CN109417287A - 用于为电驱动系统避免较高频的危险接地故障电流的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于为电驱动系统(2)避免较高频率的危险接地故障电流(IEF)的方法(V)，电驱动系统在电网(1)中运行并具有变流器(3)和电驱动机器(4)，其中，在第一方法步骤(S1)中，在变流器(3)中产生共模电压(UCM)，它在所选择的低频下具有特定的共模电压占比(UCMA)，其中，在第二方法步骤(S2)中，在电驱动系统(2)处存在接地(ES)的情况中，由于特定的共模电压占比(UCMA)，在处于所选择的低频时，共模电流(ICM)的共模电流占比(ICMA)流过主要是欧姆的导体‑接地‑阻抗(ZO)，其中，在第三方法步骤(S3)中，借助电流检测器(7)在电驱动系统(2)的多个电流回路(8)中的一个中检测到共模电流(ICM)的总电流(IS)，其中，在第四方法步骤(S4)中，借助电流评估器(STW)从总电流(IS)中查明在所选择的低频下共模电流(ICM)的共模电流占比(ICMA)，并且其中，在第五方法步骤(S5)中，当共模电流占比(ICMA)达到一个比较值(VM)时，电驱动系统(2)就借助电开关元件(13)从电网(1)上断开。

Description

用于为电驱动系统避免较高频的危险接地故障电流的方法
技术领域
本发明涉及一种用于为在电网中运行的电驱动系统避免较高频的危险接地故障电流的方法，电驱动系统带有变流器和电驱动机器，本发明还涉及一种用于执行所述方法的故障电流保护装置。
背景技术
如果导体-接地-绝缘因为电器件、电缆或通常也具有电驱动系统的设备中的其他组件处存在的接地而出毛病或被桥接，就有可能例如因为着火导致危害电驱动系统的可用性。如果该接地是因为人触碰到电导体导致的，那么同样也可能形成危险的接地故障电流，这些电流不允许的高接触电流形式对这个人的生命安全构成威胁。
作为针对这类危险的保护措施，除了像保护接地或保护电位平衡这样的解决方案以外，还会采用故障电流保护系统，它在常用语中也经常被称为故障电流保护开关(FI-开关)。它们的任务是：识别危险的接地故障电流，并且最晚在达到部分由行业标准或类似的法律规定确定的极限值时，将受威胁的或对人有危险的设备部分从电网上断开。
所述故障电流保护开关虽然不适合也并不设计用于防止接地故障，但是它们在发生接地故障的情况中，能够将形成的危险接地故障电流的大小和存在时间限制在对人和/或对设备无害的范围内。
如果例如为设备的防火设置一个故障电流保护开关或相应的故障电流保护装置，那么基于防火技术知识可以认为：在接地具有经过一个较长的时间段出现60W或以上的故障电功率时，可能会引起火灾。为了在设备中防火，出于这个原因通常规定最大300mA的额定故障电流为极限值，到了这个极限值就必须触发故障电流保护开关。为了对人员进行保护，大多确定一个30mA的额定故障电流为极限值。针对特殊的应用场合，这个极限值也会降到10mA。
如果在设备中用到尤其是具有变频器的电驱动系统，那么通常因为这类驱动系统的固有系统属性而存在以下挑战，即，已知的故障电流保护开关在此无法运行或者只能在严重受限地运行。
这类变频器通常具有许多功率半导体开关，它们根据运行模式借助大于1kHz的高开关频率被开关，其中，电驱动系统的系统决定存在的导体-接地电容产生具有相同大小的接地频率的对地漏电电流。然而，在使用公知的故障电流保护开关时，这些较高频率的对地漏电电流的出现常会导致触发并且因此导致电驱动系统从电网上断开，尽管在电驱动系统中不存在接地。这类错误触发危害电驱动系统的或整个整备的可用性，并且因此也危害其运行安全性。
如果现在在公知的故障电流保护开关中，将触发限制在识别到直至例如1kHz的低频率的危险接地故障电流时，或者如果在较高频率范围内的识别敏感度降低时，就具有相应的电驱动系统的设备的故障电流保护而言，仍然残留有对人员和/或机器的高潜在危险，因为较高频率的危险接地故障电流并不被识别出或者不能以所需的安全性而被识别出。
