本發(fā)明涉及變頻器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種變頻器系統(tǒng)中的漏電流吸收裝置及變頻器應(yīng)用系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著電壓源型脈沖寬度調(diào)制(pwm，pulsewidthmodulation)變頻器綜合性能的不斷提高，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。其中也存在一些顯著的負(fù)面效應(yīng)，例如配有漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)(簡(jiǎn)稱(chēng)漏保)的電源系統(tǒng)中的，在變頻器運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)漏保跳閘。跳閘的原因是變頻器產(chǎn)生的高頻共模電壓通過(guò)電機(jī)終端對(duì)地的分布電容產(chǎn)生共模電流，通過(guò)地系統(tǒng)流回變頻器前端電網(wǎng)，當(dāng)共模電流超過(guò)電網(wǎng)側(cè)配置的漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)脫扣閾值時(shí)，漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)會(huì)跳。

針對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)引起的漏保跳閘的問(wèn)題，有的解決方案是在變頻器輸出端增加有源濾波器，來(lái)消除共模電流。這種方案可以從根本上解決問(wèn)題，但是成本高，設(shè)計(jì)復(fù)雜，不能普遍應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施方式的目的在于提供一種變頻器系統(tǒng)中的漏電流吸收裝置及變頻器應(yīng)用系統(tǒng)的方案，減小流過(guò)漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)的共模電流，從而解決漏保誤跳的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種變頻器系統(tǒng)中的漏電流吸收裝置，所述漏電流吸收裝置包括產(chǎn)生共模阻抗的共模電感和漏電流吸收電容，其中所述共模電感一端與漏電保護(hù)裝置連接，另一端分別與變頻器和所述漏電流吸收電容連接；所述漏電流吸收電容一端分別與所述共模電感連接和所述變頻器連接，另一端接地。

相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中增加額外的濾波器的方式而言，本發(fā)明通過(guò)設(shè)置共模電感可以在emi(電磁干擾)進(jìn)行濾波處理并產(chǎn)生共模阻抗以及增大共模阻抗，通過(guò)漏電流吸收電容可以吸收emi(電磁干擾)同時(shí)改變共模電流流通回路，從而減小流過(guò)漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)的共模電流，能夠降低成本和系統(tǒng)復(fù)雜度，減小設(shè)備空間，能夠?qū)崿F(xiàn)更普遍的應(yīng)用。

優(yōu)選的，所述共模電感采用輸入三相線(xiàn)纏繞磁芯或三相交流電抗器實(shí)現(xiàn)。當(dāng)采用輸入三相線(xiàn)纏繞磁芯時(shí)，所述磁芯為環(huán)形、長(zhǎng)方形、e形、罐形、rm形或ep形中的一種，纏繞方式采用分組繞制或三相線(xiàn)并繞?？梢愿鶕?jù)實(shí)際情況選擇不同的共模電感的實(shí)施方式，增強(qiáng)系統(tǒng)的應(yīng)用通用性。

優(yōu)選的，漏電流吸收裝置還包括電容放電電阻，所述電容放電電阻一端分別與所述共模電感連接、漏電流吸收電容和變頻器連接，另一端接地。這樣能夠更好的對(duì)系統(tǒng)電路進(jìn)行保護(hù)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種變頻器應(yīng)用系統(tǒng)，該變頻器應(yīng)用系統(tǒng)的輸入電網(wǎng)包含三相電網(wǎng)和單相電網(wǎng)，電壓等級(jí)包含690v級(jí)、400v級(jí)、200v級(jí)，該系統(tǒng)包含前述的漏電流吸收裝置。

綜上，本發(fā)明通過(guò)對(duì)漏電流回路的分析和等效電路模型的搭建以及驗(yàn)證，提出一種改變共模電流耦合回路的方案，能夠減小流過(guò)漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)的共模電流，從而解決漏保誤跳的問(wèn)題，在實(shí)現(xiàn)上操作簡(jiǎn)單，占用空間小，成本低。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)施例中流通回路等效模型圖；

