CN204166031U - 电路结构以及对应的逆变器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电路结构以及对应的逆变器。在此描述了一种电路结构(10)，用于在一个第一和一个第二测量点(1，2)处误差监测式地测定电压值，其中一个第一测量单元(11)与该第一测量点(1)相连并且一个第二测量单元(12)与该第二测量点(2)相连用于电压测量。一个公用的冗余的测量单元(13)分别通过一个整流元件、优选一个二极管(17)与该第一测量点(1)和该第二测量点(2)相连。设置有一个在如下情况下产生一个误差信号(16)的监测单元(15)：在一个比较时间段之内确定在该第一测量单元(11)的一个测量信号(18)与该冗余的测量单元(13)的一个测量信号(20)之间缺乏一致性，或者在该第二测量单元(12)的一个测量信号(19)与该冗余的测量单元(13)的测量信号(20)之间缺乏一致性。该电路结构(10)可以在一个逆变器(31)之内使用，尤其用于测定该逆变器(31)的一种多相交流电压输出的相电压。

Description

电路结构以及对应的逆变器

技术领域

本实用新型涉及一种用于误差监测式电压测量的电路结构，尤其涉及在一个逆变器之内的应用。 

背景技术

为了电子电路的可靠的运行，所需要的是，测定在电路之内的电压以及同时确定用于电压测量的部件是否无误差地工作。为此，通常使用两个独立的用于电压测量的部件，并且检查所测定的电压值是否一致。在缺乏一致性的情况下，产生一个误差信号并且该电子电路对这个误差信号进行响应，例如通过断开。在这种措施中，必要的是，每个测量点分别设置有两个独立的用于电压测量的部件，这意味着显著地部件耗费。 

此类电子电路的一个实例是一种三相逆变器，其中必须测定每个相的实际的输出电压以及中性导体上输出电压。根据现有技术，为了在该三相逆变器处可靠地进行电压测定，需要四个测量点总共八个用于电压测量的部件。 

实用新型内容

因此本实用新型的目的是，建议一种电路结构，该电路结构造成了相对于部件的翻倍而言更少的硬件耗费。 

根据本实用新型，这个目的是通过具有下列特征的电路结构实现的： 该电路结构用于在一个第一和一个第二测量点处误差监测式地测定电压值，其中一个第一测量单元与该第一测量点相连并且一个第二测量单元与该第二测量点相连用于电压测量，其特征在于，一个冗余的测量单元，其分别通过一个整流元件与该第一测量点和该第二测量点相连，以及一个监测单元，其被配置成在一个比较时间段之内确定在该第一测量单元的一个测量信号与该冗余的测量单元的一个测量信号之间缺乏一致性或者在该第二测量单元的一个测量信号与该冗余的测量单元的测量信号之间缺乏一致性的情况下产生一个误差信号。有利的实施方式在从属权利要求中描述。具有一个此类电路结构的本实用新型的逆变器具有如下特征：其中该监测单元与该逆变器的一个电网分离位置如下地相连，使得在存在该误差信号时进行该逆变器从一个相接的电网的分离。 

本实用新型的用于误差监测式测定电压值的电路结构在一个第一和一个第二测量点处包括一个与该第一测量点相连以相对于一个参比电势进行电压测量的第一测量单元，以及一个与该第二测量点相连以相对于该参比电势进行电压测量的第二测量单元。一个公用的冗余的测量单元相应地通过一个整流元件、优选一个二极管与该第一测量点和该第二测量点相连。设置一个监测单元，以便当确定在一个比较时间段之内在该第一测量单元的一个测量信号与该冗余测量单元的一个测量信号之间缺乏一致性、或者在该第二测量单元的一个测量信号与该冗余测量单元的测量信号之间缺乏一致性的情况下，产生一个误差信号。 

这些测量单元中的至少一个可以具有一个电阻串(Widerstandskette)，由此即使较大的电压也可以用很小的耗费进行测量。同时，由此可以实现测量单元从测量点的电势的一种充分的流电学分离。当该电路结构用于测量一种多相电网的相电压时，也就是说当这些测量点分别配属于一个多相电网的单独的相时，电阻串的使用是尤其有利的，然而并不局限于此种情况。 

在通过三个测量点进行电压测量的情况下，该电路结构可以扩展出一个与该第三测量点直接相连的第三测量单元，并且该第三测量点通过一个整流元件与该公用的冗余的测量单元相连。该监测单元然后对如下情况同样产生该误差信号：在一个比较时间段内确定在该第三测量单元的一个测量信号与该冗余测量单元的一个测量信号之间缺乏一致性。类似地，该电路结构还可以被扩展到在多于三个测量点处进行误差监测式电压测量。 

