FI124174B - Maasulkuvirran mittaaminen - Google Patents
Maasulkuvirran mittaaminen Download PDFInfo
- Publication number
- FI124174B FI124174B FI20105479A FI20105479A FI124174B FI 124174 B FI124174 B FI 124174B FI 20105479 A FI20105479 A FI 20105479A FI 20105479 A FI20105479 A FI 20105479A FI 124174 B FI124174 B FI 124174B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- phase
- current
- measured
- phases
- memory
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 25
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/40—Testing power supplies
- G01R31/42—AC power supplies
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
- G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
- H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/5387—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
- H02M7/53871—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
- H02M7/53873—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with digital control
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/539—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
- H02M7/5395—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
MAASULKUVIRRAN MITTAAMINEN
Tekniikan ala 5 Tämän keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto maasulkuvir- ran mittaamiseksi kytkintyyppisillä tehopuolijohdekomponenteilla toteutettujen tehokonverttereiden lähtöpiirissä, erityisesti taajuusmuuttajalla syötetyssä moottorissa tai niitä yhdistävässä kaapelissa.
10 Ongelman kuvaus ja tunnettu tekniikka
Muodostetun lähtövirran mittaaminen kuuluu tunnetusti sähköenergiaa muokkaavien tehokonverttereiden, esimerkiksi taajuusmuuttajien, normaaleihin ominaisuuksiin. Virtatason tunnistaminen on edellytys lähtötehon säätä-15 miselle ja vikatilanteen, esim. oikosulun havaitsemiselle.
Tunnettu tapa virran mittaamiseksi on Hall-ilmiöön perustuvan vir-tamuuntimen käyttäminen, joka muunnin muodostaa mitatusta virtapiiristä gal-vaanisesti erotetun signaalin. Toinen tunnettu ja kustannuksiltaan Hall-muunninta edullisempi tapa on mitata päävirran kulkutiellä sijaitsevan shuntti-20 vastuksen yli vaikuttavaa jännitettä, joka on suoraan verrannollinen virtaan.
Yleensä tehokonverttereissa pyritään saamaan tieto kaikkien lähtö-tehoa syöttävien johtimien virroista. Esimerkiksi taajuusmuuttajat muodostavat normaalisti kolmivaiheisen lähtöjännitteen, joiden kaikkien kolmen vaiheen virta voidaan mitata kaikkiin vaiheisiin sijoitetuilla virtamuuntimilla. Toinen, esimer-25 kiksi patenttijulkaisusta US5309349 tunnetuksi tullut tapa on käyttää vain yhtä DC-välipiiriin sijoitettua virta-anturia, jolla saadaan näytteitä kaikkien kolmen lähtövaiheen virroista, ja joista näytteistä on mahdollista rekonstruoida lähtövir-^ rat tietyllä tarkkuudella.
C\J
i
CO
9 30 Eräs mahdollinen taajuusmuuttajalla syötetyn moottorikäytön vikati- c\j lanne, joka lähtövirran mittauksella pyritään havaitsemaan, on maasulku moot- torissa tai moottorikaapelissa. Silloin kun maasulku on pieni-impedanssinen,
CL
havaitseminen onkin yleensä mahdollista perustuen joko siihen, että vikatilan- teessä lähtövirtojen summa ei olekaan 0 kuten normaalisti tai siihen, että mitattu m ° 35 virtataso ylittää ennalta määrätyn ylivirtatason. Sen sijaan silloin, kun maasulku c\j tapahtuu huomattavan impedanssin kautta, esimerkiksi alkavan eristevian seu rauksena, havaitseminen on vaikeampaa. Tämä johtuu virta-antureiden normaalista epätarkkuudesta, joka voi olla esimerkiksi 3 %, ja jonka vuoksi on epä 2 varmaa merkitseekö tätä suuruusluokkaa oleva virtasumman poikkeaminen nollasta maasulkua vai ei.
