专利名称：在ac电动机运行时检测隔离丧失的系统和方法
技术领域：
下面的公开总地涉及控制电动机的系统和方法，尤其涉及检测电动机AC电缆及 连接件中的隔离丧失(loss of isolation) ο
背景技术：
在许多应用中，例如电动车辆和混合动力电动车辆中，使用DC电源向三相电动机 供电。三相电动机通常由三相功率逆变器驱动。当使电动机运行时，AC电流在三相的每相 中沿着正向或负向流动，在一相中沿着正向流动的电流在其它相中的一相或两相中沿着负 向返回。在正常运行下，所有三相中的电流总和理想上等于零，并且所述三相与地隔离。但 是，在故障状态下，例如在其中一相与电动机底架(地)之间存在短路时，一些电流不再通 过所述相返回，因此所述三相中的电流总和不等于零。检测三相中的隔离丧失的典型方法是使用三个电流传感器测量三相中每相的电 流。电流传感器通常通过使用电流传感器直接测量三相中的每相来检测隔离丧失。然后 将测量的三个电流相加，如果其和高于预定阈值(理想上等于零)，那么检测到隔离丧失情 况。该方法依赖于为三相中的每相使用单独的电流传感器，并且依赖于电流传感器的精度。 使用该方法还会难以检测局部短路。因此，期望提供一种用于检测电动机中隔离丧失的改良型系统和方法。另外，结合 附图及前面的技术领域和背景技术，从下面的详细描述和所附权利要求可清楚其它期望的 特征和特点。
发明内容
提供了一种用于使电动机运行和检测隔离丧失的系统。所述系统包括电源和功率 逆变器，所述电源具有电源电压，所述逆变器电联接至所述电源。所述功率逆变器构造成在 三个AC端子处在三相中从所述电源提供AC电流，所述三相具有处在基频的电流，其控制电 动机速度。三相电动机电联接至所述功率逆变器的所述三个AC端子，并且具有在正常运行 状况下与所述功率逆变器的所述三个AC端子基本电隔离的底架。处理器构造成控制所述 功率逆变器提供的AC电流。所述处理器构造成接收可具有与流过电动机底架的电流相关 的分量的第一电压信号(成比例的DC电源电压)。所述第一电压信号包括与所述三相的基 频相关的第一分量、和与所述电源电压相关的第二分量。所述处理器还构造成滤波所述第 一电压信号以减弱所述第二分量，测量第一分量的幅值，并通过将所述第一分量的幅值与 故障值作比较来确定是否存在AC隔离丧失状况。提供了一种用于检测电动机系统中的隔离丧失的方法。所述电动机系统包括具有 输入侧和输出侧的功率逆变器、以及以基频运行的电动机。所述电动机具有电动机底架，所 述电动机底架用作所述功率逆变器的输入和输出侧的共用基准。所述方法包括在所述逆 变器的输入侧检测第一电压信号；以及滤波所述第一电压信号以提取所述第一电压信号的 与所述基频相关的、通过所述共用基准从所述输出侧传送至所述输入侧的分量。所述第一电压信号的所述分量包括分量幅值。所述方法还包括通过将所述分量幅值与AC隔离丧失 故障值作比较来确定是否存在AC隔离丧失故障。本发明还涉及以下技术方案。方案1. 一种检测电动机系统中的隔离丧失的方法，所述电动机系统包括具有输入侧和输出侧的逆变器以及以基频运行的电动机，所述电动机具有电连接至车辆底盘的 电动机底架，所述电动机底架用作所述逆变器的输入侧和输出侧的共用基准，所述方法包 括在所述逆变器的输入侧检测第一电压信号；滤波所述第一电压信号以提取所述第一电压信号的与所述基频相关的、通过所述 共用基准传递至所述输入侧的分量，所述第一电压信号的所述分量具有分量幅值；以及
通过将所述分量幅值与AC隔离丧失故障值作比较来确定是否存在AC隔离丧失故障。方案2.如方案1所述的方法，其中，所述电动机在与所述基频范围相关的范围内 运行，所述基频范围具有最高值，其中所述滤波包括采用截止频率基本上等于所述基频范 围的最高值的低通滤波器。方案3.如方案2所述的方法，其中，所述滤波包括以至少是所述低通滤波器的截 止频率的最高值的两倍的采样速率从所述第一电压信号采样。方案4.如方案1所述的方法，其中，所述电动机在与所述基频范围相关的范围内 运行，所述基频范围具有最高值，其中所述滤波包括使用截止频率基本上等于所述基频范围的最高值的低通滤波电路；以至少是所述低通滤波器的截止频率的最高值的两倍的采样速率从所述第一电 压信号采样；以及去除所述第一电压信号的DC分量，以获得所述第一电压信号的所述分量。方案5.如方案1所述的方法，其中，确定是否存在隔离丧失故障包括将所述第一电压信号的所述分量转换为绝对值；以及将随时间推移的所述绝对值取平均。方案6.如方案1所述的方法，其中，确定是否存在隔离丧失故障包括将所述第一电压信号的所述分量转换为绝对值信号；减弱所述绝对值信号的非DC分量；以及检测所述减弱后的绝对值信号的峰值。方案7.如方案1所述的方法，其中，所述滤波包括将处在所述基频的源信号分成第一正交分量和第二正交分量；将所述第一正交分量与所述第一电压信号相乘，然后减弱较高的频率分量以产生 所述第一电压信号的第一部分；将所述第二正交分量与所述第一电压信号相乘，然后减弱较高的频率分量以产生 所述第一电压信号的第二部分；以及组合所述第一电压信号的第一部分和所述第一电压信号的第二部分，以获得所述 第一电压信号的具有所述分量幅值的分量。方案8.如方案1所述的方法，其中，所述电动机系统包括基本上与所述电动机底架隔离、电联接至所述逆变器的输入侧的DC电源，所述DC电源具有正端子和负端子，其中， 所述第一电压信号与流过第一电容的电流成比例，所述第一电容电联接在所述负端子与所 述电动机底架之间，所述方法还包括接收与流过第二电容的电流成比例的第二电压信号，所述第二电容电联接在所述 正端子与所述电动机底架之间；以及通过将所述第一电压信号的平均值与所述第二电压信号的平均值作比较来确定 是否存在DC隔离丧失故障。方案9.如方案5所述的方法，还包括将所述取平均后的绝对值与第一阈值作比较；如果所述取平均后的绝对值超过所述第一阈值，则发送警告信号；将所述取平均后的绝对值与比所述第一阈值大的第二阈值作比较；以及