发明内容
现在本发明的目的是，提供一种用于电驱动系统的故障电流保护的方法和装置，它们相对于公知的故障电流保护能够更好地避免出现较高频的危险接地故障电流，并且同时防止被错误触发。
本发明的基本理念是，对那些具有系统决定的高频对地漏电电流的电驱动系统，借助公知的故障电流装置不足以实现符合需要并且对于所有运行方式都安全的故障电流保护。那么在公知的故障电流保护装置中，可能出现错误触发，因为无法可靠地将由运行决定的高频对地漏电电流与通过接地产生的高频危险接地故障电流区分开，其中该高频对地漏电电流是系统固有存在的并且基于导体-接地电容而产生。
所述目的通过一种包含在权利要求1中给出的方法步骤的方法得以实现。此外所述目的还通过一种用于执行所述方法的、具有权利要求9中所述特征的故障电流保护装置得以实现。
根据本发明的方法用于为电驱动系统避免危险的较高频接地故障电流，电驱动系统在电网中运行并带有变流器和电驱动机器，在该方法中，在第一方法步骤中，在变流器中产生共模电压，它在所选择的低频下具有特定的共模电压占比，在第二方法步骤中，在电驱动系统处存在接地的情况中，基于特定的共模电压占比，共模电流的共模电流占比在所选择的低频下流过主要是欧姆的导体-接地-阻抗，在第三方法步骤中，借助电流检测器在电驱动系统的多个电流回路之一中检测共模电流的总电流，在第四方法步骤中，借助电流评估器从总电流中查明：共模电流在所选择的低频下的共模电流占比，并且，在第五方法步骤中，当共模电流在所选的低频下的共模电流占比达到一个比较值时，电驱动系统借助电开关元件从电网上断开。
变流器、尤其可以是变频器，相对于接地电位或保护导体电位在共模电压的所选择的低频下，产生特定的共模电压占比，使得特定的共模电压占比相应于预期的电压值，其中，所选的低频相应地已知。
在高频危险接地故障电流的出现方面而言，根据本发明的方法以有利的方式实现了对电驱动系统的间接监控。其中可以识别存在的接地，并且触发电驱动系统从电网上断开，尽管高频危险接地故障电流还没有流动，但是其中，高频危险接地故障电流在不将电驱动系统从电网上断开的情况中根据变流器的运行模式可能会流动。
电驱动系统的电构造元件像是例如带有或没有绝缘外罩的电导线，它们相对于接地电位或保护导体电位具有基于导体-接地电容(也被称为寄生电容)的电容式阻抗。在这种导体-接地电容中，由变流器产生的、共模电压的特定共模电压占比根据运行仅仅引发一个小的电流动，这是因为这些导体-接地电容的相应阻抗在所选择的低频下非常大。这种小的电流动比例如300mA的额定故障电流要小得多(例如小100倍)，该额定故障电流在DINVDE 0100-482中被规定为TN以及TT系统中的电缆设施和导线设施的防火极限值。
如果现在在电驱动系统中例如在电导线与接地或保护导体电位之间出现接地，那么共模电流的共模电流占比就与共模电压在所选择的低频下的共模电压占比成比例地流动。这种比例关系与频率相关，因为接地具有主要是欧姆的导体-接地-阻抗。此外对于以下情况也是如此，例如因为针对接地或保护导体电位的电导线绝缘外罩出毛病而造成接地，以及对于因为人员不安全地触碰电导线造成例如在电导线与接地或保护导体电位之间形成可导电的连接而造成接地。
共模电流在所选择的低频下的共模电流占比因此是一个指标，它指明了是否会因为接地而出现危险的接地故障电流。为此，借助电流检测器在电驱动系统的电流回路之一中检测共模电流作为总电流，并且借助电流评估器在低频下查明共模电流的共模电流占比。将查明的共模电流占比与比较值进行比较。这个比较值可以以小例如因数10的额定故障电流为标准，其中，这些额定故障电流可以从针对设备或人员的故障电流保护(额定故障电流例如为30mA)和针对防火(额定故障电流例如300mA)的标准或者法律规定中获取。正如已经说明的那样，当查明的共模电流的共模电流占比达到该比较值时，就将电驱动系统从电网上断开。
