三相逆變器輸出缺相檢測方法、裝置及三相逆變器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三相逆變器輸出缺相檢測方法、裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)的現(xiàn)代化進(jìn)程持續(xù)發(fā)展，越來越多的電力電子產(chǎn)品已應(yīng)用到人們的日常 生產(chǎn)生活中，逆變器是電力電子產(chǎn)業(yè)中的一個(gè)重要應(yīng)用，它的主要作用是將直流電轉(zhuǎn)換成 交流電，現(xiàn)在廣泛使用的變頻電源、逆變電源都是它的應(yīng)用。以將直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電 為例(三相三線制），岸電電源、UPS等都是這種功能的應(yīng)用，這種電源的特點(diǎn)是其輸出特性 為一個(gè)電壓源且無 N線輸出，電源所帶負(fù)載可以是平衡負(fù)載也可以是不平衡負(fù)載，在使用中 由于電源與負(fù)載之間的連接出現(xiàn)異常會(huì)導(dǎo)致某一相輸出缺失現(xiàn)象，即所謂輸出缺相故障， 缺相會(huì)導(dǎo)致負(fù)載設(shè)備輸入電壓出現(xiàn)異常，輕則停止工作，嚴(yán)重可能導(dǎo)致設(shè)備損壞，所以一般 電源都會(huì)帶有輸出缺相保護(hù)功能以在這種情況下保護(hù)負(fù)載設(shè)備安全。
[0003] 判斷缺相故障有很多方法，一般人們可以通過使用電流傳感器檢測輸出側(cè)三相電 流來判斷是否發(fā)生了輸出缺相，如圖1所示，當(dāng)檢測到某相輸出電流小于一閾值時(shí)，就認(rèn)為 該相發(fā)生了輸出缺相，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)或其他控制策略，但是該方法存在一個(gè)問題，那就是閾 值的選擇，如果負(fù)載是固定的，當(dāng)某相負(fù)載變小時(shí)，該相對(duì)應(yīng)輸出電流也變小，此時(shí)如果閾 值過高就會(huì)發(fā)生誤判情況，而如果閾值過低，由于采樣誤差的存在，亦有可能出現(xiàn)發(fā)生缺相 而不保護(hù)；另一種方法是在負(fù)載端用電壓傳感器分別采樣三相線電壓，如圖2所示，通過判 斷線電壓大小可以準(zhǔn)確的判斷是否出現(xiàn)了缺相故障，這種方法需要采樣三路線電壓，并且 需要控制芯片計(jì)算處理或復(fù)雜硬件電路判斷才能實(shí)現(xiàn)，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種三相逆變器輸出缺 相檢測方法，具有更高的檢測準(zhǔn)確度，同時(shí)電路簡單、實(shí)現(xiàn)成本低。
[0005] 本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：
[0006] 三相逆變器輸出缺相檢測方法，在三相逆變器輸出端星形連接三個(gè)具有相同阻抗 的負(fù)載，作為第一平衡負(fù)載;在負(fù)載輸入端星形連接三個(gè)具有相同阻抗的負(fù)載，作為第二平 衡負(fù)載;通過檢測第一平衡負(fù)載中點(diǎn)與第二平衡負(fù)載中點(diǎn)之間的電壓信號(hào)判斷所述三相逆 變器輸出是否缺相。
[0007] 三相逆變器輸出缺相檢測裝置，包括：
[0008] 第一平衡負(fù)載，由與三相逆變器輸出端星形連接的三個(gè)具有相同阻抗的負(fù)載構(gòu) 成；
[0009] 第二平衡負(fù)載，由與負(fù)載輸入端星形連接的三個(gè)具有相同阻抗的負(fù)載構(gòu)成；
[0010] 信號(hào)檢測單元，用于對(duì)第一平衡負(fù)載中點(diǎn)與第二平衡負(fù)載中點(diǎn)之間的電壓信號(hào)進(jìn) 行檢測。