如果所述取平均后的绝对值超过所述第二阈值，则指示隔离丧失。方案10. —种识别电动机系统中的隔离丧失的方法，所述电动机系统包括电动机 和电源，所述电动机具有连接至电性地的电动机底架，所述电动机以基频运行，所述电源在 电源电压下工作，所述方法包括接收跟所述电源的端子与所述电动机底架之间的电压相关的第一电压信号，所述 第一电压信号包括与所述基频相关的第一分量和与所述电源电压相关的第二分量；滤波所述第一电压信号，以减弱与所述电源电压相关的所述第一分量；测量与所述基频相关的所述第二分量的幅值；以及通过将所述第一分量的幅值与故障值作比较来确定是否存在相到地的隔离丧失 状况。方案11.如方案10所述的方法，其中，接收第一电压信号包括从所述第一电压信 号采样以获得具有所述第一分量和所述第二分量的数字信号。方案12.如方案10所述的方法，其中，所述电动机系统应用开关技术以控制具有 开关频率的电动机，其中所述第一电压信号包括与所述开关频率相关的第三分量，所述方 法还包括在接收所述第一电压信号之前滤波所述第一电压信号，以减弱与所述开关频率相 关的所述第三分量。方案13.如方案10所述的方法，其中，测量所述第一电压信号的所述第一分量的 幅值包括将所述第一电压信号转换为绝对值信号；以及将一时间段上的所述绝对值信号取平均，以获得所述第一电压信号的所述第一分 量的幅值。方案14.如方案10所述的方法，其中，测量所述第一电压信号的所述第一分量的 幅值包括将所述第一电压信号转换为绝对值信号；以及滤波所述绝对值信号以减弱所述绝对值信号的非DC分量；其中，测量所述第一分量的幅值包括检测滤波后的所述绝对值信号的峰值。方案15.如方案10所述的方法，其中，所述第一电压信号的滤波包括产生频率基本上等于所述基频的源信号；
将所述源信号分成两个正交分量；将所述第一电压信号与所述两个正交分量相乘以获得所述第一电压信号的两个 部分；以及将所述第一电压信号的两个部分组合以获得所述第一电压信号的所述第一分量。方案16.如方案10所述的方法，其中，所述电源为DC电源，其具有正端子和负端 子并基本上与所述电性地隔离，其中，所述第一电压信号跟在所述负端子与所述电动机底 架之间流动的电流成比例，所述方法还包括接收跟在所述正端子与所述电动机底架之间流动的电流成比例的第二电压信号； 以及通过将所述第一电压信号的平均值与所述第二电压信号的平均值作比较来确定 是否存在DC隔离丧失故障。
方案17. —种系统，包括电源，其具有电源电压并基本上与电性地隔离；功率逆变器，其电联接至所述电源，所述功率逆变器构造成在AC端子处在AC相中 从所述电源提供AC电流，所述AC相具有处于基频的电流；电动机，其电联接至所述功率逆变器的AC端子，所述电动机具有在正常运行状况 下基本上与所述功率逆变器的AC端子电隔离的底架；处理器，其构造成控制所述功率逆变器提供的AC电流，所述处理器构造成接收与 流过电动机底架的电流相关的第一电压信号，所述第一电压信号包括与所述AC相的基频 相关的第一分量、和与所述电源电压相关的第二分量，所述处理器还构造成滤波所述第一 电压信号以减弱所述第二分量，测量所述第一分量的幅值，并通过将所述第一分量的幅值 与故障值作比较来确定是否存在AC隔离丧失状况。方案18.如方案17所述的系统，其中，所述处理器还构造成将所述第一电压信号 的第一分量转换为绝对值信号，并将一时间段上的所述绝对值信号取平均，以获得所述第 一分量的幅值。方案19.如方案17所述的系统，其中，所述处理器还构造成将所述第一电压信号 的第一分量转换为绝对值信号，滤波所述绝对值信号以减弱所述绝对值信号的非DC分量， 并检测所述绝对值信号的峰值。方案20.如方案17所述的系统，其中，所述处理器还构造成产生频率基本上等于 所述基频的源信号，将所述源信号分成两个正交分量，将所述第一电压信号与所述两个正 交分量中的每个分量相乘而产生所述第一电压信号的两个部分，并将所述第一电压信号的 两个部分组合而产生所述第一电压信号的所述第一分量。
结合附图，参考详细描述和权利要求可得到对主题的更加全面的理解，附图中相 同的标记表示相同的元件，并且图1示出了示例性三相电动机系统的图；图2示出了使用基频分量幅值的平均电压值来检测电动机系统中的隔离丧失的 示例性方法的流程图3-5示出了根据图2中所示方法或其它适当方法的特定实施例中，随着时间的 推移而测得的基频分量幅值的示例性平均电压值的曲线；图6示出了使用所检测的基频分量幅值的电压峰值来检测电动机系统中隔离丧 失的示例性方法的流程图；图7-9示出了根据图6中所示方法或其它适当方法的特定实施例中，基频分量幅 值的示例性电压峰值相对于时间的曲线图；图10示出了使用源信号的正交分量来检测电动机系统中隔离丧失的示例性方法 的流程图；以及图11示出了针对具有“低电动机基频输出”状况的DC隔离丧失和/或AC隔离丧 失，检测电动机系统中隔离丧失的示例性方法的流程图。
具体实施例方式下面的详细描述实质上仅仅是示例性的，并不是为了限制本发明或本发明的应用 和使用。另外，也无意受前面的技术领域、背景技术、发明内容或下面的详细描述中表达的 明示或暗示的理论的约束。 在示例性实施例中，在功率逆变器的输入侧而不是如传统系统中在输出侧检测电 动机中或连至电动机的相连接件(Phase connection)中的隔离丧失。功率逆变器的输入 侧可通过共同的接地件(groimdcormection)连接到输出侧，例如通过车辆底盘等。该示例 系统检测在功率逆变器的输入侧是否存在来自功率逆变器输出侧的输出信号。如果在功率 逆变器的输入侧检测到输出信号，那么可推断电流正从其中一个电动机相流向提供地的电 动机底架，从而表示地与电动机中一相或多相或者与连至电动机的三个相连接件之间存在 隔离丧失。还可在功率逆变器的输出侧只使用两个电流传感器来替代三个电流传感器，以提 供用于控制所述三相的反馈。当电动机中的情况改变时，各相中的阻抗会变化。为控制目 的，控制器从电动机的两个或更少的相接收反馈。使用示例性实施例可实现各种优点。例如，由于可直接测量来自两相的电流，并且 来自第三相的电流可计算为所述两个被测相之和的相反值，所以可仅使用两个电流传感器 控制三相电动机。由于不必再通过联接至电动机各相的电流传感器检测故障，在某些实施 例中可以移除其中一个电流传感器。在各种实施例中可实现其它优点。功率逆变器连接至任意适当的电源，例如DC电源，并供应用于使电动机运行的AC 相。DC电源基本上与地或底架隔离。在正常运行状况下，电动机的底架与AC相隔离，没有 电流从所述相流经底架。电动机底架还被连接为接地件，该接地件连接至功率逆变器的输 入侧。当底架与一个或多个AC相之间出现隔离丧失时，会有相对较大的电流流过电动机底 架，来自输出侧的信号通过接地件传送至输入侧。在示例性实施例中，在“到底架(或地)” 的短路故障期间，在功率逆变器输入侧测量流过电动机底架和车辆底盘的电流，以确定任 一 AC相中是否出现了隔离丧失。确定隔离丧失的所述示例性方法还提供了确定何时任一 AC相中出现了局部隔离丧失，因为输出信号仍传送至功率逆变器的输入侧。图1示出了示例性电动机系统100，其包括电动机110、功率逆变器130、处理器 140、电力总线150和电源170。电动机110为任何的多相或单相电动机。在示例性实施例中，电动机Iio为三相电动机，适当地包括电动机底架112、第一相绕组114、第二相绕组116 和第三相绕组118。