圖2是本實(shí)施例中漏電流吸收裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本實(shí)施例中漏電流吸收裝置另一種結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本實(shí)施例中漏電流吸收裝置另一種結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本實(shí)施例中漏電流吸收裝置另一種結(jié)構(gòu)圖；

圖6是本實(shí)施例中加有漏電流吸收裝置的變頻器系統(tǒng)圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒(méi)有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。

本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及一種變頻器系統(tǒng)中的漏電流吸收裝置。如圖1所示為該漏電流吸收裝置的等效電路示意圖。

結(jié)合圖1、圖6所示，變頻器系統(tǒng)中的漏電流吸收裝置11，其中，所述漏電流吸收裝置11包括共模電感12、漏電流吸收電容13，其中共模電感12一端與漏電保護(hù)裝置14連接，另一端分別與變頻器23和漏電流吸收電容13連接；所述漏電流吸收電容13一端分別與所述共模電感12連接和變頻器23連接，另一端接地。

一個(gè)具體實(shí)施方式中，共模電感采用輸入三相線(xiàn)并饒磁環(huán)方案，電感量l＝al*n²，al為磁環(huán)初始電感值，n為纏繞線(xiàn)圈的匝數(shù)。另一個(gè)具體實(shí)施方式中，共模電感還可以采用三相交流電抗器。

當(dāng)采用輸入三相線(xiàn)纏繞磁芯時(shí)，所述磁芯為環(huán)形、長(zhǎng)方形、e形、罐形、rm形或ep形中的一種，纏繞方式采用分組繞制或三相線(xiàn)并繞。需要說(shuō)明的是，共模電感有多種實(shí)施方式，此處僅為舉例說(shuō)明。

在一種實(shí)施方式中，如圖2所示的漏電流吸收裝置，其中，漏電流吸收電容由第一電容c1、第二電容c2、第三電容c3電容組成，第一電容c1一端和第一電網(wǎng)l1相連接，另一端和第二電容c2、第三電容c3相連接并接地；第二電容c2一端和第二電網(wǎng)l2相連接，另一端和第一電容c1、第三電容c3相連接并接地；第三電容c3一端和第三電網(wǎng)l3相連接，另一端和第一電容c1、第二電容c2相連接并接地。在一個(gè)具體實(shí)施方式中，第一電容c1、第二電容c2、第三電容c3為x安規(guī)電容，這僅是給出了一種優(yōu)選的實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)采用其它類(lèi)型的電容也能夠達(dá)到相同的目的的情況下，該其它類(lèi)型的電容也應(yīng)該包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍內(nèi)。

在另一種實(shí)施方式中，如圖3所示，漏電流吸收電容由第一電容c1、第二電容c2、第三電容c3、第四電容c4組成，第一電容c1一端和第一電網(wǎng)l1相連接，另一端分別與第二電容c2、第三電容c3、第四電容c4相連接；第二電容c2一端和第二電網(wǎng)l2相連接，另一端和第一電容c1、第三電容c3、第四電容c4相連接；第三電容c3一端和第三電網(wǎng)l3相連接，另一端分別和第一電容c1、第二電容c2、第四電容c4相連接；第四電容c4一端和電網(wǎng)pe(即地線(xiàn))相連接，另一端分別和第一電容c1、第二電容c2、第三電容c3相連接。在一個(gè)具體實(shí)施方式中，第一電容c1、第二電容c2、第三電容c3為x安規(guī)電容，第四電容c4為y安規(guī)電容，這僅是給出了一種優(yōu)選的實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)采用其它類(lèi)型的電容也能夠達(dá)到相同的目的的情況下，該其它類(lèi)型的電容也應(yīng)該包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍內(nèi)。

在一種實(shí)施方式中，如圖4所示，漏電流吸收裝置中還包括有電容放電電阻14，電容放電電阻14一端分別與所述共模電感12連接、漏電流吸收電容13和變頻器23連接，另一端接地。

