DE10041301A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Auswertung von Rückmeldesignalen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Auswertung von RückmeldesignalenInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Auswertung von aus der Kollektor-Emitterspannung eines Halbleiterschalters gebildeten Rückmeldesignalen einer Zweipunktzweigpaarschaltung mit zwei in Serie geschalteten Halbleiterschaltern beziehungsweise einer Dreipunktzweigpaarschaltung mit vier in Serie geschalteten Halbleiterschaltern angegeben, bei dem das Rückmeldesignal während einer wählbaren Ausblendzeit größer als eine durch eine ansteigende Flanke eines Zündsignals eines Halbleiterschalters und durch eine abfallende Flanke eines Schaltsignals eines anderen Halbleiterschalters definierte Schaltwechseleinheit ausgeblendet wird, woraufhin ein Ausblendsignal ausgegeben wird. Des weiteren werden mit dem Auswerteverfahren Störungen im Ansteuerkanal der Halbleiterschalter, in der Speisung der Treiberstufe der Halbleiterschalter sowie symmetrische Kurzschlüsse in der Zweipunkt- beziehungsweise Dreipunktzweigpaarschaltung detektiert. Darüber hinaus wird eine Vorrichtung zur Auswertung von Rückmeldesignalen angegeben.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Leistungselektronik. Sie geht aus von einem
Verfahren zur Auswertung von aus der Kollektor-Emitterspannung eines Halbleiterschalters
gebildeten Rückmeldesignalen einer aus Halbleiterschaltern gebildeten Zweipunktzweigpaar
schaltung beziehungsweise einer Dreipunktzweigpaarschaltung eines Stromrichters und einer
Vorrichtung zur Auswertung von Rückmeldesignalen gemäss dem Oberbegriff der unabhän
gigen Ansprüche.
Zur Ansteuerung eines Halbleiterschalters, der einen Bipolartransistor mit isoliert angeord
neter Gateelektrode aufweist, wird eine Gateelektrodentreiberstufe verwendet. In der Druck
schrift DE 198 49 097 A1 ist eine geeignete Gateelektrodentreiberstufe angegeben. Auf eine
Ausgabe eines Freigabesignals hin, das von einer Leitelektronik bei Betriebsbereitschaft des
Halbleiterschalters und weiterer gängiger Schaltungskomponenten beispielsweise einer
Stromrichterschaltung generiert wird, erhält die Gateelektrodentreiberstufe von der Leitelek
tronikeinheit ein Schaltbefehlsignal in Form eines Einschalt- oder Ausschaltbefehls über opti
sche Lichtwellenleiter. Dieses Schaltbefehlsignal wird einer logischen Auswerteschaltung in
der Gateelektrodentreiberstufe zugeführt, die das Schaltbefehlsignal dahingehend auswertet,
dass sie ermittelt, ob es sich um einen Einschalt- oder Ausschaltbefehl für den Halbleiter
schalter, insbesondere für den Bipolartransistor mit isoliert angeordneter Gateelektrode han
delt. Die logische Auswerteschaltung spricht eine Treiberschaltung in der Gateelektrodentrei
berstufe an, die das ausgewertete Schaltbefehlsignal der logischen Auswerteschaltung in ein
einer Gate-Emitterspannung des Halbleiterschalters entsprechendes Schaltsignal umsetzt und
somit durch Anlegen des Schaltsignals den Halbleiterschalter ansteuert.
Der Gateelektrodentreiberstufe wird die Kollektor-Emitterspannung des Halbleiterschalters
zugeführt, aus der ein Rückmeldesignal in der Gateelektrodentreiberstufe gebildet wird, das
als optisches Rückmeldesignal zur Leitelektronikeinheit übertragen und dort zu Diagnose
zwecken dahingehend ausgewertet wird, ob beispielsweise ein Kurzschluss in einem oder
mehreren Halbleiterschaltern vorliegt oder ob eine Störung der Speisung der Gateelektroden
treiberstufe oder im Ansteuerkanal des Halbleiterschalters aufgetreten ist.