通过例子示出了 “相到地”短路120，短路电流信号122从第三相绕组 118中的相短路位置124流向底架112的位置126。在正常运行期间，不存在到底架120的 短路，相绕组114-118基本上与电动机底架112隔离。AC隔离丧失可因相绕组中的短路，以 及相连接件、电缆等中的短路而发生。为简单起见，对相短路的检测包括对可导致AC隔离丧失的连接件和构件中短路的检测。在示例性实施例中，测量与短路电流信号122相关的电压以确定隔离丧失。当发 生“相到地”的故障时，短路电流信号122可通过接地件190传送至在功率逆变器130的输 入侧131的电力总线150。当出现隔离丧失时，短路电流信号122可在电力总线中引起第一 电压151和161。在示例性实施例中，通过在功率逆变器130的输入侧131测量第一电压 151或161来确定所有三相的隔离丧失。短路电流信号122在图1中显示为从第三相绕组 118到地的短路。但是，短路电流信号122可为源自任意相绕组(114、116或118)的短路， 并可通过接地件190传送至电力总线150。这样，在电力总线150中测得的第一电压151可 指示任意相绕组(114、116和/或118)中到地的短路。功率逆变器130为能够将DC输入电转换为具有一相或多相的AC输出以驱动单相 或多相电动机的任意装置。功率逆变器130可用于驱动电动机110。功率逆变器130可为 任意类型的功率逆变器，例如将DC电转换为AC电的逆变器。可替代地，功率逆变器130可 将AC电源转换为用来驱动电动机110的三相AC电源。电源170可为利用功率逆变器130 驱动电动机110的任意适当的电源。电源170可为DC电源、燃料电池或其它类型的电源。在图1所示的示例性实施例中，电源170为DC电源，功率逆变器130包括具有功 率逆变器正端子133和功率逆变器负端子135的输入侧131。示例性功率逆变器130还包 括具有AC相端子的输出侧132，其中AC相端子用于向示例性电动机110的三相供应AC电 流，例如第一相端子134、第二相端子136和第三相端子138。功率逆变器130可使用脉宽 调制，例如，非连续脉宽调制、空间矢量脉宽调制、或正弦脉宽调制或任意其它的技术，来控 制和驱动电动机110。电流传感器(未示出)可连接在任意两个相端子与任意两个相绕组 之间，以测量用于电动机110的反馈控制的电流。处理器140为能够接收输入信号并且能够产生用于控制功率逆变器130的信号的 任意装置。在示例性实施例中，处理器140联接到功率逆变器130以控制功率逆变器130 和电动机110。电流传感器可联接到处理器140以提供用于控制功率逆变器130和电动机 110的反馈。其它信号可用于控制功率逆变器130以及用于其它功能。尽管图1中示出的 是单个处理器，但是本文所述处理器140的功能可由使用任意类型的软件和/或固件�？� 的任意数量的处理器来执行。可替代地，处理器功能可以以硬件，或者硬件、软件和/或固 件的任意组合来实施。处理器140可从功率逆变器130的输入侧131接收一个或多个信号， 并可确定是否出现了隔离丧失。如下面更加充分描述的，处理器140根据电动机110的相 绕组114-118中是否存在隔离丧失的确定结论来指令功率逆变器130控制电动机110。在示例性实施例中，处理器140联接到显示器142或合适时联接到其它反馈显示 装置。显示器142为能够显示处理器140的输出的任意装置。在一个实施例中，电动机系 统100为电动车辆(例如混合动力电动车辆)中的电动机系统。显示器142可为驾驶员的 可视显示器(例如，驾驶员信息控制台、仪表板上的LED和/或车辆中的其它显示装置)的一部分。显示器142可用于警告车辆驾驶员电动机系统100的状态，包括处理器140是否 已经确定电动机110发生了 “到底架”的短路以及与电动机系统100相关的其它故障。 电力总线150为将功率逆变器130联接到电源170并且使得电流能够在构件之间 流动的任意装置或系统。在各种实施例中，电力总线150可包括电磁兼容性(EMC)电路， 该电路具有联接在电源170的负端子174与电动机底架112(地)之间的第一电容152、 和联接在电源170的正端子172与电动机底架112(地)之间的第二电容162。正端子 172与负端子174之间还可联接大容量电容173，用于滤掉DC电压中来自电源170的缺陷 (imperfection) 0在图1所示的示例性实施例中，当发生“相到地”的故障时，第一电压151包括来自 功率逆变器130的输出侧132的、用于驱动短路相(例如在该实例中为第三相绕组118)的 AC电压。用于驱动短路相的AC电压可作为短路电流信号122被传送通过电动机底架112 和接地件190。短路电流信号122可引起跨第一电容152存在第一电压151和跨第二电容 162存在第二电压161。可测量第一电压151和/或第二电压161以确定电动机系统100 中何时出现故障，所述故障包括电动机110中“相到地”的隔离丧失和/或电力总线150中 的DC隔离丧失。在示例性实施例中，当出现“相到地”的故障时，第一电压151和第二电压161将 含有与用于驱动短路相的AC电压相关的AC信号。可通过识别来自功率逆变器的输出侧 132的、跨第一电容152和/或第二电容162的AC电压的存在来检测故障。在示例性实施 例中，由于在正常运行期间，AC电压与第一电容152和第二电容162隔离，所以只有当发生 “相到地”的故障时，才会存在AC电压。第一电压151和/或第二电压161可以任意的方式进行测量。例如，EMC电路还 可包括第一测量电阻153和第一分压电阻154以测量第一电压151。在示例性实施例中， 第一分压电阻154和第一测量电阻153用作分压电路，其中测量了跨测量电阻153的第一 电压信号155。第一电压信号与第一电压151成适当的比例，使得第一电压信号155处在 供处理器140测量的适当电压水平上。在示例性实施例中，EMC电路还包括第二测量电阻 163和第二分压电阻164。可测量跨测量电阻163的、与第二电压161成比例的第二电压信 号165。如同第一测量电阻153那样，第二测量电阻163可选择成向处理器140提供处于 适当电压水平上的第二电压信号165。在示例性实施例中，第一分压电阻154和第二分压 电阻164具有基本相同的电阻值，以提供基本相同的分压电路，以用于测量第一电压151和 第二电压161。在其它实施例中，第一分压电阻154和第二分压电阻164可具有不同的值。 可使用其它电路和其它方法来测量第一电压151和/或第二电压161。在下述各种实施例中，可滤波、处理、测量或以其它方式应用第一电压信号155和 /或第二电压信号165来确定电动机110中的隔离丧失。