在一个优选的实施方式中，该冗余测量单元的测量信号可以用于校准其他测量单元的测量信号。校准的概念在此不仅包括借助于该公用的测量单元来调整这些直接相连的测量单元，而且还有(除其他之外)在这些测量信号之间取平均值。以此方式，可以提高电压测量的准确度或可以补偿在电压测量中的系统误差。 

根据本实用新型，一个逆变器可以设置有一个上面所述的电路结构，其中该监测单元与该逆变器的一个电网分离位置如下地相连，使得在存在误差信号时进行该逆变器从一个相接的电网的分离。以此方式可以确保，该逆变器并不由于这些测量单元之一的失效而进入一种不希望的工作状态。 

附图说明

下面将通过实施例使用三个附图来详细说明本实用新型。 

图1示出一个本实用新型的用于在两个测量点处进行电压测量的电路结构， 

图2示出本实用新型的电路结构的三个测量单元的测量信号的时间曲线并且 

图3示出一个具有本实用新型的电路结构的逆变器，该电路结构用于 

测量该逆变器的输出电压 

参考符号清单 

1         测量点 

2         测量点 

10        电路结构 

11        测量单元 

12        测量单元 

13        测量单元 

14        参比电势 

15        监测单元 

16        误差信号 

17        二极管 

18-20     测量信号 

21-23     时间曲线 

24        时间轴 

25        信号轴 

30        发电机 

31        逆变器 

32        逆变器桥 

33        分离位置 

34        电阻串 

35-38     测量单元 

39        测量信号 

具体实施方式

图1示出一个用于对在一个第一测量点1和一个第二测量点2相对于一个参比电势14进行误差监测式电压测量的电路结构10。一个第一测量单元11为此不仅与该第一测量点1还与该参比电势14相连，同样地，一个第二测量单元12不仅与该第二测量点2还与该参比电势14相连。一个第三测量单元13与该参比电势14并且相应地通过一个作为整流元件的二极管与该第一测量点1和第二测量点2相连。测量单元11、12、13的对应的测量信号18、19、20通过信号导线传递到一个监测单元15。 

监测单元15被适配为，监测这些测量单元11、12、13的测量信号18、19、20，并且如果所传递的信号表示这些测量单元11、12、13之一没有正常工作，那么产生一个误差信号16。 

图2在具有时间轴24和信号轴25的图表中示例性示出来自图1的电路结构10的测量信号的时间曲线。曲线21在此对应于第一测量单元11的测量信号18，曲线22对应于第二测量单元12的测量信号19，并且曲线23对应于第三测量单元13的测量信号20。在一个第一时间段I中检查曲线23与曲线21是否一致，而在一个第二时间段II中检查曲线23与曲线22是否一致。然后在一个第三时间段III中再次检查曲线23与曲线21是否一致。测量信号20的曲线23的这个行为是基于以下事实产生的：第三测量单元13相应地通过一个二极管17不仅与第一测量点一而且与第二测量点二相连。由此该第三测量单元13总是测定在这两个测量点处的电压中较大的。自然还可以设想，二极管17使用与一个相对于在图1中所示的极性相反的极性，由此这三个测量单元13于是将会测定这两个电压中较小的。这些曲线的一致性以及因此这些测量信号的一致性还包括测量信号彼此之间的每个偏差，该偏差是由于这些测量单元的正常的不精确性 或者由于通过电子电路(电路结构10为其零件)的工作产生的、处于正常的用于测定的范围之内的干扰信号所导致的。由在电路结构的零件处(尤其在二极管17处)的电压降低造成的系统偏差同样包括在其中。 

当由于电压曲线的类型而在这两个测量点1、2处确保在一个预先给定的比较时间段之内至少在一个第一子时间段I上存在该第一测量单元11的测量信号18与该第三测量单元13的测量信号20之间的一致性、以及至少在一个第二子时间段II上存在该第二测量单元12的测量信号19与该第三测量单元13的测量信号20之间的一致性时，可以由此表示所有测量单元的一种正确的状态。相反地可以得出，当在该比较时间段之内确定在该第一测量单元11的测量信号18与该第三测量单元13的测量信号20之间缺乏一致性，或者在该第二测量单元11的测量信号19与该第三测量单元13的测量信号20之间缺乏一致性时，这些测量单元中的至少之一是有故障的。在比较时间段之内测量信号缺乏一致性意味着在本申请的框架中，不存在其中测量信号一致的充足时长的子时间段。仅对于一个单独测量点的测量值的一致性通常是不足以确定测量值的一致性的。 

