
7.按照權利要求1或2的方法，其中測試向量是通過基本上同時接通在工作時被連接到高端DC鏈路的各開關元件而施加上的。
8.按照權利要求1或2的方法，其中測試向量是通過基本上同時接通在工作時被連接到高端DC鏈路的三個開關元件而施加上的。
9.按照權利要求1或2的方法，其中測試向量是通過基本上同時接通在工作時被連接到低端DC鏈路的開關元件而施加上的。
10.按照權利要求1或2的方法，其中測試向量是通過基本上同時接通在工作時被連接到低端DC鏈路的三個開關元件而施加上的。
11.按照前述權利要求的任一項的方法，其中同一個測試向量多次被施加上，以及其中在施加上所述測試向量期間，流入工作時被連接到重複導通的開關元件的DC鏈路的電流的幅度被測量相應的次數。
12.按照前述權利要求的任一項的方法，其中所生成的故障信號由測量在電動機控制器的DC鏈路總線之一中的電流的電流傳感裝置提供。
13.按照權利要求12的方法，其中電流傳感裝置提供流入工作時被連接到導通的開關元件的DC鏈路的電流的幅度。
14.按照前述權利要求的任一項的方法，其中有關接通和關斷開關元件、故障信號的處理、和電動機控制器的DC鏈路中電流幅度的測量的所有步驟由諸如DSP的電動機控制器單元所控制。
15.按照前述權利要求的任一項的方法，其中故障信號的生成是對電動機控制器的DC鏈路總線之一中的短路電流或過流的指示。
16.按照權利要求1-15的任一項的方法，其中故障信號的生成是對電動機控制器的至少一個開關元件上過壓的指示。
17.按照權利要求16的方法，其中提供去飽和保護電路，以用於檢測在電動機控制器的一個開關元件上的過壓。
18.按照權利要求1-14的任一項的方法，其中故障信號的生成是對從包含以下各項的組中選擇的故障的一個指示異常溫度、異常電壓、和異常電流。
19.按照前述權利要求的任一項的方法，還包括如果接地故障被確定，則永久關斷電動機控制器的步驟。
20.一種用於確定在工作中存在接地故障並從而對具有高端與低端DC鏈路和具有高端與低端開關元件的電動機控制器進行保護的方法，該高端與低端開關元件在工作時分別連接到高端與低端DC鏈路總線，電動機控制器還包括電動機控制器單元，用於通過生成施加到每個開關元件的PWM信號而控制何時接通和關斷開關元件，該方法還包括以下步驟-通過增加被施加到低端開關元件的至少一個PWM信號的工作周期而修改所生成的PWM信號，工作周期的增加具有的時間段是低端開關元件的切換周期的一部分，-生成和由此施加上一個000測試向量，以及-在低端開關元件被接通的同時，測量流過低端DC鏈路的電流的幅度，以便檢測接地故障，其中000測試向量以低於低端開關元件的切換頻率的速率被生成和施加上。
21.按照權利要求20的方法，還包括通過減小施加到低端開關元件的PWM信號的工作周期以便補償以前增加的工作周期從而修改所生成的PWM信號的步驟。
22.一種用於確定在工作中存在接地故障並從而對具有高端與低端DC鏈路和具有高端與低端開關元件的電動機控制器進行保護的方法，該高端與低端開關元件在工作時分別連接到高端與低端DC鏈路總線，該電動機控制器還包括電動機控制器單元，用於通過生成施加到每個開關元件的PWM信號而控制何時接通和關斷開關元件，該方法還包括以下步驟-通過增加被施加到高端開關元件的至少一個PWM信號的工作周期而修改所生成的PWM信號，工作周期的增加具有的時間段是高端開關元件的切換周期的一部分，-生成和由此施加上一個111測試向量，以及-在高端開關元件被接通的同時，測量流過高端DC鏈路的電流的幅度，以便檢測接地故障，其中111測試向量以低於高端開關元件的切換頻率的速率被生成和施加上。
23.按照權利要求22的方法，還包括通過減小被施加到高端開關元件的PWM信號的工作周期以便補償以前增加的工作周期從而修改所生成的PWM信號的步驟。
24.按照權利要求20-23的任一項的方法，其中所述方法與來自電動機控制器的基本輸出電壓同步地施加。
25.一種用於確定在工作中存在接地故障並從而保護電動機控制器的方法，該方法包括重複地應用按照權利要求20-24的任一項的方法的步驟。
26.按照權利要求20-25的任一項的方法，還包括執行按照權利要求1-19的任一項的方法的步驟。
27.一種電動機控制器，包括適合於執行按照前述權利要求的任一項的方法的裝置。
全文摘要
本發明涉及一種用於確定在工作中存在接地故障從而對具有高端與低端DC鏈路並具有高端與低端開關元件的電動機控制器進行保護的方法，該高端與低端開關元件在工作時分別連接到高端與低端DC鏈路總線，該方法包括以下步驟生成故障信號，響應於故障信號通過接通至少一個開關元件而生成至少一個測試向量，以及在該至少一個開關元件被接通的同時，測量流入在工作時被連接到導通的開關元件的DC鏈路的電流幅度，以便檢測接地故障。本發明還涉及到用於工作時確定接地故障的另外的方法。
文檔編號H02M7/5387GK101091296SQ200480044742
公開日2007年12月19日 申請日期2004年12月27日 優先權日2004年12月27日
發明者H·R·安德森 申請人:丹福斯驅動器公司