为简单起见，下面对有关确定电 动机110中AC隔离丧失的讨论将主要集中在第一电压信号上，但是对于该目的也可使用第 二电压信号。在示例性实施例中，如下所述，当电动机110运行于低速或处于失速状况时， 利用并比较第一电压信号155和第二电压信号165，以确定电路总线150中的隔离丧失和/ 或电动机110中的隔离丧失。当示例性实施例中出现“相到地”的故障时，第一电压信号155包括与用于驱动短 路相的AC电压有关的AC信号。所述AC信号可处在与电动机110的当前运行速度有关的频率下，该频率作为基频。因此，来自短路相的AC信号会产生第一电压信号155的分量，该 分量作为基频分量。在示例性实施例中，基频分量用于确定何时三个相绕组114、116和/ 或118的任一相绕组中出现AC隔离丧失。基频分量可包括处在基频的电压信号。在示例性实施例中，用于驱动电动机110 的相的基频处在以“每秒周期数”度量的范围内，并且与以“每秒转数”度量的电动机110的 当前运行速度相关。基频的每秒周期数与当前电动机速度的每秒转数之间的相关性可依赖 于电动机控制技术和/或特定电动机的结构，并且电动机控制领域内的技术人员会理解该 相关性。第一电压信号155还可含有其它分量，包括DC分量和/或开关分量(switching component)。所述DC分量可包括与电力总线150的状态相关的电压。如下所述，DC分量 可用于确定电力总线中的故障，例如DC隔离丧失。所述开关分量可与用于驱动电动机110 的开关技术(switching technique)相关。在示例性实施例中，第一电压信号155被滤波以提取基频分量。基频分量可被处 理器140处理以测量该基频分量的幅值。在示例性实施例中，当基频分量具有相对较大的 幅值时，处理器140确定电动机110中存在“相到地”的故障。相反，当基频分量具有相对 较小的幅值时，处理器140可确定电动机系统110正在正常状况下运行，电动机相绕组114、 116和118与电动机底架112隔离。如下所述，局部短路也可通过电动机系统100检测。
电动机系统100以任何适当的方式滤波第一电压信号155和第二电压信号165以 确定何时出现故障状况。例如，可使用第一低通滤波器182和第二低通滤波器184过滤第 一电压信号155。在示例性实施例中，第一低通滤波器182和第二低通滤波器184构造成 从第一电压信号155和第二电压信号165滤出开关分量。第一低通滤波器182和第二低通 滤波器184可以任何的方式实施，例如以硬件、使用软件和/或固件的处理器以及其它方法 实施。在示例性实施例中，第一低通滤波器182和第二低通滤波器184实施为具有比用来 控制电动机110的开关频率更低的截止频率的分立电路。例如，处理器140可以以约IOkHz 至约50kHz范围内的开关频率控制功率逆变器130，在车辆应用中以约0赫兹至约3kHz范 围内的基频使电动机10运行。在其它实施例和/或其它应用中，处理器140可使用其它频 率范围来指令功率逆变器130让电动机110运行。在示例性实施例中，第一低通滤波器182 和第二低通滤波器184可具有约2kHz的截止频率，以减弱第一电压信号155和第二电压信 号165的开关分量，且并不显著地减弱基频分量。可以以任意适当的方式进一步滤波和/或处理第一电压信号155，以确定电动机 系统100中的隔离丧失故障。在示例性实施例中，处理器140使用模数(A/D)转换器将第 一电压信号155转换为数字格式。A/D转换器可为处理器140的一部分，并以电动机110的 最高基频的速率(rate)的至少两倍的速率从第一电压信号155采样。例如，处理器140可 以以约4kH ζ或更高的速率从第一电压信号155采样。在其它实施例中，可使用其它采样 速率来将包括基频分量和DC分量的第一电压信号155转换为数字格式。在示例性实施例 中，基频分量用于确定电动机110中的隔离丧失，DC分量用于确定电力总线150中的隔离 丧失，如下所述。在图1中，电动机系统100为示例性三相电动机系统100。在其它实施例中可使 用具有更多或更少相的其它多相电动机系统。为简单起见，讨论主要集中在三相电动机系统上；但是，所述原理可应用于其它多相电动机系统或单相系统以及其它电动机控制系统。 在电动机系统100的功能和结构上还可以其它方式存在着变型。在其它实施例中可使用电 源、电磁兼容性电路、处理器及其它构件的其它结构。示例性实施例中的处理器140利用一个或多个过程来确定电动机系统100中的AC 和/或DC隔离丧失。例如，处理器140可执行用于确定AC隔离丧失的过程，并且还可同时 或随后执行用于确定DC隔离丧失的过程。处理器140还可执行一个或多个过程，所述过程 每个都能确定是否出现了隔离丧失。例如，多个过程可每个都用来确定AC隔离丧失，并将 最终确定结论进行比较以校验结果。图2、6、10和11示出了可由包括处理器140的电动机 系统100执行的示例性过程。图2、6、10和11中所示的示例性过程可作为替代过程或作为 补充过程执行。通常来讲，图2、6、10和11中所示方法的各种功能和特征可以由在任意平 台上存储和或执行的任意类型的硬件、软件和/或固件逻辑来实施。例如，可通过在图1中 电动机系统100内执行的逻辑来实施所示的方法的一部分或全部。在一个实施例中，处理 器140执行实施图2、6、10和11中所示各种功能中每个功能的软件逻辑。 现在参照图2，用于确定电动机系统中AC隔离丧失的示例性方法200适当地包括 广泛的功能接收第一电压信号155 (功能212)；滤波第一电压信号155以减弱DC分量(功 能216)；和确定存在AC隔离丧失(功能228)。其它实施例还可从第一电压信号155采样 (功能214)、将滤波后的第一电压信号转换为绝对值(功能218)和/或可将所述绝对值取 平均(功能220)。还可提供各种其它功能和其它特征，如下面所进一步详细描述的。在示例性实施例中，方法200开始于功能210。处理器140 (图1)可以任意的方式 接收第一电压信号155(功能212)。例如，第一电压信号155可由作为处理器140 —部分 的数据采集�？榻邮�。在示例性实施例中，数据采集单元从第一电压信号155采样(功能 214)。在方法200的一个实施例中，第一电压信号155被转换为数字第一电压信号，并且使 用数字信号处理技术来实施其余的功能。在示例性实施例中，第一电压信号155(图1)由处理器140接收，并且具有基频分 量和DC分量，其中开关分量已被第一低通滤波器182去除。如上所述，基频分量可与电动 机110中的隔离丧失相关。如上所述，基频是处在与电动机110的速度相关的范围内的频率。电动机110可被 控制成具有对应于基频范围最高值的最大速度。