Käyttämällä tarkempia virta-antureita epävarmuutta voi pienentää, mutta tämä merkitsee samalla kustannusten nousua, mikä ei kaupallisista syistä 5 aina ole mahdollista. Toisaalta suhteellisen pienikin maasulkuvirta voi aiheuttaa eristeen vuotokohdassa huomattavaa paikallista kuumenemista ja sitä kautta vaaratilanteita. Esimerkiksi 1000 A nimellisvirtaisella laitteella virranmittauksen 3 % epätarkkuuden vuoksi voi havaitsematta jäävä maasulkuvirta olla 60 A luokkaa, mikä voi helposti aiheuttaa jopa tulipalon.
10
Keksinnön yhteenveto Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan maasulkuvirran havaitsemiseksi uudenlainen menetelmä ja laitteisto, jolla voidaan tunnistaa 15 virta-anturille ominaista epätarkkuutta alhaisempi maasulkuvirtataso ja siten välttää edellä mainitut epäkohdat. Menetelmä sopii sekä kaikkia lähtövirtoja omilla mittausantureillaan mittaaville laitteille että yhdellä DC-virran mittausanturilla mittaaville laitteille. Keksinnön sovelluskohdetta kuvaavana esimerkkinä käytetään kaksitasoista ns. PWM (pulse width modulation) -taajuusmuuttajaa, 20 mutta muutkin samantyyppiset sovelluskohteet, jotka pohjautuvat kytkintyyppis-ten tehopuolijohdekomponenttien käyttämiseen, ovat mahdollisia (esim. kolmitasoinen ns. NPC-taajuusmuuttaja). Keksinnön tarkoitus saavutetaan menetelmällä, jolle on tunnusomaista se, mitä on sanottu itsenäisten patenttivaatimusten tunnusmerkkiosissa. Keksinnön muut edulliset suoritusmuodot ovat 25 epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteina.
Keksinnölle tunnusomainen pääperiaate on se, että menetelmässä ^ verrataan toisiinsa virranmittaustuloksia tai niiden summaa kahden vastakkai- o ^ sen kytkinasentokombinaation aikana. Mittaustulosten erotus, josta virta- co 9 30 anturien virhe periaatteessa eliminoituu, on suoraan verrannollinen maasulkuni virtaan.
g Keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukainen menetelmä so-
CL
veltuu laitteistoon, jossa lähtövirtoja mitataan yhdellä DC-välipiiriin sijoitetulla virta-anturilla. Menetelmässä virranmittauksen tulosta tarkastellaan lähtökytkin-° 35 ten ns. nollavektorien aikana. Nollavektoriksi kutsutaan lähtökytkinten tilaa, jol- c\j loin ne kaikki ovat samassa asennossa. Keksinnön mukaisesti positiivisen nol- lavektorin (111, kaikki vaihekytkimet yläasennossa) aikana mitattua virtaa verrataan negatiivisen nollavektorin (000, kaikki vaihekytkimet ala-asennossa) mitat 3 tuun virtaan. Jos mittaustulokset poikkeavat toisistaan, on se merkki maasulusta moottoripiirissä, ja mittaustulosten erotus on suoraan verrannollinen maasul-kuvirtaan.
5 Keksinnön muiden suoritusmuotojen mukaiset menetelmät soveltu vat laitteistoon, jossa kaikki lähtövirrat mitataan omilla virta-antureillaan, ja jossa normaalitilanteessa kaikkien virtojen summa on 0. Tällainen tilanne on tunnetusti esimerkiksi taajuusmuuttajalla syötetyssä moottoripiirissä. Keksinnön mukaisesti tällaisessa järjestelyssä tarkastellaan kaikkien virta-anturien mittaustu-10 losten summaa.
Keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisesti verrataan positiivisen nollavektorin aikana muodostettua virtasummaa negatiivisen nollavektorin aikana muodostettuun virtasummaan. Mittaustulosten eroavuus toisistaan merkitsee maasulkua vastaavasti kuin keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mu-15 kaisessa menetelmässäkin.