所述方法的有利构造方案在从属权利要求中给出。
在本发明的第一种有利实施方式中，进行对危险接地故障电流的识别和电驱动系统从电网上的断开，而与电驱动系统中流动的、由运行决定的对地漏电电流无关，其中识别尤其是对较高频的危险接地故障电流的识别。
与公知的故障电流保护开关或故障电流保护系统相反，由运行决定的对地漏电电流，不管它们具有多大的频率，都对借助该方法识别和关断的危险接地故障电流没有影响。于是今后就避免了在电驱动系统中发生错误触发的情况，正如在公知的故障电流保护开关中，由于经常以较高频运行的功率半导体会在变流器中出现的那样。
在该方法的另一种有利的实施方式中，危险接地故障电流的较高频率大于1kHz，并且共模电压的特定的共模电压占比的所选择的低频小于1kHz。
因为共模电流的共模电流占比在小于1kHz的低频下只有在以下情况中才会流动，即，一方面借助变流器在这种低频下产生共模电压的特定的共模电压占比，并且取决于在电驱动系统处存在的接地，另一方面形成对接地具有代表性的、主要是欧姆的导体-接地-阻抗，所以相比对于在公知的故障电流保护开关中提供的常见额定故障电流，此时的比较值以有利的方式设置得明显更低。因为这个比较值例如可以选择比常见额定故障电流小因数十，所以在存在接地的情况中，允许以有利的方式为带有电驱动系统的设备中的人员保护和防火提供安全性更高的、更加敏感的故障电流保护。于是可以识别这些接地和危险接地故障电流，这些接地的主要是欧姆导体-接地-阻抗还是高欧姆的(高欧姆的意思就是大于10kΩ)，并且危险接地故障电流的较高频率大于1kHz是已经可证实的，其中，小于1kHz的危险接地故障电流可能还没有出现。
此外，该方法能够容忍那些具有一漏地频率的、由运行决定的对地漏电电流，该漏地频率在存在接地的情况中相应于危险接地故障电流的较高频率。为电驱动系统而采用的变流器可以为故障电流保护保持或补充关键工作时间点，例如借助极高的开关频率对功率半导体进行开关，而不会让故障电流保护以后发生错误触发。而且在采用该方法时，也不需要为了改变电驱动系统的导体-接地-电容而采取结构设计方面的措施(例如加强电导体的绝缘外罩)，因为仅仅通过危险接地故障电流来决定触发电驱动系统与电网的断开，而并不通过在大小和频率方面类似的、由运行决定的对地漏电电流决定。
在该方法的另一种有利的实施方式中，所选择的低频是工频的整数多倍，并且在工频为50Hz时尤其是等于150Hz。
如下有利的是，为共模电压的共模电压占比选择具有150Hz的低频，该低频是工频(50Hz)的整三倍，这是因为尤其是变频器作为电驱动系统中的变流器，在150Hz时能够相对于接地或保护导体电位系统固有地产生共模电压的共模电压占比。在无故障的情况中，也就是在不出现接地时，借助在150Hz下将共模电压的共模电压占比接到电驱动系统的导体-接地电容上，并不会在150Hz下出现相应大小的、共模电流的共模电流占比流动，该共模电流几乎达到比较值的大小，例如达到30mA或300mA的额定故障电流。从而避免了相应地错误触发电开关元件，这种错误触发会导致电驱动系统意外地从电网上断开。
在该方法的另一种有利的实施方式中，借助整流器和/或借助逆变器，该变流器在所选择的低频下产生具有特定的共模电压占比的共模电压。
此外还存在一种可能性，就是在逆变器连同整流器的组合驱控系统中在所选择的低频下产生共模电压的特定共模电压占比。只要整流器是不受控的整流器，那么取决于电网引起的换向过程，系统固有地产生出例如150Hz低频的共模电压的特定的共模电压占比，而在整流器和逆变器受控时，可以产生最低直至1kHz的任意低频。