In der Regel werden die in den Halbleiterschaltern eingesetzten Bipolartransistoren mit iso
liert angeordneter Gateelektrode mit jeweils parallel angeordneten Dioden zu gängigen
Stromrichterschaltungen verschaltet. Insbesondere bei Zweipunktstromrichtern bilden jeweils
zwei in Serie geschaltete Halbleiterschalter eine Zweipunktzweigpaarschaltung. Bei Drei
punktstromrichtern hingegen bilden vier in Serie geschaltete Halbleiterschalter eine Drei
punktzweigpaarschaltung.
Problematisch bei den genannten Zweipunkt- und Dreipunktzweigpaarschaltungen ist, dass
bei deren Ansteuerung, insbesondere bei der Ansteuerung der einzelnen Halbleiterschalter
durch die Gateelektrodentreiberstufe, die jeweils Schaltbefehlsignale der Leitelektronikeinheit
in Schaltsignale umsetzt, Fehler in den Rückmeldesignalen der einzelnen Halbleiterschalter
auftreten können. Da die Rückmeldesignale aus den Kollektor-Emitterspannungen der Halb
leiterschalter gebildet werden, treten die genannten Fehler in den Rückmeldesignalen insbe
sondere bei Kommutierungsvorgängen in den Zweipunkt- und Dreipunktzweigpaarschal
tungen auf. Dies führt in der Leitelektronikeinheit dazu, dass die Rückmeldesignale falsch
ausgewertet werden und somit der Schaltzustand eines Halbleiterschalters falsch diagnosti
ziert wird. Weiterhin können Störungen nicht differenziert genug ausgewertet werden
und/oder werden nicht rechtzeitig erkannt. Insbesondere im Falle von Kurzschlüssen einzel
ner oder mehrerer Halbleiterschalter in den Zweigpaarschaltungen ist es aber notwendig, eine
exakte Diagnose stellen zu können, welcher oder welche Halbleiterschalter von dem Kurz
schluss betroffen sind.
Derzeit ist kein Verfahren und keine Vorrichtung zur korrekten Auswertung für aus der Kol
lektor-Emitterspannung eines Halbleiterschalters gebildete Rückmeldesignale einer aus
Halbleiterschaltern aufgebauten Zweipunktzweigpaarschaltung beziehungsweise einer Drei
punktzweigpaarschaltung eines Stromrichters bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Auswertung von aus der Kollektor-
Emitterspannung eines Halbleiterschalters gebildete Rückmeldesignale einer aus Halbleiter
schaltern gebildeten Zweipunktzweigpaarschaltung beziehungsweise einer Dreipunktzweig
paarschaltung eines Stromrichters anzugeben, durch welches die Rückmeldesignale, insbe
sondere bei Kommutierungsvorgängen in den Zweigpaaren, insbesondere für Störungsdia
gnosen korrekt, ausgewertet werden, sowie eine Vorrichtung anzugeben, mit der die Aus
wertung von Rückmeldesignalen durchgeführt wird. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildun
gen der Erfindung angegeben.
Beim erfindungsgemässen Verfahren wird bei Zweipunktzweigpaarschaltungen und bei Drei
punktzweigpaarschaltungen das Rückmeldesignal des zugehörigen Halbleiterschalters wäh
rend einer wählbaren Ausblendzeit, die grösser ist als eine durch eine ansteigende Flanke ei
nes Schaltsignals des Halbleiterschalters und durch eine abfallende Flanke des Schaltsignals
eines anderen Halbleiterschalters definierte Schaltwechselzeit, ausgeblendet. Die Ausblend
zeit wird dabei bevorzugt in der Grössenordnung der zweifachen Schaltwechselzeit gewählt.
Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass während der Kommutierung in der Zweipunkt- oder
Dreipunktzweigpaarschaltung, bei der Fehler in den Rückmeldesignalen der Halbleiterschal
ter infolge von Ausgleichsvorgängen während der Kommutierung auftreten können, keine
Auswertung von eventuell fehlerhaften Rückmeldesignalen durchgeführt wird. Nach Ablauf
der definierten Ausblendzeit sind sämtliche Ausgleichsvorgänge der Kommutierung abge
klungen, so dass eine exakte Auswertung des Rückmeldesignals gewährleistet ist. Darüber
hinaus wird erfindungsgemäss ein Ausblendsignal erzeugt und ausgegeben, welches vorteil
haft zur spezifischen Detektion von Störungen beispielsweise in der Speisung der Gateelek
trodentreiberstufe und/oder im Ansteuerkanal eines Halbleiterschalters oder von Kurzschlüs
sen einzelner oder mehrerer Halbleiterschalter in den Zweigpaarschaltungen verwendet wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist eine Leitelektronikeinheit auf, die
mit einer Gateelektrodentreiberstufe verbunden ist, wobei das Rückmeldesignal des Halblei
terschalters an die Leitelektronikeinheit ausgegeben wird. Erfindungsgemäss umfasst die
Leitelektronikeinheit eine Ausblendeinrichtung zur zeitlichen Ausblendung des Rückmeide
signals. Weiterhin sind der Ausblendeinrichtung mindestens zwei Schaltsignale zugeführt,
wobei am Ausgang der Ausblendeinrichtung das Ausblendsignal ausgegeben wird, das zur
weiteren Verarbeitung einer ersten Logikschaltung zugeführt ist. Dadurch wird vorteilhaft
eine Vorrichtung erzielt, die aufgrund ihres einfachen und mit wenigen Elementen auskom
menden Aufbaus sowohl mit diskreten Bauelementen realisiert als auch beispielsweise in ei
nem digitalen Mikroprozessoren implementiert werden kann. Sie stellt somit eine einfache
und kostengünstige Lösung dar, die zusätzlich variabel umgesetzt und mit geringem Aufwand
sowohl an Zweipunktzweigpaarschaltungen als auch an Dreipunktzweigpaarschaltungen an
gepasst werden kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
bieten zudem eine verbesserte Betriebssicherheit der Halbleiterschalter und der damit aufge
bauten Zweipunkt- und Dreipunktzweigpaarschaltung sowie weiterer eventuell beteiligter Be
schaltungen des Stromrichters.
Diese und weitere Aufgaben. Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung in
Verbindung mit der Zeichnung offensichtlich.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur
Auswertung eines Rückmeldesignals eines Halbleiterschalters einer
Zweipunktzweigpaarschaltung,
Fig. 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur
Auswertung aller Rückmeldesignale der Halbleiterschalter einer
Zweipunktzweigpaarschaltung,
Fig. 3 eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur
Auswertung zweier Rückmeldesignale der Halbleiterschalter einer
Dreipunktzweigpaarschaltung,
Fig. 4 eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur
Auswertung aller Rückmeldesignale der Halbleiterschalter einer Drei
punktzweigpaarschaltung und
Fig. 5
(Fig. 5-1 bis Fig. 5-8) ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemässen Verfahrens zur Aus
wertung von Rückmeldesignalen von Halbleiterschaltern einer Zwei
punktzweiapaarschaltung und einer Dreipunktzweigpaarschaltung,
Fig. 6 eine Ausführungsform einer herkömmlichen Zweipunktzweigpaar
schaltung eines Stromrichters,
Fig. 7 eine Ausführungsform einer herkömmlichen Dreipunktzweigpaar
schaltung eines Stromrichters,
Fig. 8 Signalverläufe von Schaltsignalen und Rückmeldesignalen bei der
Ansteuerung von Halbleiterschaltern einer Zweipunktzweigpaar
schaltung,
Fig. 9 Signalverläufe von Schaltsignalen und Rückmeldesignalen bei der
Ansteuerung von Halbleiterschaltern einer Dreipunktzweigpaarschal
tung.
Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 6 ist eine Ausführungsform einer herkömmlichen Zweipunktzweigpaarschaltung 40
eines Stromrichters gezeigt. Derartige Zweipunktzweigpaarschaltungen 40 finden ihre An
wendung beispielsweise in Stromrichtern von Traktionsantrieben elektrischer Lokomotiven.
Zwei in Serie geschaltete Halbleiterschalter 1.1, 1.2 bilden die Zweipunktzweigpaarschaltung
40, an deren Gleichspannungsanschlüssen ein Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen
ist.