在一个实施例中，采样功能(功能214)可 以以等于或大于基频范围最高值的两倍的速率来实施，但是其它实施例可使用其它值。在 其它实施例中，处理器140以比基频范围最高值低的速率来采样，例如当前运行基频的两 倍或者任意其它适当的采样速率。示例性方法200从第一电压信号155滤出DC分量(功能216)。例如，在示例性实 施例中，处理器140利用数字信号处理技术来从第一电压信号155减弱或去除DC分量。处 理器140可使用充当具有相对较低截止频率(例如IOHz)的高通滤波器的过程。在示例性 实施例中，在滤出DC分量(功能216)之后，第一电压信号155主要包括基频分量。如上所 述，基频分量可包括来自短路的相绕组(例如，图1中的第三相绕组188)、处于基频下的信 号，并且还可包括来自其它相绕组的基频分量。在具有三相电动机110的示例性电动机系 统100中，第一电压信号155的基频分量包括来自所有三相的组合的、处于三倍基频下的信 号，并且还包括来自短路的相绕组、处于基频下的信号。在正常运行期间，没有“相到地”的短路，基频分量相对较小。当出现“相到地”的短路时，基频分量比较起来会相对较大。该 基频分量的存在和/或大小可与电动机110中存在“相到地”的故障或类似的故障直接相
关。 基频分量可以任何方式来测量，以确定是否出现了 AC隔离丧失。在示例性方法 200中，具有基频分量的第一电压信号155 (图1)被转换为绝对值(功能218)。将基频分 量转换为绝对值可允许测量该基频的幅值。将一段时间上的所述绝对值信号取平均(功能 220)，以提供来自第一电压信号155的基频分量的幅值的测量值。取平均的时间段可与采 用所述采样速率可测量到的最低基频相关。在一个实施例中，使用0. 25秒的采样时间段来 对包括相对较低频率的基频范围采样。在示例性方法200中，将平均电压值与一个或多个值作比较，以确定是否出现了 AC隔离丧失。例如，基频分量幅值的平均电压值可与警告值作比较(功能222)，以确定是 否向车辆操作员发送警告。如果平均电压值低于警告值，那么处理器140确定电动机110 正在正常的运行状况下运行，并继续运行电动机和监测第一电压信号155(图1)的基频分 量幅值的平均电压值。但是，当平均电压值大于警告值时，处理器140可确定平均电压值是 否超过比警告值大的故障值(功能224)。如果来自第一电压信号155(图1)的基频分量幅值的平均电压值低于故障值，那 么处理器140可确定存在局部的“相到地”的短路，但是电动机可继续运行一段短的时间、 和/或以有限的能力运行，而不会引起对电动机系统100或其它系统的损坏。处理器可给 电动机系统100的操作员提供输出信号，例如显示警告的信号(功能226)。然后处理器可 继续接收第一电压信号155以确定“到底架”的短路状况是否变化了。在示例性实施例中，如果来自第一电压信号155(图1)的基频分量幅值的平均电 压值等于或大于故障值，那么处理器140确定已出现AC隔离丧失(功能228)，并可基于该 确定结论执行功能，例如指令功率逆变器130停止向电动机10供应AC电流。处理器还可 发送有关电动机110状况的信息至显示器142。例如，具有多个电动机的车辆可能在一个电 动机中经历“相到地”的短路，驾驶员信息中心会显示出示出电动机之一由于故障而停机的 信息。示例性的方法200结束于功能240。图3-5示出了根据方法200或其它适当方法的特定实施例中，随着时间推移测得 的基频分量的幅值的示例性平均电压值的曲线图。如上所述，第一电压信号155(图1)和 /或第二电压信号165被滤波，以获得基频分量。根据方法200，通过在滤波去除其它分量 之后将第一电压信号155的电压幅值取平均来测量基频分量。图3示出了根据方法200 (图2)的功能220，基频分量幅值的平均电压值310的曲 线300。在该实例中，对于曲线300这一示例性实施例，相绕组与地恰当地隔离。曲线300 示出基频分量幅值的平均电压值310相对较低，例如在正常的系统状况下为约0. 1伏。根 据方法200的基频分量幅值的平均电压值表示从功率逆变器130的输出侧132通过接地件 190传送的AC信号的幅值。在正常运行状况下，由于电动机系统100中的缺陷，可能检测到 小的信号。相对较小的平均电压值310还可能是由于在测量第一电压信号155时的电噪声 或其它不理想的状况。在示例性实施例中，当电动机相被隔离时，平均电压值310在如方法 200的功能222和224中所利用的警告值和故障值之下。曲线400示出了在一个相绕组短接到地时的基频分量幅值的平均电压值410。平均电压值410可根据方法200(图2)的功能220来确定。对于所述特定实施例，平均电压 值410在警告值和故障值以上。如曲线400中所示，在根据方法200测量绝对值的0.2秒 之后，来自故障状态中的电动机系统100的平均电压值410可为约160伏。在示例性实施 例中，平均电压值410的电压水平与基频分量的幅值直接相关，因此与电动机110中是否存 在“相到地”的短路直接相关。特定系统中的基频分量幅值的平均电压水平可依赖于许多 不同的因素，可随着供应电压、控制技术、“到底架”的短路是具有相对较低的阻抗还是相对 较高的阻抗、以及其它因素而变化。在示例性实施例中，平均电压值410的幅值与短路电流 信号122的大小相关，并可用于确定是否超过了警告值和/或故障值。如上所述，可使用各 种控制技术来控制电动机110 (图1)。图4示出了利用非连续脉宽调制(DPWM)控制技术的 实施例的曲线400。图5示出了利用正弦脉宽调制(SPWM)控制技术的、具有“相到地”的故障状况的 实施例的曲线500。该曲线示出了根据方法200 (图2)的功能220的基频幅值的平均电压 值510。在曲线500的示例性实施例中，相绕组之一短接到地。如上所述，多种因素可影响 处理器140(图1)利用方法200或其它适当的方法测得的基频分量幅值的平均电压水平。 如曲线500上所示，在取平均0. 2秒之后，平均电压值510可具有约14伏的电压。处理器 140可将平均电压值510的电压水平与预定值作比较，以确定是否出现了 AC隔离丧失。利用方法200 (图2)的电动机系统100 (图1)可基于正常运行状态与故障状态之 间平均电压值(功能220)的差别来确定何时出现AC隔离丧失。例如，图3-5示出了针对所 述实施例和状况的基频分量幅值的平均电压值(310、410和510)，相对较低的平均电压值 310 (低于0. 2伏)为正常运行状况，相对较高的平均电压值410和/或510 (大于14伏) 为AC隔离丧失状况。基于这些差别，该示例性实施例可以高的精确度和可靠度确定何时出 现隔离丧失。图6示出了检测电动机系统100 (图1)中隔离丧失的示例性方法600。