Keksinnön kolmannen suoritusmuodon mukaisesti virtasummia verrataan toisiinsa lähtökytkinten vastakkaisten aktiivisten vektorien aikana, esim. 100 ja 011. Kriteeri maasulun havaitsemiselle ja suuruudelle on tässäkin tapauksessa sama kuin keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon mukaisessa me-20 netelmässä. Tässä esimerkkitapauksessa aktiiviset vektorit ovat sellaiset, joissa U-vaihe on eri asennossa kuin kaksi muuta vaihetta, jolloin juuri U-vaiheessa esiintyvä maasulku aiheuttaa erisuuruisen mittaustuloksen kuin muissa vaiheissa esiintyvä maasulku. Tämä johtuu siitä, että U-vaihejohtimessa maasulkuvir-taa rajoittaa vain johtimen oma impedanssi, kun taas muiden vaihejohdinten 25 kautta kulkeva maasulkuvirta kohtaa lisäksi myös moottorin impedanssin. Tällä menetelmällä voidaan siis selvittää paitsi maasulun olemassaolo, myös se vai-hejohdin jossa se todennäköisimmin sijaitsee.
δ ™ Keksintö mahdollistaa hyvin pienenkin maasulkuvirran havaitsemi-
CO
9 30 sen virta-anturien tarkkuudesta riippumatta. Se ei vaadi mitään ylimääräistä cu laitteistoa, joten keksinnön avulla on mahdollista ilman lisäkustannuksia estää g alkavasta maasulusta mahdollisesti aiheutuvat ongelmia.
CL
G)
Piirustusten lyhyt kuvaus
LO
O 35 ° Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerk kien avulla viittaamalla oheisiin kuvioihin, joissa
Kuvio 1 esittää taajuusmuuttajakäytön pääpiiriä ja virta-antureita, 4
Kuvio 2 esittää välipiiristä mitatun virran periaatteellista muodostumista vaihekytkinten asennon mukaan,
Kuvio 3 esittää välipiiristä mitattua virtaa virhekomponentteineen, ja
Kuvio 4 esittää lähtövaiheista mitattuja virtoja ja niiden summaa.
5
Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus
Kuvio 1 esittää tunnettua kolmivaiheisen PWM-taajuusmuuttajan pääpiiriä, jonka syöttöverkkoon kytkeytyvät vaiheliitännät ovat Li - L3 ja lähtö-10 vaiheliitännät U, V, W, jotka on liitetty moottoriin M, jossa on vaihekohtaiset, tässä esimerkkitapauksessa tähteen kytketyt staattorikäämitykset Wu, Wv ja Ww- Syöttöverkon jännite tasasuunnataan diodisillalla REC, suodatetaan tasa-jännitevälipiirissä DC jännitteeksi Udc, ja vaihtosuunnataan kolmivaiheiseksi taajuudeltaan ja jännitetasoltaan halutuksi lähtöjännitteeksi vaihtosuuntaajassa 15 INU, joka koostuu ohjattavista tehopuolijohdekytkimistä (esim. IGBT) Vi - Ve sekä niiden rinnalle kytketyistä ns. nolladiodeista Dt - D6. Samaan vaiheeseen kuuluvat tehopuolijohdekytkimet ja nolladiodit muodostavat kolme ns. vaihekyt-kintä, jotka voivat kytkeä lähtöliittimet joko tasajännitevälipiirin positiiviseen (+) napaan tai negatiiviseen (-) napaan. Esimerkiksi kun Vi johtaa, U-vaihekytkin 20 on (+) asennossa (josta käytetään tunnusta 1) ja kun V4 johtaa, U-vaihekytkin on (-) asennossa (tunnus 0). Lähtöjännitteiden ns. vektoriesityksessä käytetään juuri näitä tunnusnumerolta kuvaamaan vaihekytkinten asentoja, esimerkiksi lähtöjännitevektori 100 tarkoittaa sitä, että U-vaihe on (+) asennossa Vi:n johtaessa ja V- ja W-vaiheet ovat (-) asennossa Vs:n ja Ve:n johtaessa. Taa-25 juusmuuttajan toimintaa ohjaa ohjausyksikkö CU, joka mm. määrittää käytettävät lähtöjännitevektoreiden hetkellisarvot ja ottaa vastaan virta-antureiden mittaustulokset. Taajuusmuuttajan moottorille syöttämää virtaa voidaan mitata ^ kuvion mukaisesti esimerkiksi yhdellä DC-välipiiriin sijoitetulla virta-anturilla (mit- ^ taussignaali ioc) tai kolmella lähtövaiheisiin sijoitetulla virta-anturilla (mittaussig-
CO
9 30 naalit iu, iv ja iw)· Virta-anturien mittaamien virtojen positiiviset suunnat, joita cu tässä keksinnön kuvauksessa käytetään, on merkitty anturien viereen merkityillä lä nuolenkärjillä.