[0011] 根據(jù)相同的發(fā)明思路還可以得到以下技術(shù)方案：
[0012] -種三相逆變器，包括逆變單元、控制單元，以及用于將逆變單元與負(fù)載單元連接 的連接單元和用于對(duì)三相逆變器輸出缺相進(jìn)行檢測的缺相檢測單元，所述缺相檢測單元包 括：
[0013] 第一平衡負(fù)載，由與連接單元靠逆變單元一側(cè)星形連接的三個(gè)具有相同阻抗的負(fù) 載構(gòu)成；
[0014] 第二平衡負(fù)載，由與連接單元靠負(fù)載單元一側(cè)星形連接的三個(gè)具有相同阻抗的負(fù) 載構(gòu)成；
[0015] 信號(hào)檢測單元，用于對(duì)第一平衡負(fù)載中點(diǎn)與第二平衡負(fù)載中點(diǎn)之間的電壓信號(hào)進(jìn) 行檢測，其信號(hào)輸出端與控制單元連接。
[0016] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0017] 本發(fā)明通過在輸出側(cè)和負(fù)載側(cè)人為制造中點(diǎn)，當(dāng)輸出側(cè)和負(fù)載側(cè)間的連接出現(xiàn)斷 線或其它問題而導(dǎo)致缺相時(shí)，兩處平衡負(fù)載中點(diǎn)電位會(huì)出現(xiàn)很大的變化，通過檢測兩個(gè)中 點(diǎn)之間的電壓信號(hào)的方法來判斷是否發(fā)生了缺相故障，這種方法的實(shí)現(xiàn)不需要輸出傳感 器，電路簡單、實(shí)現(xiàn)成本低，并且其不受負(fù)載大小的影響，缺相的判定準(zhǔn)確度高，不易誤報(bào)， 能夠保護(hù)兩組平衡負(fù)載接線點(diǎn)之間的連接電路。
【附圖說明】
[0018]圖1為一種現(xiàn)有缺相檢測方案的原理不意圖；
[0019]圖2為另一種現(xiàn)有缺相檢測方案的原理不意圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明的原理不意圖；
[0021] 圖4為出現(xiàn)缺相故障時(shí)兩個(gè)中點(diǎn)間的電壓波形圖；
[0022] 圖5為【具體實(shí)施方式】中所采用信號(hào)檢測單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明：
[0024]圖3顯示了本發(fā)明的基本原理。如圖3所示，逆變單元輸出的A、B、C三相交流電經(jīng)由 連接單元輸出至負(fù)載單元，控制單元對(duì)逆變單元進(jìn)行控制。所述連接單元可以是開關(guān)、線 纜、接觸器等。如圖3所示，逆變單元與連接單元之間的三相線接有星形連接的三個(gè)負(fù)載Z1、 22、23，其中點(diǎn)為價(jià)；負(fù)載單元與連接單元之間的三相線接有星形連接的三個(gè)負(fù)載24、25、 Z6，其中點(diǎn)為N2。負(fù)載Zl、Z2、Z3的阻抗相同，共同構(gòu)成一個(gè)平衡負(fù)載；負(fù)載Z4、Z5、Z6的阻抗 相同，共同構(gòu)成另一個(gè)平衡負(fù)載。兩個(gè)平衡負(fù)載中點(diǎn)N1、N2與檢測單元相連，檢測單元對(duì)N1、 N2之間的電壓信號(hào)進(jìn)行檢測并將檢測結(jié)果輸出至控制單元，控制單元接收檢測單元送來的 輸出信號(hào)判斷是否發(fā)生了缺相，并根據(jù)需要對(duì)逆變單元進(jìn)行停止工作等控制，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。負(fù) 載21、22、23、24、25、26可以是電阻、電容或其他負(fù)載。