方法600 适当地包括广泛的功能接收第一电压信号(功能212)；将第一电压信号转换为绝对值信 号(功能218)；从所述绝对值信号滤出或减弱AC分量(功能620)；检测绝对值信号的峰 值(功能620)；以及确定电动机系统100中出现了隔离丧失(功能626)。其它实施例还可 从第一电压信号采样(功能214)和/或从第一电压信号滤出或减弱DC分量(功能216)。 还可提供各种其它功能和其它特征，如下面所进一步详细描述的。示例性方法600开始于功能610。功能212-218可如上面结合图2和示例性方法 200所述地那样执行。如上所述，可以以任意方式测量基频分量来确定是否出现了 AC隔离 丧失。在示例性方法200中，使用基频分量的平均电压值来确定电动机110是否处于故障 状况。类似地，方法600使用从基频分量检测到的电压峰值来确定电动机110是否处于故 障状态。在方法600的示例性实施例中，具有基频分量的第一电压信号被转换为绝对值信 号(功能218)。如上所述，将基频分量转换为绝对值可允许测量该基频的幅值。在所述示 例性方法中，处理器140从绝对值信号滤出或减弱AC分量(功能620)。在滤出AC分量之 后，处理器140可使用该信号来检测电压峰值(功能622)以提供基频分量的幅值的测量 值。可在适当的时间段上测量电压峰值，例如约0. 25秒，但是其它实施例可使用其它值。在 示例性方法600中，电压峰值的幅值和/或电压峰值随时间的斜率与电动机110中是否存在“相到地”的短路相关。处理器140可将电压峰值和/或电压峰值的斜率与一个或多个值 作比较，例如警告值和/或故障值。在示例性方法600中，将电压峰值与故障值作比较(功 能624)。当电压峰值低于故障值时，处理器140适当地继续使电动机110运行。在示例性 实施例中，处理器140继续接收第一电压信号，并继续执行示例性方法600的功能，同时使 电动机110运行。如果电压峰值等于或大于故障值，那么处理器140可确定电动机110中 出现了 AC隔离丧失(功能626)。当确定了隔离丧失时，处理器140可停止电动机110的运 行和/或指令其它适当的过程。示例性方法600结束于功能640。
图7-9示出了根据方法600或其它适当方法的特定实施例中，随着时间推移测得 的基频分量幅值的检测到的示例性电压峰值的曲线。如上所述，滤波第一电压信号155(图 1)和/或第二电压信号165以获得基频分量。根据方法600，通过检测第一电压信号155 的幅值的电压峰值来测量基频分量。图7示出了根据方法600 (图6)的功能622，第一电压信号155(图1)的基频分量 幅值的电压峰值710的曲线700。在曲线700所示的示例性实施例中，相绕组与地恰当地 隔离。根据方法600的基频分量的电压峰值710表示从功率逆变器130的输出侧132通过 接地件190传送的AC信号的幅值。在示例性实施例中，因为没有处于基频的电流流过接地 件190 (图1)，所以电压峰值710相对较小。示例性曲线700显示，电压峰值710在约0. 2 秒后为约零伏，在约0. 25秒之后小于0. 002伏。在该示例性实施例中，基频分量的电压峰 值710小于故障值，处理器140基于该电压峰值710确定相绕组114、116和118与地恰当 地隔离。曲线800示出了当其中一个相绕组短接到地时，根据方法600 (图6)的功能622 的、第一电压信号155的基频分量幅值的电压峰值810。当电动机系统100(图1)具有“相 到地”的故障时，电压峰值810会相对较大。例如，在曲线800中，电压峰值810在约0. 2秒 时为约6伏，在约0. 25秒时为约14伏。可将电压峰值810与故障值比较以确定电动机110 中是否出现了隔离丧失。在示例性实施例中，基频分量幅值的电压峰值810的大小与若干 因素直接相关，包括供给电压、电动机控制技术、“到底架”的短路是具有相对较小的阻抗还 是相对较高的阻抗、以及其它因素。如上所述，可使用多种控制技术来控制电动机110(图 1)。图8示出了利用非连续脉宽调制(DPWM)控制技术的实施例的曲线800。图9示出了利用正弦脉宽调制(SPWM)控制技术的、具有“相到地”故障状况的实 施例的曲线900。曲线900示出了根据方法600 (图6)的功能622的第一电压信号155 (图 1)的基频分量幅值的电压峰值910。当电动机系统100中出现“相到地”的故障时，电压峰 值910会具有相对较大的值。例如，曲线900示出了相对较大的电压峰值910，其在约0. 2 秒时具有约0. 6伏的值，在约0. 25秒时具有约1. 4伏的值。与未具有故障状态的系统的电 压峰值710(图7)相比，故障状态的基频分量幅值的电压峰值910相对较大。在示例性实 施例中，当出现“相到地”的故障时，电压峰值910大于上述故障值。处理器140可将电压 峰值910与故障值作比较，以确定是否出现了 AC隔离丧失，以及是否应当修改对功率逆变 器130的控制。利用方法600 (图6)的电动机系统100 (图1)可基于正常运行状态与故障状态 之间第一电压信号的基频分量幅值的电压峰值的差别来确定何时出现AC隔离丧失(功能 622)。例如，图7-9示出了所述实施例和状况的电压峰值(710、810和910)，对于正常运行状况而言具有相对较低的电压峰值710 (在0. 25秒时低于0. 002伏)，对于AC隔离丧失状 况而言具有相对较大的电压峰值810和/或910 (在0. 25秒时大于1. 2伏)。相对较低的 电压峰值710为第一电压信号155(图1)中的基频分量幅值的低幅值的测量值，相对较高 的电压值810和/或910为第一电压信号155中的相对较大基频分量的测量值。基于这些 差别，所述示例性实施例可以高的精确度和可靠度确定何时出现隔离丧失。图10示出了使用源信号的正交(例如正弦和余弦)分量来检测电动机系统中隔 离丧失的示例性方法1000。示例性方法1000适当地包括广泛的功能接收第一电压信号 (功能1012)；将第一电压信号与源信号的第一正交(正弦)分量相乘(功能1018)产生 第一电压信号的第一部分；将第一电压信号与源信号的第二正交(余弦)分量相乘(功能 1020)产生第一电压信号的第二部分；将第一电压信号的第一部分和第二部分组合以获得 具有幅值的滤波后电压信号(功能1022)；以及确定电动机110中存在AC隔离丧失(功能 1026)。其它实施例还可产生处在电动机110的基频下的源信号(功能1014)，和/或将源 信号分为正交分量(功能1016)。还可提供各种其它功能和其它特征，如下面所进一步详细 描述的。方法1000开始于功能1010。在示例性实施例中，处理器140 (图1)以任意适当的 方式接收第一电压信号155 (功能1012)。例如，处理器140可包括用来接收第一电压信号 155的具有适当电连接的数据采集�？椤４砥�140还可以产生处于基频下的源信号(功 能1014)。例如，处理器140可以产生处于基频下的用于驱动电动机110和/或用于其它功 能的信号。在示例性实施例中，所述源信号被分为正交分量(功能1016)，例如正弦分量和 余弦分量。第一源分量(正弦)与第一电压信号155相乘(功能1018)产生第一电压信号 的第一部分。第二源分量(余弦)与第一电压信号155相乘(功能1020)产生第一电压信 号的第二部分。使用实施在软件中的两个低通滤波器滤波所述第一部分和第二部分(功能 1019和1021)。求低通滤波器的这两个输出的平方和(功能1022)以获得可与阈值故障值 作比较的幅值(功能1024)。该过程从第一电压信号的幅值中去除了低频分量，例如DC分 量。