CL
Kuvioon on merkitty myös eräs mahdollinen maasulun EF esiinty-^ miskohta, joka tässä esimerkissä tarkoittaa eristyksen vaurioitumisesta johtuvaa
LO
° 35 suoraa yhteyttä W-vaihejohtimesta maapotentiaaliin.
o
CVJ
Kuvio 2 sisältää periaatteellisen esityksen silitä kuinka DC-välipiiriin sijoitetun virta-anturin havaitsema virtasignaali iDc riippuu lähtöjännitevektorista, 5 eli vaihekytkinten U, V, W asennoista. Esimerkiksi ennen ajanhetkeä t-ι, jolloin kaikki vaiheet ovat ala-asennossa (vektori 000), virtasignaali ioc on 0. Hetkellä ti U-vaihekytkin kääntyy (+) asentoon (vektori 100), jolloin iDc-anturin mittaama virta on sama kuin iu, jonka arvo voi olla joko positiivinen tai negatiivinen ja joka 5 on kuvattu suorakaiteella. Edelleen, hetkellä Ϊ2 myös V-vaihekytkin kääntyy (+) asentoon (vektori 110), jolloin iDc:n mittaama virta on W-vaiheen virta käänteisenä eli -iw. Yksityiskohtainen selitys välipiirin virranmittauksen ioc ja lähtövirtojen iu, iv, iw yhteydestä toisiinsa eri vektorikombinaatioilla löytyy mm. patenttijulkaisusta US5309349.
10
Kuviosta 3 näkyy kuinka lähtövaiheen maasulku näkyy DC-välipiirin virran mittauksessa. Kuvioon merkittyjen ajanhetkien välillä lähtökytkinten oletetaan olevan samoissa asennoissa kuin vastaavien ajanhetkien välillä kuviossa 2. Aikavälillä t3 - t4, jolloin lähtöjännitevektori on asennossa 111, mitattu virta 15 on positiivinen (koska DC-välipiirin (+) navan potentiaali maahan nähden on positiivinen) ja sen arvo on ÄiDcp- Vastaavasti aikavälillä te -17, jolloin lähtöjännitevektori on 000, mitattu virta on negatiivinen Aidcn.
Yleisperiaate virta-anturin epätarkkuudelle on tunnetusti se, että se sisältää sekä skaalausvirheen ki että offset-virheen k2, jolloin anturin ilmoittama 20 mittaustulos im todellisesta virrasta ir on kaavan 1 mukainen: im = ki χ Ir + k2 ( 1 )
Taajuusmuuttajan syöttöjännitejärjestelmän ollessa symmetrinen ja 25 keskipisteestään maadoitettu, on todellinen maasulkuvirta iG myös symmetrinen, eli sen itseisarvo on sama sekä positiivisen että negatiivisen nollavektorin aikana. Keksinnön mukaisesti muodostetaan mittaustulosten AiDcp ja Aidcn ero-^ tus, josta offset-virhe k2 näinollen häviää, ja lopputulokseksi jää kaavan 2 mu- ^ kaisesti: i
CO
O 30 c\j dcp ~ Δίdcn = 2 x k1 x iG ( 2 )
X
cc
CL
Keksinnön mukainen maasulkuvirran mittaustulos on siis puolet mittaustulosten Aiocp ja Aidcn erotuksesta, ja ainoa siihen vaikuttava virhetekijä m o 35 on skaalausvirhe ki.
δ
(M
Keksinnön toisen ja kolmannen suoritusmuodon mukaisia mittauksia on esitetty kuviossa 4. Siinä ylimpänä on kuvattu vaihekytkinten U, V, W
6 asentoja, niiden alapuolella vastaavia vaihevirtojen iu, iv, iw hetkellisarvoja ja alimpana vaihevirtojen summan Σι hetkellisarvoja.