[0025]為了便于公眾理解，下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的原理進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0026]如圖3所示，平衡負(fù)載Z1、Z2、Z3采用星形連接方式連接于逆變單元與連接單元之 間，平衡負(fù)載Z1、Z2、Z3的阻抗Zl = Z2 = Z3 = Zm。平衡負(fù)載Z4、Z5、Z6采用星形連接方式連接 于連接單元與負(fù)載單元之間，平衡負(fù)載Z4、Z5、Z6的阻抗Z4 = Z5 = Z6 = Zn。
[0027]當(dāng)連接單元正常工作時(shí)，以N1為電壓參考點(diǎn)，UN1 = 0V，由于逆變單元為電壓源，輸 出為幅值相等，相位相差120°的三相交流電壓，設(shè)Uani = Ua，N2 = Umsin ω t，Ubni = Ub，N2 = Umsin (c〇t-120°)，UcNi = Uc'N2 = Umsin( c〇t+120°)，工作頻率為f，那么由于Z1、Z2、Z3為平衡負(fù)載， Z4、Z5、Z6也為平衡負(fù)載，此時(shí)UN2 = 0V，平衡負(fù)載中點(diǎn)N1與N2兩點(diǎn)之間的電壓UN1N2 = 0V。 [0028]當(dāng)連接單元出現(xiàn)故障，導(dǎo)致A、B、C三相有其中一相連接斷開，未連接到負(fù)載單元 時(shí)，以故障相為A相為例，此時(shí)：
[0029]
[0030]
[0031]
[0032] 此時(shí)電壓UN1N2波形如圖4所示，即當(dāng)A相發(fā)生缺相故障時(shí)，平衡負(fù)載中點(diǎn)N1、N2之間 電壓Unin2會(huì)由0V變?yōu)橐粋€(gè)幅值是相電壓一半，相位與UAN1相差180°的正弦電壓。
[0033] 根據(jù)上述原理，通過對(duì)電壓UN1N2進(jìn)行檢測即可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的缺相判斷。例如，可以直 接通過示波器所顯示的電壓UN1N2波形來判斷，或者通過檢測UN1N2與逆變單元三相間的相差 來判斷。但顯然上述方案的電路過于復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)成本過高。為了簡化電路、降低成本，本發(fā)明 優(yōu)選通過檢測UN1N2的電壓幅值或電壓有效值是否大于預(yù)設(shè)電壓閾值判斷所述三相逆變器 輸出是否缺相。本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際情況選取電壓閾值，最簡單的選取方法是直接 以相電壓幅值或有效值的四分之一作為判斷電壓幅值或電壓有效值的電壓閾值，也可以根 據(jù)逆變單元的輸出波動(dòng)范圍和/或檢測單元的檢測誤差選擇合適閾值。
[0034]電壓信號(hào)的檢測是本領(lǐng)域成熟技術(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需求靈活構(gòu)建相 應(yīng)的信號(hào)檢測單元。圖5顯示了信號(hào)檢測單元的一個(gè)優(yōu)選結(jié)構(gòu)，其包括順次連接的差分取樣 電路、比較電路;利用差分取樣電路對(duì)平衡負(fù)載中點(diǎn)N1、N2進(jìn)行取樣濾波，并通過比較電路 進(jìn)行比較得到輸出信號(hào)，控制單元根據(jù)比較電路的輸出信號(hào)進(jìn)行缺相故障的識(shí)別判斷，從 而對(duì)逆變單元進(jìn)行控制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 三相逆變器輸出缺相檢測方法，其特征在于，在三相逆變器輸出端星形連接三個(gè)具 有相同阻抗的負(fù)載，作為第一平衡負(fù)載;在負(fù)載輸入端星形連接三個(gè)具有相同阻抗的負(fù)載， 作為第二平衡負(fù)載;通過檢測第一平衡負(fù)載中點(diǎn)與第二平衡負(fù)載中點(diǎn)之間的電壓信號(hào)判斷 所述三相逆變器輸出是否缺相。