[发明专利]检测电机的定子绕组端部接地的电路与方法

说明书

本发明公开了检测电机的定子绕组端部接地的电路与方法，接地检测电路包括高压变频器三相输出端和输出中性点与机壳之间的串联电阻，分别检测三相输出电压和中线电压；高压变频器各相输出电压中除基波分量外，还具有幅值、相位相同的三次谐波分量。电机定子接地检测步骤包括：采集高压变频器的三相输出电压信号和中线电压信号；计算三相输出电压信号中的基波分量幅值和中线电压的三次谐波分量幅值；计算三相输出电压的基波不平衡度；将基波不平衡度和设定的基波不平衡度门限比较以判断电机定子绕组输入端是否接地；将中线电压的三次谐波分量幅值和设定的三次谐波幅值门限比较以判断电机定子绕组中性点是否接地。借助上述电路和方法，能够实现电机定子绕组的接地检测，对电机绕组绝缘破坏进行早期预警。

技术领域

本发明涉及电机调速与电机保护技术，尤其涉及由级联型高压变频器实现电机定子绕组端部接地的检测方法与电路。

背景技术

随着对节能降耗的日益重视，作为耗电最多的设备，越来越多的电动机采用了变频器进行调速，以实现生产设备的经济运行。但变频器的输出是脉冲宽度调制(PWM)电压，输出电压变化率很高，容易导致电机绝缘失效，对于高压电机尤其如此。为了消除上述不利影响，变频器需要经过输出滤波器才能驱动普通的交流电动机。

Peter W.Hammond在1995年提出了级联型高压变频器，可通过低压电力变换技术实现高压电力变换，并已经成为高压变频器的主流技术，输出电压电平数多，不再需要输出滤波器。但输出电压变化率仍然较高，电机的绝缘破坏问题仍然存在，有必要对电机定子绕组(主要是绕组输入端和绕组中性点)的接地状况进行检测，以对电机绕组的绝缘破坏早期诊断，以避免造成严重生产损失。

在级联型高压变频器中，每相都由多个功率单元串联组成，每个功率单元事实上都是一个独立的单相变频器，在这种情况下，传统的中低压变频器中的电机绕组接地检测方法已无法适用。

针对这种情况，实用新型CN2727751Y公开了一种中高压变频器输出接地检测电路(附图1)，通过电阻分压网络分别检测高压变频器的三相输出电压。在正常情况下三相电压之和为零，电阻Rr不通过电流；当电机定子绕组某输入端接地时，三相电压之和不再为零，从而有电流通过电阻Rr，该电流达到一定幅度时即可判断电机的输入端接地。这种方法虽然可用于级联型高压变频器的电机定子绕组输入端的接地检测，但对于电机定子绕组的中性点接地却无能为力；另外，由于Rr流过的电流是通过测量其两端电压获得的，信号中存在很强的干扰噪音，根据噪音，根据电压幅值判断接地状况准确性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供检测电机的定子绕组端部接地的电路与方法。借助该方法与电路，可以对电机定子绕组的输入端接地和中性点接地同时进行准确检测与诊断。

为达到上述目的，本发明的第一技术方案为级联型高压变频器对于电机定子绕组接地进行检测的电路，检测电机的定子绕组端部接地的电路，包括高压变频器的三相输出端与机壳之间的串联电阻和高压变频器的输出中性点与机壳之间的串联电阻，其特征在于，

三相输出端与机壳之间的串联电阻中的对应位置的电阻阻值相等；各三相输出端与机壳之间串联的电阻公共端分别作为输出三相电压的检测端，与机壳之间的电压作为高压变频器的输出电压信号送至高压变频器的控制器；

输出中性点与机壳之间通过串联的电阻公共端与机壳之间的电压作为变频器中线电压信号送至高压变频器的控制器；高压变频器的各相输出电压中除基波分量外，还具有幅值、相位都相同的三次谐波分量。

第二技术方案基于第一技术方案，其特征在于，各组串联电阻中，电阻公共端与机壳之间的阻值低于电阻公共端与另一端之间的阻值。

第三技术方案，基于第一技术方案，其特征在于，输出中性点与机壳之间的串联电阻总阻值低于各三相输出端与机壳之间的串联电阻的总阻值。

第四技术方案为检测电机的定子绕组端部接地的方法，其特征在于包括以下步骤：