Keksinnön toisen suoritusmuodon mukaisesti lasketaan vaihevirtojen mittaustulosten summa positiivisen nollavektorin 111 aikana (Δίρο aikavälillä 5 t3 - t4) ja negatiivisen nollavektorin 000 aikana (AiNo aikavälillä t6 - ΐγ) ja lasketaan näin muodostettujen virtasummien erotus. Keksinnön ensimmäistä suoritusmuotoa vastaavasti virta-anturien offset-virheet eliminoituvat laskennan lopputuloksesta täysin, ja skaalausvirheen ollessa viritetty merkityksettömäksi saadaan lopputuloksena tarkka tulos todellisesta maasulkuvirrasta.
10 Keksinnön kolmannen suoritusmuodon mukaisesti lasketaan vaihe- virtojen mittaustulosten summat vastakkaisten aktiivivektorien aikana. Kuvion 4 esimerkissä aikavälillä ti -12 saadaan ensimmäinen mittaustulos ΔίΡι aktiivivek-torin 100 aikana, ja aikavälillä U - ts saadaan toinen mittaustulos Δϊνι vastakkaisen aktiivivektorin 011 aikana. Näiden mittaustulosten erotus on verrannollinen 15 todelliseen maasulkuvirtaan keksinnön muita suoritusmuotoja vastaavasti.
Tässä esimerkkitapauksessa aktiiviset vektorit ovat sellaiset, joissa U-vaihe on eri asennossa kuin kaksi muuta vaihetta, jolloin juuri U-vaiheessa esiintyvä maasulku aiheuttaa erisuuruisen mittaustuloksen kuin muissa vaiheissa esiintyvä maasulku. Tämä johtuu siitä, että U-vaihejohtimessa maasulkuvir-20 taa rajoittaa vain johtimen oma impedanssi, kun taas muiden vaihejohdinten kautta kulkeva maasulkuvirta kohtaa lisäksi myös moottorin vaihekäämien Wu, Wv tai Ww impedanssin. Tähän perustuen tällä keksinnön suoritusmuodolla voidaan siis selvittää paitsi maasulun olemassaolo, myös se vaihejohdin jossa se todennäköisimmin sijaitsee.
25
Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutus-muodot eivät rajoitu yksinomaan edellä esitettyihin esimerkkeihin, vaan ne voi-^ vat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.
(M
CO
cp r--
CNJ
X
DC
CL
σ> r-- 't
LO
O
δ C\1
Claims (10)
1. Menetelmä maasulkuvirran mittaamiseksi PWM-periaatteella toimivan, tasajännitteestä vaihtojännitettä muodostavan vaihtosuuntaajan (INU) 5 lähipiirissä, jonka vaihtosuuntaajan lähtövirtoja (iu, iv ja iw) mitataan, ja johon vaihtosuuntaajaan kuuluu ainakin kaksi tehopuolijohdekom-ponenteilla (Vi - V6, Di - ϋβ) toteutettua vaihekytkintä, jotka kytkevät omat läh-tövaiheensa ohjausyksikön ohjaamana tasajännitelähteen positiiviseen (+) na-10 paan ja negatiiviseen (-) napaan siten, että vaihekytkimet ovat toistuvasti sekä eri asennoissa että samoissa asennoissa, tunnettu siitä, että menetelmässä talletetaan muistiin virranmittausten tulokset kahden vastakkaisen kytkinasentokombinaation aikana, ja 15 maasulkuvirta lasketaan muodostamalla näiden mittaustulosten erotus.
2. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 20 vaihtosuuntaajan lähtövirtaa mitataan DC-välipiiriin sijoitetun virta- anturin avulla, ja maasulkuvirran laskemiseksi tarvittavat virran mittaustulokset talletetaan muistiin silloin, kun kaikki lähtövaiheet ovat (+) asennossa ja silloin, kun kaikki lähtövaiheet ovat (-) asennossa. 25
3. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ? vaihtosuuntaajan lähtövirtaa mitataan jokaisesta lähtövaiheesta ™ omilla virta-antureillaan, ja CO 9 30 vaihekohtaiset virran mittaustulokset lasketaan yhteen, ja cu virran mittaustulokset talletetaan kaikista vaiheista muistiin silloin, g kun kaikki lähtövaiheet ovat (+) asennossa ja silloin, kun kaikki lähtövaiheet Q_ ovat (-) asennossa. o v ' ln 9 35
4. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, ^ tunnettu siitä, että vaihtosuuntaajan lähtövirtaa mitataan jokaisesta lähtövaiheesta omilla virta-antureillaan, ja vaihekohtaiset virranmittaustulokset lasketaan yhteen, ja virran mittaustulokset talletetaan kaikista vaiheista muistiin silloin, kun yksi lähtövaihe on (+) asennossa ja muut lähtövaiheet (-) asennossa, ja silloin, kun sama lähtövaihe on (-) asennossa ja muut lähtövaiheet (+) asennos-5 sa.
5. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että maasulkuvirran arvoksi lasketaan puolet vastakkaisten kytkinasen-10 tokombinaatioiden aikana muistiin talletettujen mittaustulosten (AiDcp ja Aidon, Alpoja Aino, AiPi ja AiNi) erotuksesta.
6. Laitteisto maasulkuvirran mittaamiseksi PVVM-periaatteella toimivan, tasajännitteestä vaihtojännitettä muodostavan vaihtosuuntaajan (INU) läh- 15 töpiirissä, jossa laitteistossa on välineet vaihtosuuntaajan lähtövirtojen (iu, iv ja iw) mittaamiseksi, ja johon vaihtosuuntaajaan kuuluu ainakin kaksi tehopuolijohdekom-ponenteilla (Vi - V6, Di - ϋβ) toteutettua vaihekytkintä, jotka kytkevät omat läh-20 tövaiheensa ohjausyksikön ohjaamana tasajännitelähteen positiiviseen (+) napaan ja negatiiviseen (-) napaan siten, että vaihekytkimet ovat toistuvasti sekä eri asennoissa että samoissa asennoissa, tunnettu siitä, että laitteisto on sovitettu tallettamaan muistiin virranmittausten tulokset kahden vastakkaisen 25 kytkinasentokombinaation aikana, ja laskemaan maasulkuvirtaa muodostamalla näiden mittaustulosten erotuksen. δ
™ 7. Vaatimuksen 6 mukainen laitteisto, CO o 30 tunnettu siitä, että cu vaihtosuuntaajan lähtövirtoja mitataan DC-välipiiriin sijoitetun virtain anturin avulla, ja CL laitteistossa on muisti, jolloin maasulkuvirran laskemiseksi tarvitta- vat virranmittaustulokset talletetaan muistiin silloin, kun kaikki lähtövaiheet ovat m ° 35 (+) asennossa ja silloin, kun kaikki lähtövaiheet ovat (-) asennossa, δ CVJ
8. Vaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että vaihtosuuntaajan lähtövirtoja mitataan jokaisesta lähtövaiheesta omilla virta-antureillaan, ja laitteistossa on välineet vaihekohtaisten virranmittaustulosten laskemiseksi yhteen, ja 5 laitteistossa on muisti, jolloin virran mittaustulokset talletetaan kai kista vaiheista muistiin silloin, kun kaikki lähtövaiheet ovat (+) asennossa ja silloin, kun kaikki lähtövaiheet ovat (-) asennossa.
9. Vaatimuksen 6 mukainen laitteisto, 10. u n n e tt u siitä, että vaihtosuuntaajan lähtövirtoja mitataan jokaisesta lähtövaiheesta omilla virta-antureillaan, ja laitteistossa on välineet vaihekohtaisten virranmittaustulosten laskemiseksi yhteen, ja 15 laitteistossa on muisti, jolloin virran mittaustulokset talletetaan kai kista vaiheista muistiin silloin, kun yksi lähtövaihe on (+) asennossa ja muut lähtövaiheet (-) asennossa, ja silloin, kun sama lähtövaihe on (-) asennossa ja muut lähtövaiheet (+) asennossa.