在该方法的另一种有利的实施方式中，借助电压检测器检测共模电压，电压检测器在一种情况下位于变流器的这些电流回路的直流电压中间回路处、或者在另一种情况下位于变流器的这些电流回路的负载侧变流器输出端处，并且其中，借助电压评估器查明共模电压在所选择的低频下的特定的共模电压占比。
这种方法的可靠性此外还依赖于，在变流器中在使用时借助受控的整流器和/或逆变器必须相对于接地或保护导体电位在选择例如150Hz的低频时产生共模电压的特定的共模电压占比。由于变流器功能失效，可能发生的是：在所选择的、这里例如150Hz的低频下，没有或者非足量地产生共模电压的特定的共模电压占比。同样有问题的是：缺少电网的一个相。
因此有利的是，在对特定的共模电压占比的预期值方面，对通过电压评估器查明的、特定的共模电压占比在所选择的、这里例如为150Hz的低频下进行检查。如果不能证实或不能以足够的大小证实预期值，那么电驱动系统就借助合适的措施转为安全的运行状态。
示例性的措施有：向电驱动系统的安全系统或运行控制系统发出故障报告，同时向变流器输出脉冲阻拦；借助电网开关将电驱动系统从电网上断开；或者引发极高欧姆的接地，以触发在电网上设置在电驱动系统前方的传统故障电流保护开关，这个开关然后被相应地触发并且断开电网。所有这些措施都可以单独地或者组合起来实施。
此外，如果在变流器中在受控的整流器和逆变器进行驱控时分别采用相同的调制方式(例如分别采用平顶调制作为非连续定时的空间矢量调制方式)，并且逆变器此外还以相应于工频的基础频率运行，那么就可能出现不希望的运行状态，在该状态中，逆变器在所选择的150Hz的低频下相对于接地或保护导体电位产生共模电压的共模电压占比，它相对于由整流器在所选择的150Hz的低频下产生的共模电压的共模电压占比具有180°的相位移。
据此存在以下危险，即，由逆变器产生的、共模电压的共模电压占比补偿由整流器在所选择的低频下产生的共模电压占比，从而在例如将变流器与电机相连的电导线中发生接地时，在所选择的、在这里例如150Hz的低频下，共模电流的共模电流占比不期望地减少，或者它在极限情况中甚至变为零。共模电流的共模电压占比然后就无法达到比较值，尽管可能已经有危险的接地故障电流在主要是欧姆的导体-接地-阻抗中流动了。
这种不期望的运行状态可以被避免。将借助电压感应检测到的共模电压和通过电压评估查明的共模电压占比输送给逆变器的驱控系统，其中，逆变器的驱控系统如下地构成，即，阻止在所选择的、这里例如150Hz的低频下以180°的相位移产生共模电压的共模电压占比。额外地，该电驱动系统还可以通过已经说明的措施转为安全的运行状态，尤其是当首次识别不期望的运行状态以后无法识别出变化时。
在该方法的另一种有利的实施方式中，从预设额定故障电流的0.1倍直至预设额定故障电流的1倍的值域中决定比较值。
从这个值域内对比较值的选择，能够有利地允许为电开关元件更好地设置触发性能，电开关元件引起电驱动系统与电网分离。该触发性能通常由电开关元件的触发时间和额定故障电流的大小联合决定，所以可以借助从这个值域内确定比较值来影响预设的额定故障电流，从而改变触发的敏感度。
在该方法的另一种有利的实施方式中，在存在接地的情况下欧姆式的导体-接地-阻抗小于或等于15kΩ时，如下产生共模电压在所选择的低频下的特定的共模电压占比，即，使得在共模电流在所选择的低频下流动的共模电流占比达到比较值。
如下地确定在共模电压的所选择的低频下需要产生的共模电压占比，即，使得共模电流在直至15kΩ的低频下的共模电流占比以比较值的大小必须开始流动，该共模电流占比在存在接地的情况中流过欧姆式的导体-接地-阻抗。这包括，为了确定和产生共模电压在所选择的低频下的共模电压占比，尤其也必须考虑可以预设不同的比较值，例如在人员保护时针对30mA的额定故障电流，或在防火时针对300mA的额定故障电流。