Ferner ist in Fig. 7 eine Ausführungsform einer herkömmlichen Dreipunktzweigpaarschaltung
41 eines Stromrichters dargestellt. Bei der Dreipunktzweigpaarschaltung 41 bilden vier in Se
rie geschaltete Halbleiterschalter 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 die Dreipunktzweigpaarschaltung 41, wo
bei an deren Gleichspannungsanschlüssen ein erster und ein zweiter Teilgleichspannungszwi
schenkreis angeschlossen sind. Solche Dreipunktzweigpaarschaltungen 41 werden insbeson
dere für Traktionsanwendungen elektrischer Lokomotiven mit einer hohen Betriebsspannung
eingesetzt.
Gemäss Fig. 6 und Fig. 7 weist jeder Halbleiterschalter 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 einen Bipolartransis
tor mit isoliert angeordneter Gateelektrode auf, wobei jedem Bipolartransistor eine Diode
antiparallel geschaltet ist. Zur Ansteuerung der Halbleiterschalter 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 ist jeder
Schalter mit einer Gateelektrodentreiberstufe 2 verbunden, wobei jeder Halbleiterschalter 1.1,
1.2, 1.3, 1.4 durch Anlegen eines einer Gate-Emitterspannung des Halbleiterschalters 1.1, 1.2,
1.3, 1.4 entsprechenden Schaltsignals 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 angesteuert wird. Die Gateelektroden
treiberstufe 2 erhält von einer Leitelektronikeinheit 39 über Lichtwellenleiter ein Schaltbe
fehlsignal in Form eines Einschalt- oder Ausschaltbefehls, wobei die Lichtwellenleiter und
die zugehörigen Schaltbefehlsignale der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. Jede
Gateelektrodentreiberstufe 2 ist mit der Leitelektronikeinheit 39 verbunden, wobei ein Rück
meldesignal 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 des zugehörigen Halbleiterschalters 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 an die
Leitelektronikeinheit 39 ausgegeben wird. Die Rückmeldesignale 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 werden in
den einzelnen Gateelektrodentreiberstufen 2 aus den Kollektor-Emitterspannungen der Halb
leiterschalter 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 gebildet, wobei jede Kollektor-Emitterspannung der einzelnen
Halbleiterschalter 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 der zugehörigen Gateelektrodentreiberstufe 2 zugeführt ist.
Diese Zuführung ist aber der Übersichtlichkeit wegen in Fig. 6 und Fig. 7 ebenfalls nicht dar
gestellt.
Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemässen Verfahrens zur Auswertung von
aus der Kollektor-Emitterspannung des Halbleiterschalters 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 gebildeten
Rückmeldesignalen 4.1, 4.2, 4.3, 4.4., wobei Fig. 5 zu Darstellungszwecken in Fig. 5-1 bis
Fig. 5-8 aufgeteilt ist. In einem ersten Verfahrensschritt (S0) wird gemäss Fig. 5-1 ein Freiga
besignal ausgegeben, das sicherstellt, das sämtliche Halbleiterschalter 1.1, 1.2, 1.3, 1.4
und etwaige zusätzliche Schaltungskomponenten, beispielsweise eines Stromrichters, be
triebsbereit sind. Anschliessend wird gemäss Fig. 5-1 das der Gate-Emitterspannung des
Halbleiterschalters 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 entsprechende Schaltsignal 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 durch die
Gateelektrodentreiberstufe 2 ausgegeben (S1). Durch Anlegen dieses Schaltsignals 3.1, 3.2,
3.3, 3.4 an den Halbleiterschalter 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 wird der Schalter angesteuert (S2). In ei
nem weiteren Schritt (S3) wird die Kollektor-Emitterspannung des Halbleiterschalters der
Gateelektrodentreiberstufe 2 zugeführt, wobei die Gateelektrodentreiberstufe 2 das Rückmel
designal 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 eines jeden Halbleiterschalters 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 aus der Kollektor-
Emitterspannung bildet. Anschliessend wird das Rückmeldesignal 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 durch die
Gateelektrodentreiberstufe 2 an die Leitelektronikeinheit 39 ausgegeben (S4), in der es zur
Diagnose ausgewertet wird.