在一種具體實(shí)施方式中，如圖5所示，電容放電電阻由第一電阻r1、第二電阻r2、第三電阻r3、第四電阻r4組成。第一電阻r1一端和第一電網(wǎng)l1相連接，另一端分別和第二電阻r2、第三電阻r3、第四電阻r4相連接。第二電阻r2一端和第二電網(wǎng)l2相連接，另一端和第一電阻r1、第三電阻r3、第四電阻r4相連接。第三電阻r3一端和第三電網(wǎng)l3相連接，另一端分別和第一電阻r1、第二電阻r2、第四電阻r4相連接。第四電阻r4一端和電網(wǎng)pe(即地線(xiàn))相連接，另一端和第一電容c1、第二電容c2、第三電容c3、第四電容c4、第一電阻r1、第二電阻r2、第三電阻r3相連接。

需要說(shuō)明的是，圖1所示為漏電流吸收裝置的等效電路示意圖，該等效電路示意圖的等效原理為：變頻器產(chǎn)生的高頻共模電壓，通過(guò)電機(jī)終端對(duì)地的分布電容產(chǎn)生共模電流，變頻器產(chǎn)生的高頻共模電壓和電機(jī)側(cè)對(duì)地分布電容由系統(tǒng)決定，對(duì)于固定的系統(tǒng)可以等效為電流源，通過(guò)地系統(tǒng)流回變頻器前端電網(wǎng)，形成回路。其中，三相和單相的共模電流的產(chǎn)生機(jī)理一樣。

在圖1所示的等效電路示意圖中，電源變壓器漏感和共模電感串聯(lián)等效為rl，并和漏電流吸收電容cf并聯(lián)。由基爾霍夫定律可知：

推出

其中，rl為共模電阻，rc為吸收電阻；il為共模電流，ic為吸收電流。

根據(jù)實(shí)際測(cè)試電機(jī)側(cè)產(chǎn)生的漏電流icm和公式2，通過(guò)調(diào)整共模電感的感值和吸收電容的容值，就可以將流過(guò)漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)的漏電流限制在脫扣閾值范圍內(nèi)。

本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及一種變頻器應(yīng)用系統(tǒng)，該變頻器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖6所示。該變頻器系統(tǒng)中，包括：漏電流吸收裝置11、漏電保護(hù)裝置14變頻器23、電機(jī)24。該變頻器應(yīng)用系統(tǒng)的輸入電網(wǎng)包含三相電網(wǎng)和單相電網(wǎng)，電壓等級(jí)包含690v級(jí)、400v級(jí)、200v級(jí)。

一個(gè)具體實(shí)施方式中，該變頻器系統(tǒng)中，漏電流吸收裝置11中的共模電感12的一端與變頻器23連接；漏電流吸收裝置11中的漏電流吸收電容13一端與變頻器23連接，另一端接地。

以下通過(guò)一個(gè)具體的示例對(duì)本發(fā)明能夠達(dá)到的效果進(jìn)行舉例說(shuō)明。

該示例中假設(shè)根據(jù)圖6所示的加有，進(jìn)行實(shí)際效果測(cè)試如下：b電流表測(cè)試電機(jī)24側(cè)產(chǎn)生的共模電流，實(shí)測(cè)約為290ma。

該示例中假設(shè)變頻器前端漏保脫扣閾值為100ma，在變頻器工作時(shí)，就要求電流表a測(cè)試的電流小于100ma。根據(jù)公式配置漏電流吸收裝置的共模電感和吸收電容，這里選用錳鋅磁制作共模電感，吸收電容選用1uf安規(guī)電容。根據(jù)公式理論計(jì)算，電流表a處共模電流為56ma，實(shí)際測(cè)試值為62ma。

綜合考慮模型的局限性及寄生參數(shù)的估計(jì)誤差，本發(fā)明提出的裝置在理論的電流值與實(shí)測(cè)電流值在趨勢(shì)上是一致的，因此，本發(fā)明提出的方案實(shí)現(xiàn)上操作簡(jiǎn)單，占用空間小，成本低，并可以有效的解決漏保誤跳的問(wèn)題。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施例，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。