于是，当在比较时间段之内至少对于在这两个测量点的这两个电压相应的两个子时间段，该电压分别是这两个电压中较大的时，总是可以使用该用于检查这些测量单元的正确状态的方法。于是这例如是以下情况，即在这些测量点处的这两个电压为具有相同频率和不同相位的交流电压，也就是尤其是如下情况，即这些电压是一个多相电网的相电压。在此种情况下可以将比较时间段确定为电网周期。在使用具有多于两个测量点的本实用新型的电路结构时，如此地选择该比较时间段，使得在这些测量点中的每一个处的电压都在一个对应的子时间段上大于其他的电压。 

在图3中示出了一种能量生产系统，该系统用于借助于一个逆变器31将由一个发电机30(例如一个光伏发电机)产生的功率转换成交流电压功 率以便储存到具有相L1、L2、L3和一个中性导体N的多相电网中。该逆变器具有一个逆变器桥32，发电机30的直流电压侧连接在该逆变器桥处。在交流电压侧，这些相和该中性导体通过一个分离位置33与一个上级多相电网的相L1、L2、L3并与中性导体N相连。这三个相L1、L2、L3中的每一个分别是通过一个分开的、配属的电阻串34与一个参比电势(在此与接地电势PE)相连。对应的相电压通过一个配属的测量单元37作为在电阻串34的一个电阻上的电压降低来测定。所有三个相L1、L2、L3分别通过一个分开的二极管17和一个公用的冗余的电阻串34'与该接地电势PE相连。一个冗余测量单元38测定在该电阻串34'的电阻之一上的电压降低。中性导体N的电压以冗余的方式通过第二并联的电阻串34用所配属的冗余的测量单元35、36相对于接地电势PE进行测定。测量单元35-38中的每一个与一个监测单元15相连以传递所配属的测量信号39。监测单元15以上述方式监测这些测量单元35-38的正确工作，即监测尤其测量单元38的测量信号与测量单元37的测量信号在一个比较时间段之内的至少暂时的一致性。在测量单元37的测量信号之一与测量单元38的测量信号之一之间缺乏一致性时，产生一个对应的误差信号16。误差信号16被传输给分离位置33，并且导致逆变器31从上级的多相电网的分离。 

本实用新型的有利的改进方案由专利权利要求书、说明书和附图得出。在说明书开篇中所述的特征的优点和多个特征的组合仅仅是示例性的并且可以替代性地或者累加性地起作用，而无需强制地实现本实用新型实施方式的优点。其他的特征由附图可以得出。本实用新型不同实施方式的特征的组合或者不同专利权利要求的特征的组合同样可能与权利要求书的所选的回引部分不同并且是在此有所启示的。这还涉及在分开的附图中展示的或者在其说明中提及的特征。这些特征还可以与不同权利要求的特征相组合。同样，在权利要求书中详述的特征可能在本实用新型的其他实施方式中取消。 

Claims (7)

1.电路结构(10)，用于在一个第一和一个第二测量点(1，2)处误差监测式地测定电压值，其中一个第一测量单元(11)与该第一测量点(1)相连并且一个第二测量单元(12)与该第二测量点(2)相连用于电压测量， 

其特征在于， 

一个冗余的测量单元(13，38)，其分别通过一个整流元件与该第一测量点(1)和该第二测量点(2)相连，以及 

一个监测单元(15)，其被配置成在一个比较时间段之内确定在该第一测量单元(11)的一个测量信号(18)与该冗余的测量单元(13，38)的一个测量信号(20)之间缺乏一致性或者在该第二测量单元(12)的一个测量信号(19)与该冗余的测量单元(13，38)的测量信号(20)之间缺乏一致性的情况下产生一个误差信号(16)。 

2.根据权利要求1所述的电路结构，其中这些整流元件是二极管(17)。 

3.根据权利要求1所述的电路结构，其中这些测量单元中的至少一个包括一个电阻串(34)。 

4.根据以上权利要求之一所述的电路结构， 

一个第三测量点与一个第三测量单元相连并且通过一个整流元件与该冗余的测量单元(38)相连，以及 

监测单元，其还被设置为在一个比较时间段之内确定在该第三测量单元的一个测量信号与该冗余的测量单元(38)的一个测量信号之间缺乏一致性的情况下产生该误差信号。 

5.根据权利要求4所述的电路结构，其中这些测量点分别配属于一个多 相电网的单独的相(L1，L2，L3)。 

6.根据权利要求1所述的电路结构，该电路结构被适配为，使用该冗余的测量单元(13)的测量信号(20)来校准其他测量单元的测量信号。 

7.逆变器(31)，带有一个根据以上权利要求之一所述的电路结构(10)，其中该监测单元(15)与该逆变器(31)的一个电网分离位置(33)如下地相连，使得在存在该误差信号(16)时进行该逆变器(31)从一个相接的电网的分离。