[发明专利]具有电流传感器的扼流器

说明书

技术领域

发明一般地涉及感测马达驱动器中的接地故障。具体地，本发明涉及一种用于感测接地故障的集成共模扼流器。

背景技术

马达驱动器通常包括：用于将引入的AC电力转换为DC电力的转换器电路，以及用于将DC电力转换为受控频率的AC电力输出的逆变器电路。可以感测AC电力的三个相的输出电流，以进行马达控制和保护。例如，可以通过将所有三个测量到的相电流相加来确定接地电流。当三相电流之和超过阈值(例如，马达驱动器的额定电流的20％)时，可以认为发生了马达驱动器的接地故障。通常，基于固件的接地故障检测对三相电流的和进行采样，对结果进行滤波，并在超过阈值时生成警报。阈值可以能够被调整为低水平，但该接地故障检测方法仍然对噪声和反馈准确度有些敏感。此外，在不稳固地接地的AC电力系统上，接地故障电流可能通常很低(例如，低于10安培)，因此，马达驱动器在或许应该出故障时可能没出故障。这样，基于固件的接地故障警报方法不能可靠地检测马达驱动器的接地故障。因此，需要对马达驱动器的低水平的接地故障电流进行更可靠的检测。

发明内容

本发明一般地涉及用于检测马达驱动器系统中的接地故障(即，线路接地故障)的系统和方法。具体地，这里说明的实施例包括马达驱动器系统的共模扼流器，共模扼流器的芯周围缠绕着附加(即，副)匝(turn)。这些副匝是除缠绕共模扼流器的芯的多组主匝之外、且与该多组主匝分开的匝，每一组主匝与共模扼流器直接耦合到的AC电力的相相对应。副匝与负载电阻器串联地端接(terminate)。可以通过监视跨负载电阻器的电压来检测接地故障。更具体地，这里描述的实施例包括控制器，控制器包括这样的程序指令：该程序指令用于接收指示跨负载电阻器的电压的信号，并且用于监视跨负载电阻器的电压，以确定马达驱动器系统中何时发生接地故障。

附图说明

当参考附图阅读下面详细的说明时，将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点，在所有附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：

图1是马达驱动器系统的说明性实施例的图解表示；

图2A和图2B是图1的马达驱动器系统的共模扼流器的说明性实施例的侧视图；

图3是具有与负载电阻器端接的附加匝的图2A和图2B的共模扼流器的说明性实施例的侧视图；

图4是马达驱动器系统的图3的共模扼流器的AC电力的三个相的相应三组主匝、附加(副)匝以及负载电阻器的电路图；以及

图5是跨负载电阻器的电压随时间变化的说明性图表。

具体实施方式

现在转到附图，图1表示根据本公开各方面的马达驱动器系统10。马达驱动器系统10被配置为耦合到由附图标记12指示的AC电源(诸如电网)，并将经调节的电力传递给马达14或任何其它合适的负载。控制器16被耦合到马达驱动器系统10的电路，并被配置为如下面更充分说明地控制该电路的操作。在当前考虑的实施例中，控制器16可以被容纳在驱动器中，或容纳在单独的外壳中。提供适当的线缆(例如，光纤线缆)，以在控制器16和各个驱动器的电路之间传输控制信号和反馈信号。在图1中所示的实施例中，电力滤波电路18可以被设置在马达驱动器的上游。这种电路可以包括：电感器、电容器、断路器、熔断器等，这些是一般设计和应用中惯用的。

马达驱动器系统10还可以包括将来自AC电源12的三相AC电力转换为DC电力的转换器电路20，该DC电力被施加到DC总线22。转换器电路20可以是无源的或有源的。即，在当前考虑的实施例中，非切换电路单独被用来限定将引入的AC电力转换为施加到DC总线22的DC电力的全波整流器。在其它实施例中，转换器电路20可以是有源的，包括在导电和非导电状态之间切换以控制施加到DC总线22的DC电力的特性的受控电力电子开关。另外，可以设置对沿DC总线22传送的DC电力进行调节的总线滤波电路24。这种滤波电路例如可以包括电容器、电感器(例如扼流器)、制动电阻器等。

马达驱动器系统10还包括逆变器电路26。如本领域技术人员将会了解的，这种电路通常包括诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)和二极管的电力电子开关组，其被布置以允许将来自DC总线22的DC电力转换为受控频率的AC输出波形。从而，逆变器生成可以被施加到输出滤波电路28的三相受控频率输出，输出滤波电路28可以包括耦合各相之间的输出电力的磁部件。