在示例性实施例中，将第一电压信号155与正交分量组合(功能1018和1020)以 及组合分离的信号(功能1022)这一过程去除或减弱了第一电压信号155中的DC分量，使 得第一电压信号主要含有基频分量。在示例性的电动机系统100中，与正常状况下基频分 量的幅值相比，当电动机110中存在“相到地”的短路时，第一电压信号155的基频分量具 有更大的幅值。处理器140可将第一电压信号155的幅值与故障值作比较(功能1024)， 以确定电动机110中是否出现了 AC隔离丧失。在示例性实施例中，处理器140继续监测第 一电压信号以确定基频分量的幅值是否大于故障值。当所述幅值等于或大于故障值时，那 么处理器可确定已出现AC隔离丧失(功能1026)，并可关闭电动机110的运行。当处理器 140确定已出现AC隔离丧失时，可通过处理器140和/或其它处理器来执行其它过程逻辑 或功能。图11示出了检测电动机系统100 (图1)中隔离丧失的示例性方法1100的流程图。 方法1100适当地包括广泛的功能接收第一电压信号(功能1111)和第二电压信号(功能 1112)；测量第一电压信号的第一平均值(功能1117)和第二电压信号的第二平均值(功 能1118)；将第一平均值与第二平均值作比较(功能1122)；以及确定是否出现了隔离丧失(功能1126)。其它实施例还可从第一电压信号采样(功能1115)和从第二电压信号采样 (功能1116)。还可提供各种其它功能和其它特征，如下面所进一步详细描述的。示例性方法1100可用于在电动机110(图1)以低的基频运行和/或处于失速状 况时检测“相到地”的隔离丧失。例如，当电动机系统100用在车辆中时，车辆的速度可与电 动机110的速度和/或基频相关。当车辆停止或以低速行驶时，所述基频可低于在检测AC 隔离丧失的一些方法中所使用的最低适当频率。示例性方法1100可检测在低基频时的AC 隔离丧失，并且还可检测DC隔离丧失。例如，当电源170的正端子172或负端子174与地 190 (例如车辆底盘或电动机底架112)之间存在短路或局部短路时，会出现DC隔离丧失。示例性方法1100开始于功能1110。处理器140 (图1)可以任意的方式接收第一电 压信号155 (功能1111)和第二电压信号165 (功能1112)。在示例性实施例中，处理器140 使用A/D转换器从第一电压信号155 (功能1115)和第二电压信号165采样(功能1116)， 所述A/D转换器为处理器140的一部分或者通信地联接至处理器140。处理器140可测量 第一电压信号155的第一平均值(功能1117)和第二电压信号165的第二平均值(功能 1118)。在示例性实施例中，第一电压信号155的平均值和第二电压信号165的平均值与电 压信号155和165的DC分量的幅值相关。
在正常运行状况下，第一平均值大致等于第二平均值。但是，在故障状况下，第一 平均值可显著地不同于第二平均值。如果电动机系统100(图1)经历了电力总线150中的 短路，例如，负端子174与电动机底架112之间的短路，那么第一电压信号155可具有比第 二电压信号165小得多的DC分量幅值。电力总线150中的短路可通过比较第一电压信号 155和第二电压信号165的平均值来检测(功能1122)。可替代地，如果在电动机110失速 状况期间出现“相到地”的短路，那么短路的相会在第一或第二电压信号中引起DC偏移。通 过处理器140比较平均值(功能1122)可检测“相到地”的短路。电动机系统100中的其 它故障会引起第一平均值与第二平均值之间平均值的差别。在示例性方法1100中，使用了平均差故障值，该平均差故障值允许第一平均值与 第二平均值之间由于电路中的缺陷、电子噪声、电源170中的差异、以及其它适当地预料的 差异等因素引起的适当差异。在示例性实施例中，将平均差故障值与测得的差作比较，以确 定是否出现了故障(功能1124)。如果处理器140确定测得的差低于平均差故障值，那么处 理器140可继续使电动机110运行，并可比较第一电压信号155和第二电压信号165的平均 值。在方法1100中，如果测得的差大于平均差故障值，那么处理器140确定存在隔离丧失 (功能1126)。可基于存在DC隔离丧失的确定结论，执行各种功能。例如，当确定了 DC隔 离丧失时，处理器140可与单独的系统通信以将电源170与电力总线150断开或隔离。示 例性方法1100结束于功能1140。所述示例性实施例和方法提供了诸如减少多相电动机系统中使用的电流传感器 的数量的优点。优点还可包括，对隔离丧失状况的更加快速的响应时间，从而允许关闭电动 机系统100以限制因短路状况引起的进一步损坏。各种实施例还可提供在检测DC隔离状 况的同时检测AC隔离状况的优点。本领域的技术人员还可认识到和理解其它优点。如本文所使用的，词语“示例性”意味着“用作实例、例子或举例”，而不是要被精确 地复制的“模型”。本文中作为示例所述的任何实施方式并不必构造为超过其它实施方式的 优选或有优势的。另外，并没有意图被前述技术领域、背景技术、发明内容或详细描述中介绍的任意明示或暗示的理论约束。如本文所使用的，术语“基本上”意图包含由于设计或制造的不完美、装置或组件 的公差、环境影响和/或其它恰当的因素引起的任何轻微差异。术语“基本上”还允许因寄 生效应、噪声以及在实际实施例中可能存在的其它实际考虑事项引起的与完美或理想情况 的差异。前面的描述可涉及元件或节点或特征“连接”或“联接”在一起。如本文所使用的， 除非另有明确的表述，否则“连接”意味着一个元件/节点/特征被电地、机械地、逻辑地或 以其它方式直接地结合至另一元件/节点/特征(或与其直接通信)。同样，除非另有明确 的表述，否则“联接”意味着一个元件/节点/特征可机械地、电地、逻辑地或以其它方式直 接或间接地结合至另一元件/节点/特征，使得即使这两个特征不可直接连接也允许其相 互作用。也就是说，“联接”意图包含元件或其它特征的直接和间接结合，包括与一个或多个 介入元件的连接。