10. Jonkin edellisen vaatimuksen 6-9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto on sovitettu laskemaan maasulku-virran arvon siten, että se on puolet vastakkaisten kytkinasentokombinaatioiden aikana muistiin talletettujen mittaustulosten (ÄiDcp ja Δϊ0ον, Δϊρο ja Δϊνο, Δϊρι ja Δϊνι) erotuksesta. 25 't δ CvJ co cp CvJ X X Q. o LO o δ CvJ
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20105479A FI124174B (fi) | 2010-05-03 | 2010-05-03 | Maasulkuvirran mittaaminen |
| EP11162364.1A EP2385384B1 (en) | 2010-05-03 | 2011-04-14 | The measuring of earth fault current |
| US13/088,979 US8645087B2 (en) | 2010-05-03 | 2011-04-18 | Measuring of earth fault current |
| CN2011101162090A CN102288801A (zh) | 2010-05-03 | 2011-05-03 | 接地故障电流的测量 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20105479 | 2010-05-03 | ||
| FI20105479A FI124174B (fi) | 2010-05-03 | 2010-05-03 | Maasulkuvirran mittaaminen |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20105479A0 FI20105479A0 (fi) | 2010-05-03 |
| FI20105479A FI20105479A (fi) | 2011-11-04 |
| FI124174B true FI124174B (fi) | 2014-04-15 |
Family
ID=42234264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20105479A FI124174B (fi) | 2010-05-03 | 2010-05-03 | Maasulkuvirran mittaaminen |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8645087B2 (fi) |
| EP (1) | EP2385384B1 (fi) |
| CN (1) | CN102288801A (fi) |
| FI (1) | FI124174B (fi) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2309282B1 (de) * | 2009-08-11 | 2019-12-11 | Diehl AKO Stiftung & Co. KG | Verfahren zur Fehlererkennung bei der Ansteuerung eines Drehfeldmotors |
| EP2568560B1 (de) * | 2011-09-07 | 2014-12-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Frequenzumrichter sowie Verfahren zum Erkennen und Blockieren eines Fehlerstroms in einem Frequenzumrichter |
| WO2014079775A1 (de) * | 2012-11-21 | 2014-05-30 | Sma Solar Technology Ag | Isolationsmessverfahren für trafolose wechselrichter |
| US9595889B2 (en) * | 2013-02-15 | 2017-03-14 | Eaton Corporation | System and method for single-phase and three-phase current determination in power converters and inverters |
| CN105144565B (zh) * | 2013-02-20 | 2017-12-29 | Trw有限公司 | 电机控制电路和监视电机的方法 |
| TWI539169B (zh) * | 2014-04-08 | 2016-06-21 | Univ Kao Yuan | High Sensitivity Non - grounded DC Power Supply Insulation Resistance Detection Method and Its Circuit |
| JP6302727B2 (ja) | 2014-04-10 | 2018-03-28 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電動モータの制御装置 |
| US10116351B2 (en) * | 2015-01-20 | 2018-10-30 | Semiconductor Components Industries, Llc | Pollution detection circuit for data lines and method thereof |
| CN104635086A (zh) * | 2015-02-06 | 2015-05-20 | 海盐凌云威电子有限公司 | 一种电网线路故障指示器控制电路 |
| JP6673124B2 (ja) * | 2016-09-29 | 2020-03-25 | ブラザー工業株式会社 | モータ駆動装置、コンピュータプログラム及びモータ駆動装置の動作方法 |
| TWI648546B (zh) | 2016-11-25 | 2019-01-21 | 財團法人工業技術研究院 | 用於功率模組的診斷電路與方法 |
| JP2018148693A (ja) * | 2017-03-06 | 2018-09-20 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電動モータの駆動制御装置 |
| CN109188177B (zh) * | 2018-10-01 | 2023-12-19 | 江苏国传电气有限公司 | 一种大功率npc三电平逆变器短路电流在线检测系统 |
| CN112154332B (zh) * | 2019-04-10 | 2024-03-08 | 丹佛斯电力电子有限公司 | 用于检测电转换器的输出处的低阻抗状况的方法、控制单元、计算机程序产品和电转换器 |
| KR102138360B1 (ko) | 2019-04-11 | 2020-07-27 | 엘에스일렉트릭(주) | 출력지락 검출이 가능한 인버터 시스템과 이를 이용한 출력지락 검출 방법 |
| CN114257109B (zh) * | 2021-12-21 | 2023-07-14 | 郑州轻工业大学 | 一种npc变换器电流传感器故障模型预测控制方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04210779A (ja) * | 1990-12-14 | 1992-07-31 | Mitsubishi Electric Corp | インバータ装置の地絡検出器及び地絡検出方法 |