2. 如權(quán)利要求1所述缺相檢測方法，其特征在于，所述通過檢測第一平衡負(fù)載中點(diǎn)與第 二平衡負(fù)載中點(diǎn)之間的電壓信號(hào)判斷所述三相逆變器輸出是否缺相，具體為:通過檢測第 一平衡負(fù)載中點(diǎn)與第二平衡負(fù)載中點(diǎn)之間的電壓幅值或電壓有效值是否大于預(yù)設(shè)電壓閾 值判斷所述三相逆變器輸出是否缺相。3. 三相逆變器輸出缺相檢測裝置，其特征在于，包括： 第一平衡負(fù)載，由與三相逆變器輸出端星形連接的三個(gè)具有相同阻抗的負(fù)載構(gòu)成； 第二平衡負(fù)載，由與負(fù)載輸入端星形連接的三個(gè)具有相同阻抗的負(fù)載構(gòu)成； 信號(hào)檢測單元，用于對(duì)第一平衡負(fù)載中點(diǎn)與第二平衡負(fù)載中點(diǎn)之間的電壓信號(hào)進(jìn)行檢 測。4. 如權(quán)利要求3所述缺相檢測裝置，其特征在于，所述信號(hào)檢測單元為電壓幅值檢測單 元或電壓有效值檢測單元。5. 如權(quán)利要求3所述缺相檢測裝置，其特征在于，所述信號(hào)檢測單元包括順次連接的差 分取樣電路、比較電路。6. -種三相逆變器，包括逆變單元、控制單元，以及用于將逆變單元與負(fù)載單元連接的 連接單元和用于對(duì)三相逆變器輸出缺相進(jìn)行檢測的缺相檢測單元，其特征在于，所述缺相 檢測單元包括： 第一平衡負(fù)載，由與連接單元靠逆變單元一側(cè)星形連接的三個(gè)具有相同阻抗的負(fù)載構(gòu) 成； 第二平衡負(fù)載，由與連接單元靠負(fù)載單元一側(cè)星形連接的三個(gè)具有相同阻抗的負(fù)載構(gòu) 成； 信號(hào)檢測單元，用于對(duì)第一平衡負(fù)載中點(diǎn)與第二平衡負(fù)載中點(diǎn)之間的電壓信號(hào)進(jìn)行檢 測，其信號(hào)輸出端與控制單元連接。7. 如權(quán)利要求6所述三相逆變器，其特征在于，所述信號(hào)檢測單元為電壓幅值檢測單元 或電壓有效值檢測單元。8. 如權(quán)利要求6所述三相逆變器，其特征在于，所述信號(hào)檢測單元包括順次連接的差分 取樣電路、比較電路。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三相逆變器輸出缺相檢測方法。該方法在三相逆變器輸出端星形連接三個(gè)具有相同阻抗的負(fù)載，作為第一平衡負(fù)載；在負(fù)載輸入端星形連接三個(gè)具有相同阻抗的負(fù)載，作為第二平衡負(fù)載；通過檢測第一平衡負(fù)載中點(diǎn)與第二平衡負(fù)載中點(diǎn)之間的電壓信號(hào)判斷所述三相逆變器輸出是否缺相。本發(fā)明還公開了一種三相逆變器輸出缺相檢測裝置和一種三相逆變器。本發(fā)明通過在輸出側(cè)和負(fù)載側(cè)人為制造中點(diǎn)，當(dāng)缺相時(shí)，兩處平衡負(fù)載中點(diǎn)電位會(huì)出現(xiàn)很大的變化，通過檢測兩個(gè)中點(diǎn)間電壓信號(hào)來判斷是否發(fā)生缺相故障，該方法的實(shí)現(xiàn)不需要輸出傳感器，電路簡單、實(shí)現(xiàn)成本低，不受負(fù)載大小的影響，判定準(zhǔn)確度高，還能夠保護(hù)兩組平衡負(fù)載接線點(diǎn)之間的連接電路。
【IPC分類】G01R29/16
【公開號(hào)】CN105467226
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510859881
【發(fā)明人】譚飛, 王劍國, 章寬
【申請(qǐng)人】常熟開關(guān)制造有限公司(原常熟開關(guān)廠）
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年11月30日