另外，某些术语还可用在说明书中仅为参考性目的，因此并非意图为限制性的。例 如，涉及结构或元件的术语“第一”、“第二”及其它这类数字性术语并不暗示次序或顺序，除 非通过上下文清楚地表述。尽管在前面的详细描述中已经描述了至少一个示例性实施例，但是应当理解，存 在大量的变型。还应当理解，所述的一个或多个示例性实施例仅为实例，并不是为了以任何 方式限制本发明的范围、应用或结构。相反，前面的详细描述将给本领域的技术人员提供实 施所述示例性实施例的方便路途。应当理解，在不脱离所附权利要求及其合法等同物限定 的本发明范围的情况下可对元件的功能和布置进行各种改变。
权利要求
一种检测电动机系统中的隔离丧失的方法，所述电动机系统包括具有输入侧和输出侧的逆变器以及以基频运行的电动机，所述电动机具有电连接至车辆底盘的电动机底架，所述电动机底架用作所述逆变器的输入侧和输出侧的共用基准，所述方法包括在所述逆变器的输入侧检测第一电压信号；滤波所述第一电压信号以提取所述第一电压信号的与所述基频相关的、通过所述共用基准传递至所述输入侧的分量，所述第一电压信号的所述分量具有分量幅值；以及通过将所述分量幅值与AC隔离丧失故障值作比较来确定是否存在AC隔离丧失故障。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述电动机在与所述基频范围相关的范围内运行， 所述基频范围具有最高值，其中所述滤波包括采用截止频率基本上等于所述基频范围的最 高值的低通滤波器。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述滤波包括以至少是所述低通滤波器的截止频 率的最高值的两倍的采样速率从所述第一电压信号采样。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述电动机在与所述基频范围相关的范围内运行， 所述基频范围具有最高值，其中所述滤波包括使用截止频率基本上等于所述基频范围的最高值的低通滤波电路； 以至少是所述低通滤波器的截止频率的最高值的两倍的采样速率从所述第一电压信 号采样；以及去除所述第一电压信号的DC分量，以获得所述第一电压信号的所述分量。
5.如权利要求1所述的方法，其中，确定是否存在隔离丧失故障包括 将所述第一电压信号的所述分量转换为绝对值；以及将随时间推移的所述绝对值取平均。
6.如权利要求1所述的方法，其中，确定是否存在隔离丧失故障包括 将所述第一电压信号的所述分量转换为绝对值信号；减弱所述绝对值信号的非DC分量；以及 检测所述减弱后的绝对值信号的峰值。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述滤波包括将处在所述基频的源信号分成第一正交分量和第二正交分量； 将所述第一正交分量与所述第一电压信号相乘，然后减弱较高的频率分量以产生所述 第一电压信号的第一部分；将所述第二正交分量与所述第一电压信号相乘，然后减弱较高的频率分量以产生所述 第一电压信号的第二部分；以及组合所述第一电压信号的第一部分和所述第一电压信号的第二部分，以获得所述第一 电压信号的具有所述分量幅值的分量。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述电动机系统包括基本上与所述电动机底架隔 离、电联接至所述逆变器的输入侧的DC电源，所述DC电源具有正端子和负端子，其中，所述 第一电压信号与流过第一电容的电流成比例，所述第一电容电联接在所述负端子与所述电 动机底架之间，所述方法还包括接收与流过第二电容的电流成比例的第二电压信号，所述第二电容电联接在所述正端 子与所述电动机底架之间；以及通过将所述第一电压信号的平均值与所述第二电压信号的平均值作比较来确定是否 存在DC隔离丧失故障。
9.一种识别电动机系统中的隔离丧失的方法，所述电动机系统包括电动机和电源，所 述电动机具有连接至电性地的电动机底架，所述电动机以基频运行，所述电源在电源电压 下工作，所述方法包括接收跟所述电源的端子与所述电动机底架之间的电压相关的第一电压信号，所述第一 电压信号包括与所述基频相关的第一分量和与所述电源电压相关的第二分量；滤波所述第一电压信号，以减弱与所述电源电压相关的所述第一分量；测量与所述基频相关的所述第二分量的幅值；以及通过将所述第一分量的幅值与故障值作比较来确定是否存在相到地的隔离丧失状况。
10.一种系统，包括电源，其具有电源电压并基本上与电性地隔离；功率逆变器，其电联接至所述电源，所述功率逆变器构造成在AC端子处在AC相中从所 述电源提供AC电流，所述AC相具有处于基频的电流；电动机，其电联接至所述功率逆变器的AC端子，所述电动机具有在正常运行状况下基 本上与所述功率逆变器的AC端子电隔离的底架；处理器，其构造成控制所述功率逆变器提供的AC电流，所述处理器构造成接收与流过 电动机底架的电流相关的第一电压信号，所述第一电压信号包括与所述AC相的基频相关 的第一分量、和与所述电源电压相关的第二分量，所述处理器还构造成滤波所述第一电压 信号以减弱所述第二分量，测量所述第一分量的幅值，并通过将所述第一分量的幅值与故 障值作比较来确定是否存在AC隔离丧失状况。
全文摘要
本发明涉及在AC电动机运行时检测隔离丧失的系统和方法。该系统包括具有电源电压并基本上与地或底架隔离的电源和电联接至该电源的功率逆变器。功率逆变器构造成在AC端子处在AC相中从电源提供AC电流，该相具有处于基频的电流，其控制电动机速度。电动机电联接至功率逆变器的AC端子并且具有在正常运行状况下基本上与功率逆变器的AC端子电隔离的底架。处理器构造成控制功率逆变器提供的AC电流，接收与流过电动机底架的电流相关的第一电压信号(其包括与相的基频相关的第一分量和与电源电压相关的第二分量)，滤波第一电压信号以减弱第二分量，测量第一分量的幅值，并通过将第一分量的幅值与故障值作比较来确定是否存在AC隔离丧失状况。
文档编号G01R19/06GK101846727SQ20101014951
公开日2010年9月29日 申请日期2010年3月26日 优先权日2009年3月26日
发明者B·H·裴, B·M·路德维希, M·N·安瓦, S·E·格利森, S·M·N·哈桑 申请人:通用汽车环球科技运作公司
专业数控铣床产品供应商
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