| US5309349A (en) | 1992-09-22 | 1994-05-03 | Industrial Technology Research Institute | Current detection method for DC to three-phase converters using a single DC sensor |
| DK172562B1 (da) * | 1995-10-06 | 1999-01-18 | Danfoss As | Fremgangsmåde ved måling af fejlstrømme i en vekselretter, samt vekselretter med styrede halvlederswitche |
| US5768079A (en) * | 1996-09-25 | 1998-06-16 | Cooper Industries, Inc. | Adaptive ground and phase fault detection for a power distribution system |
| US6735537B2 (en) * | 2002-03-15 | 2004-05-11 | Motorola, Inc. | Procedure for measuring the current in each phase of a three-phase device via single current sensor |
| KR100566437B1 (ko) * | 2003-11-11 | 2006-03-31 | 엘에스산전 주식회사 | 위상천이를 이용한 인버터 고장 검출 장치 및 방법 |
| FI119212B (fi) * | 2006-12-14 | 2008-08-29 | Abb Oy | Taajuusmuuttajan maasulkusuojaus |
| DE102008001025A1 (de) | 2008-04-07 | 2009-10-08 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Strommessung in Phasenleitungen |
-
2010
- 2010-05-03 FI FI20105479A patent/FI124174B/fi not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-04-14 EP EP11162364.1A patent/EP2385384B1/en not_active Not-in-force
- 2011-04-18 US US13/088,979 patent/US8645087B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-05-03 CN CN2011101162090A patent/CN102288801A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2385384A1 (en) | 2011-11-09 |
| FI20105479A (fi) | 2011-11-04 |
| EP2385384B1 (en) | 2018-08-22 |
| FI20105479A0 (fi) | 2010-05-03 |
| CN102288801A (zh) | 2011-12-21 |
| US20110270545A1 (en) | 2011-11-03 |
| US8645087B2 (en) | 2014-02-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI124174B (fi) | Maasulkuvirran mittaaminen | |
| USRE44455E1 (en) | Measuring array | |
| US8649130B2 (en) | Motor driving apparatus having fault diagnostic function | |
| US8022658B2 (en) | Motor control system including electrical insulation deterioration detecting system | |
| EP2682769B1 (en) | Apparatus for diagnosing DC link capacitor of inverter | |
| US6320731B1 (en) | Fault tolerant motor drive arrangement with independent phase connections and monitoring system | |
| US8924170B2 (en) | Method and system for detecting a failed rectifier in an AC/DC converter | |
| CN102439463B (zh) | 布线测试设备 | |
| US10585134B2 (en) | Method and system for locating ground faults in a network of drives | |
| CN103392067B (zh) | 风力涡轮机故障检测电路和方法 | |
| US20180294751A1 (en) | Apparatus, system and method of fault diagnosis for permanent magnet motor | |
| WO2020026755A1 (ja) | 電力変換装置及び地絡箇所診断方法 | |
| CN104297570A (zh) | 用于监测电力电路的方法和设备 | |
| US20140016235A1 (en) | Inrush current suppression apparatus | |
| CN110546881A (zh) | 用于电气系统中的故障检测的负序电压的分段估计 | |
| TW201807425A (zh) | 馬達控制裝置 | |
| CN104682721B (zh) | 用于控制逆变器的设备和方法 | |
| EP1482316A2 (en) | Current measurement in electrical machines | |
| JP3585804B2 (ja) | 方向判別方法 | |
| RU2606204C2 (ru) | Распознавание направления неисправности в сетях энергоснабжения среднего напряжения | |
| JP2001352663A (ja) | 低圧接地電路の漏電検出保護方法と装置 | |
| CN105940312A (zh) | 求出负载的供电电压的方法和负载 | |
| US12132384B2 (en) | Current measuring circuit for a converter, converter circuit and converter | |
| US20240142501A1 (en) | Fault Detection for a Flying Capacitor Converter | |
| JP2011196810A (ja) | 直流回路の漏電検出システムおよび方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 124174 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |
|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: VACON OY |
|
| MM | Patent lapsed |