为了实现该目的，此外还建议一种用于根据本发明的方法的故障电流保护装置，它具有变流器，在变流器中在所选择的低频下可产生共模电压的特定的共模电压占比，故障电流保护装置还具有电流检测器，借助电流检测器可在电驱动系统的多个电流回路之一中检测总电流，故障电流保护装置还具有电流评估器，借助电流评估器可从总电流中查明：共模电流在所选择的低频下的共模电流占比，并且借助电流评估器可将这个共模电流占比与一个比较值进行比较，并且故障电流保护装置还具有电开关元件，借助电开关元件可将电驱动系统从电网上断开。
在该故障电流保护装置的第一有利实施方式中，该变流器具有整流器和/或逆变器，用于在所选择的低频下产生共模电压的特定的共模电压占比。
在该故障电流保护装置的另一种有利实施方式中，该整流器构造成不受控的整流器或者构造成受控的整流器。
在该故障电流保护装置的另一种有利实施方式中，为了检测共模电压，在变流器的直流电压中间回路处、或者在变流器的负载侧变流器输出端处布置有电压检测器，并且提供电压评估器，借助它能够查明共模电压在所选择的低频下的共模电压占比。
在该故障电流保护装置的另一种有利实施方式中，其具有处理器单元，处理器单元带有电流评估器和电压评估器。
这个处理器单元布置在变流器中、或者整流器中和/或变流器的逆变器中，其中，该处理器单元接收由电压检测器检测的共模电压，并且传输给电压评估器，用于查明在所选择的低频下的特定的共模电压占比，并且其中，该处理器单元接收由电流检测器检测的共模电流，并且为了查明在所选择的低频下的共模电流占比而传输给电流评估器。
借助这个处理器单元，可以将共模电流在所选择的低频下的共模电流占比与比较值进行比较，并且可以用预期的电压值检查由整流器和/或逆变器产生的、在所选择的低频下的共模电压的共模电压占比。
在该故障电流保护装置的另一种有利的实施方式中，该处理器单元构造成用于驱控该受控的整流器和/或逆变器。
附图说明
下面借助对结合附图更详尽地阐述的实施例的说明，使得本发明的上述属性、特征和优点以及如何实现这些的方式和方法更加清晰易懂。图中示出：
图1是对一种在电网上运行的驱动系统的第一示意图，这种驱动系统具有系统固有出现的对地漏电电流以及接地，接地在运行时可能具有较高频率的危险接地故障电流，
图2是根据本发明的方法的重要步骤的结构图，该方法为电驱动系统预防危险的、较高频的接地故障电流，电驱动系统在电网中运行并带有变流器和根据图1所示的电驱动机器，以及
图3以子图图3A和图3B的形式示出了图1所示内容的另一种示意图，其具有在电驱动系统2中的根据本发明的故障电流保护装置，它用于图1所示的根据本发明的方法，
具体实施方式
在图1中用示意图示出了电驱动系统2上由运行决定出现的对地漏电电流IEA或漏电部分电流IEA’和接地ES，这个电驱动系统在电网1上运行，其中，运行时因为接地ES，在电驱动系统2中将会有较高频率的危险接地故障电流IEF流动。
在电网1上运行的电驱动系统2在图1中具有电子技术组件的布置，其中，电机4、也就是三相电机，借助电导线18与变流器3电连接(在图1中，仅仅示意性地示出了一条适合三相电系统17的电导线)。变流器3与电机4的电连接构造成三相电系统17，并且示出了该电驱动系统2的多个电流回路8中的一个。
变流器3具有整流器5和逆变器15，其中整流器5和逆变器15借助电导线15相互电连接成直流电压中间回路6。这样的变流器也被称为带有直流电压中间回路6的变频器。因此将整流器5与逆变器15的电连接设计为直流系统16，并且示出电驱动系统2的多个电流回路中的另一个。
该电驱动系统2从变流器3出发借助电导线18与电网1电连接。在这个构造成三相电系统17的电连接中，在电网1与电驱动系统2的变流器3之间电接通了一个现有技术中公知的故障电流保护开关14和一个电网滤波器12，其中，该电网滤波器12也可以是电驱动系统2的一部分。
