[發明專利]一種礦用變頻驅動系統漏電保護方法和系統

有效

• 申請號: 202010831919.0
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN112103915B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 曹建文;姜銘;田克君;王健;王濤;張愛榮;胡文芳;布朋升;許連丙;程俊強
• 申請（專利權）人: 中國煤炭科工集團太原研究院有限公司;山西天地煤機裝備有限公司
• 主分類號: H02H3/34
• 分類號: H02H3/34;H02H7/10
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 趙江艷

1.一種礦用變頻驅動系統漏電保護方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、對變頻器的三相輸出電壓和對地漏電電流進行四路同步采樣，得到三相輸出對直流中性點電壓的采樣瞬時值u_a，u_b和u_c，以及對地漏電電流的采樣瞬時值i，將對地漏電電流的采樣瞬時值i作為共模電流；

S2、對測量到的三相電壓進行共模變換，得到共模電壓值u，變換公式為：

；

其中，k₁、k₂、k₃分別表示共模變換系數，且有k₁+k₂+k₃=3；

S3、對共模電壓和共模電流進行傅里葉變換，得到諧波電壓和諧波電流，其中，傅里葉變換的頻率上限設為變頻器開關頻率；

S4、將電壓幅值小于電壓閾值或者電流幅值小于電流閾值的所有諧波信號舍去；然后在剩余的諧波中，逐次計算各個相同頻率的諧波電壓和諧波電流的相位差，若出現相位差在±10°之內，則判定電阻性電路占主要成分，輸出漏電保護信號；

所述步驟S3中，對共模電壓和共模電流進行傅里葉變換，得到諧波電壓和諧波電流的公式為：

；

；

其中，U₀表示直流分量，k表示變頻器的開關頻率，j為從1到變頻器的開關頻率k的正整數，A_j表示第j次諧波電壓的幅值，ω_j表示第j次諧波電壓和諧波電流的角頻率，ω_j=2π*j；θ_j表示第j次諧波電壓的相位角，I₀表示直流分量，B_j表示第j次諧波電流的幅值，表示第j次諧波電流的相位角。

2.根據權利要求1所述的一種礦用變頻驅動系統漏電保護方法，其特征在于，所述各個相同頻率的諧波電壓和諧波電流的相位差為θ_j–?_j。

3.根據權利要求1所述的一種礦用變頻驅動系統漏電保護方法，其特征在于，步驟S2中，所述共模變換系數k₁、k₂、k₃依據變頻器死區和IGBT開通和關斷的時間來確定。

4.根據權利要求1所述的一種礦用變頻驅動系統漏電保護方法，其特征在于，所述電流閾值為30mA，電壓閾值為36V。

5.一種礦用變頻驅動系統漏電保護單元，用于實施權利要求1~4任一項所述的一種礦用變頻驅動系統漏電保護方法，其特征在于，包括漏電保護控制單元和采集單元，所述采集單元用于采集三相輸出電壓和對地漏電電流，所述漏電保護控制單元用于根據采集單元采集的信號，輸出漏電保護信號。

6.根據權利要求5所述的一種礦用變頻驅動系統漏電保護單元，其特征在于，所述采集單元包括三個霍爾電壓傳感器、一個霍爾電流傳感器、調理電路和AD同步采樣單元，所述三個霍爾電壓傳感器和霍爾電流傳感器用于測量三相相對直流中性點電壓和三相輸出的對地漏電流，并發送給調理電路；所述調理電路用于將其變換成±10V的雙極性交流高頻信號后送入AD同步采樣單元，AD同步采樣單元用于對信號進行采樣后，發送至所述漏電保護控制單元。

7.根據權利要求6所述的一種礦用變頻驅動系統漏電保護單元，其特征在于，所述AD同步采樣單元的采樣率大于10M。

8.一種礦用變頻驅動系統漏電保護系統，其特征在于，包括多個如權利要求6所述的礦用變頻驅動系統漏電保護單元，所述礦用變頻驅動系統漏電保護單元分別設置在母線上以及各個分支變頻器的輸出端上。

9.根據權利要求8所述的一種礦用變頻驅動系統漏電保護系統，其特征在于，各個分支變頻器的輸出端上的漏電保護單元的諧波電流閾值和響應時間均大于母線上的漏電保護單元諧波電流閾值和響應時間。