不仅例如在变流器3与电机4之间建立电连接的电导线18中，而且还在电机4本身中，在运行时都存在导体-接地电容11(在图1中示出)，它们存在于与接地或保护导体电位的电连接中。该导体-接地电容11、例如电导线18的导体-接地电容，此外还通过它们的绝缘外罩19共同决定。
电网1和电网滤波器12分别与接地或保护导体电位相连。由运行决定的高频对地漏电电流IEA由电驱动系统2的变流器3系统固有产生，该高频对地漏电电流现在经由导体-接地电容11流向接地或保护导体电位，其中，从由运行决定产生的高频对地漏电电流IEA中，大多只有由运行决定的高频漏地部分电流IEA’经由该接地或保护导体电位到达电网1，并且从电网出发经由故障电流保护开关14返回到电驱动系统2中。借助电网滤波器12因此过滤出大部分由运行决定产生的高频对地漏电电流IEA。
公知的故障电流保护开关14大多将这些高频漏地部分电流IEA’解释为危险接地故障电流IEF，其由于带有主要是欧姆式的导体-接地-阻抗ZO的接地ES例如在变流器3与电机4之间的电导线18处或者也在电机自身中而出现，然而在这种情况中却没有出现。这样解释的后果就是故障电流保护开关14触发，并且将电驱动系统2直接并且违背期望地从电网1上断开。
图2示出了根据本发明的方法V的重要步骤的结构图，该方法为在电网1中运行的电驱动系统预防较高频率的危险接地故障电流IEF，该电驱动系统带有变流器3和根据图1所示的电驱动机器4。
在方法V的第一方法步骤S1中，在变流器3中产生共模电压UCM，它在所选择的低频下具有特定的共模电压占比UCMA。这个特定的共模电压占比UCMA在此相应于预期的电压值，预期的电压值作为方法V的一个参数是已知的，并且/或者可以检查它的生成情况。
在方法V的第二方法步骤S2中，在电驱动系统2处存在接地ES的情况中，基于特定的共模电压占比UCMA，共模电流ICM的共模电流占比ICM在所选择的低频下流过主要是欧姆式的导体-接地阻抗ZO。
在方法V的第三方法步骤S3中，借助电流检测器7在电驱动系统2的多个电流回路8之一中检测共模电流ICM的总电流IS。总电流IS在此可以在每个示例性地在图1中所示的电流回路8中检测到。
在第四方法步骤S4中，借助电流评估器STW从这个总电流IS中查明：共模电流ICM在所选择的低频下的共模电流占比ICMA。
在方法V的第五方法步骤S5中，当共模电流ICM在所选择的低频下的共模电流占比ICMA达到一个比较值VW时，该电驱动系统借助电开关元件13与电网1断开。
根据本发明的方法V因此确保：由运行决定的高频漏电电流IEA或漏电部分电流IEA’不会再对识别电驱动系统2中的接地ES有任何影响。危险接地故障电流IEF，无论频率是多少，因此都能够在存在接地ES的情况中、并且在出现的由运行决定的高频漏电电流IEA或漏电部分电流IEA’的背景下被可靠地识别出来，或者也可以在其出现之前就得以避免，这决定性地提高了触发电开关元件13的可靠性和敏感度。
图3以子图图3A和图3B示出了图1所示内容的另一种示意图，其具有在电驱动系统2中的根据本发明的故障电流保护装置9，在所选的低频下用于图2所示的根据本发明的方法V。
电驱动系统2在图3的电网1中的布置方式(在图3A和图3B中示出)相应于在图1中所示的那样。此外，电驱动系统2还具有用于从共模电流ICM检测总电流IS的电流检测器7。在实施例中，在三相电系统17中的电驱动系统2的多个电回路8之一中，电流检测器7示例性地布置在变流器3的电网侧变流器输入端22处。同样也可以将这个电流检测器7布置在直流电压回路6处或变流器3的负载侧变流器输出端23上。
借助电流评估器STW从共模电流ICM的总电流IS中查明在低频下的共模电流占比ICMA，并且将它与比较值VW进行比较。如果比较时因为接地ES而确定：共模电流ICM在这个低频下的共模电流占比ICMA达到了比较值VW，那么一个电开关元件13就将该电驱动系统2从电网1上断开，从而防止出现危险的接地故障电流IEF。
为了让共模电流占比ICMA在存在接地ES的情况中流经主要是低欧姆的导体-接地-阻抗ZO，那么在电驱动系统2的变流器3中借助整流器5和/或逆变器15产生一共模电压UCM，其具有在低频下的特定的共模电压占比UCMA。在此示出的整流器5设置成受控制的整流器21。
为了相对于预期的电压值检查在低频下产生的特定的共模电压占比UCMA，共模电压UCM在图3所示的实施例(图3B)中示例性地借助电压检测器10在直流电压中间回路6处进行检测。有利地，在直流电压中间回路6上布置有两个直流电压中间回路电容25时，可以相对于接地或保护导体电位在直流电压中间回路电容25之间形成的中心点24上检测共模电压UCM。但是原则上，电压检测器10也可以在另一个电流回路8处布置在变流器3的这个直流电压中间回路6之后，例如在其中一个电流回路8中，其布置成从变流器3的负载侧变流器输出端23出发的、带有电机4的三相电系统17。
借助电压检测器SPW查明：在低频下特定的共模电压占比UCMA，并且可以将它与预期的电压值进行比较。如果在共模电压UCM的低频下所查明的共模电压占比UCMS没有达到预期的电压值，故障电流保护装置9就有问题。
在有问题时，可以在电驱动系统2内或者另外采取相应的措施(在图3中未示出)，像是例如向电驱动系统2的安全系统或运行控制系统发出故障报告，同时向变流器3输出脉冲阻拦；借助电网开关将电驱动系统2从电网上断开；或者引发极高欧姆的接地以触发在电网2上在电驱动系统2之前实现的传统故障电流保护开关14，这个开关然后被相应地触发并且将电网1断开。
电流评估器STW和电压评估器SPW在图3所示的实施例中(图3B)在处理器单元20中实现。处理器单元此外还构造用于驱控不仅受控制的整流器5、21还有逆变器15，以分别产生在共模电压UCM的低频下的特定的共模电压占比UCMA。

Claims (14)

1.一种用于为电驱动系统(2)避免较高频率的危险接地故障电流(IEF)的方法(V)，所述电驱动系统在电网(1)上运行并具有变流器(3)和电驱动机器(4)，其中，
-在第一方法步骤(S1)中，在所述变流器(3)中产生共模电压(UCM)，所述共模电压在所选择的低频下具有特定的共模电压占比(UCMA)，
-在第二方法步骤(S2)中，在所述电驱动系统(2)处存在接地(ES)的情况中，基于所述特定的共模电压占比(UCMA)，共模电流(ICM)的共模电流占比(ICMA)在所述所选择的低频下流过主要是欧姆的导体-接地-阻抗(ZO)，
-在第三方法步骤(S3)中，借助电流检测器(7)在所述电驱动系统(2)的多个电流回路(8)中的一个电流回路中检测所述共模电流(ICM)的总电流(IS)，
-在第四方法步骤(S4)中，借助电流评估器(STW)从所述总电流(IS)中查明：所述共模电流(ICM)在所述所选择的低频下的所述共模电流占比(ICMA)，和
-在第五方法步骤(S5)中，当所述共模电流(ICM)在所述所选择的低频下的所述共模电流占比(ICMA)达到一个比较值(VM)时，所述电驱动系统(2)借助电开关元件(13)从所述电网(1)上断开。
2.根据权利要求1所述的方法(V)，其中，进行对所述危险接地故障电流(IEF)的识别和所述电驱动系统(2)从所述电网(1)上的所述断开，而与在所述电驱动系统(2)中流动的、由运行决定的对地漏电电流(IEA)无关，其中，所述识别尤其是对所述较高频率的所述危险接地故障电流(IEF)的识别。
3.根据前述权利要求中一项所述的方法(V)，其中，所述危险接地故障电流(IEF)的所述较高频率大于1kHz，并且其中，所述共模电压(UCM)的所述特定的共模电压占比(UCMA)的所述所选择的低频小于1kHz。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(V)，其中，所述所选择的低频是所述电网(1)的工频的整数多倍，并且在所述工频为50Hz时尤其是等于150Hz。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(V)，其中借助整流器(5、21)和/或借助逆变器(15)，所述变流器(3)在所述所选择的低频下产生具有所述特定的共模电压占比(UCMA)的所述共模电压(UCM)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(V)，其中，借助电压检测器(10)检测所述共模电压(UCM)，所述电压检测器在一种情况下位于所述变流器(3)的所述电流回路(8)的直流电压中间回路(6)处、或者在另一种情况下位于所述变流器(3)的所述电流回路(8)的负载侧变流器输出端(23)处，并且其中，通过电压评估器(SPW)查明了所述共模电压(UCM)在所述所选择的低频下的所述特定的共模电压占比(UCMA)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法(V)，其中，从预设额定故障电流的0.1倍直至所述预设额定故障电流的1倍的值域中决定所述比较值(VW)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法(V)，其中，在存在所述接地(ES)的情况下欧姆式的所述导体-接地-阻抗(ZO)小于或等于15kΩ时，产生所述共模电压(UCM)在所述所选择的低频下的所述特定的共模电压占比(UCMA)，使得在所述共模电流(ICM)的所述所选择的低频下流动的所述共模电流占比(ICMA)达到所述比较值(VW)。
9.一种用于根据权利要求1至8中任一项所述的方法(V)的故障电流保护装置(9)，具有：
-变流器(3)，在所述变流器中在所选择的低频下能产生共模电压(UCM)的特定的共模电压占比(UCMA)；
-电流检测器(7)，借助所述电流检测器能在电驱动系统(2)的多个电流回路(8)中的一个电流回路中检测总电流(IS)；
-电流评估器(STW)，借助所述电流评估器能从总电流(IS)中查明：共模电流(ICM)在所述所选择的低频下的共模电流占比(ICMA)，并且，借助所述电流评估器能将所述共模电流占比(ICMA)与比较值(VW)进行比较；和
-电开关元件(13)，借助所述电开关元件能将所述电驱动系统(2)从电网(1)上断开。
10.根据权利要求9所述的故障电流保护装置(9)，其中，所述变流器(3)具有整流器(5)和/或逆变器(15)，用于在所述所选择的低频下产生所述共模电压(UCM)的所述特定的共模电压占比(UCMA)。
11.根据权利要求10所述的故障电流保护装置(9)，其中，所述整流器(5)构造成不受控制的整流器，或者所述整流器构造成受控制的整流器(21)。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的故障电流保护装置(9)，其中，为了检测所述共模电压(UCM)，在所述变流器(3)的直流电压中间回路(6)处、或者在所述变流器(3)的负载侧变流器输出端(23)处布置有电压检测器(10)，并且其中提供电压评估器(SPW)，借助所述电压评估器能查明：所述共模电压(UCM)在所述所选择的低频下的所述特定的共模电压占比(UCMA)。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的故障电流保护装置(9)，所述故障电流保护装置具有处理器单元(20)，所述处理器单元带有电流评估器(STW)和电压评估器(SPW)。
14.根据权利要求13所述的故障电流保护装置(9)，其中，所述处理器单元(20)构造成用于驱控所述受控制的整流器(21)和/或逆变器(15)。
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