Damit die Rückmeldesignale 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 richtig ausgewertet werden können, werden sie
erfindungsgemäss in einem weiteren Verfahrensschritt (S7) während einer wählbaren Aus
blendzeit tAb ausgeblendet. In Fig. 8 und Fig. 9 sind dazu Signalverläufe von Schaltsignalen
und Rückmeldesignalen 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 bei der Ansteuerung der Halbleiterschalter 1.1, 1.2,
1.3, 1.4 der Zweipunkt- beziehungsweise Dreipunktzweigpaarschaltung 40, 41 dargestellt.
Gemäss Fig. 8 und Fig. 9 ist die Ausblendzeit tAb eines jeden Rückmeldesignals 4.1, 4.2, 4.3,
4.4 grösser als eine durch eine ansteigende Flanke des Schaltsignals 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 und
durch eine abfallende Flanke eines anderen Schaltsignals 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 definierte Schalt
wechselzeit tSw, wobei die Ausblendzeit tAb vorteilhaft in der Grössenordnung der zwei
fachen Schaltwechselzeit tSw gewählt wird (S4.1). Durch diese Wahl der Ausblendzeit tAb
wird ausgenutzt, dass sämtliche Ausgleichsvorgänge in der Zweipunkt- und Dreipunktzweig
paarschaltung 40, 41 während der Kommutierung in den Halbleiterschaltern 1.1, 1.2, 1.3, 1.4
nach Ablauf der Ausblendzeit tAb abgeklungen sind und somit Auswertungen von Rückmel
designalen 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, die während der Kommutierung eventuell fehlerhaft entstanden
sind, vermieden werden können.
Bevor die eigentliche Ausblendung des Rückmeldesignals 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 des zugehörigen
Halbleiterschalters 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 stattfindet, wird gemäss Fig. 5-1 erfindungsgemäss in ei
nem weiteren Verfahrensschritt (S5) ein Ausblendsignal 5 generiert, das dann danach für die
Dauer der Ausblendzeit tAb ausgegeben wird (S6). Während dieser Ausblendzeit tAb findet
keine Auswertung des Rückmeldesignals 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 statt. Das Ausblendsignal 5 wird
für die Zeit nach Ablauf der Ausblendzeit tAb zur exakten Detektion von Störungen, wie bei
spielsweise Kurzschlüssen in einem oder mehreren Halbleiterschaltern 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 der
Zweipunkt- und Dreipunktzweigpaarschaltung 40, 41 und für Störungen beispielsweise in der
Speisung der Gateelektrodentreiberstufe 2 und/oder im Ansteuerkanal eines Halbleiterschal
ters 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 genutzt, wie nachstehend beschrieben ist.
In Fig. 5-2 ist ein Teil des Ablaufdiagramms des erfindungsgemässen Verfahrens zur Aus
wertung von Rückmeldesignalen 4.1, 4.2 von Halbleiterschaltern 1.1, 1.2 für die Zwei
punktzweigpaarschaltung 40 gezeigt. Im Falle, dass nur eines der beiden Rückmeldesignale
4.1, 4.2 der Halbleiterschalter 1.1, 1.2 ausgewertet werden soll und dass zusätzlich eine
Störung in der Speisung der Gateelektrodentreiberstufe 2 und/oder im Ansteuerkanal eines
Halbleiterschalters 1.1, 1.2, dessen Rückmeldesignal ausgewertet werden soll, auftritt, wird
ein Zweipunktäquivalenzsignal 6 durch Vergleich eines der Schaltsignale 3.1, 3.2 mit dem
zugehörigen Rückmeldesignal 4.1, 4.2 auf Äquivalenz erzeugt (S8). Das Zweipunktäquiva
lenzsignal 6 wird anschliessend an eine Filtereinrichtung 33 ausgegeben (S9) und danach
zeitlich gefiltert, wodurch ein erstes Zweipunktdiagnosesignal 7 erzeugt wird (S9.1). Die Fil
terung dient vorteilhaft einer zeitlichen Ausblendung im µs-Bereich, da das Rückmeldesignal
4.1, 4.2 in diesem Zeitraum mehrmals einen festgelegten Schwellwert über- beziehungsweise
unterschreiten kann und es somit zu fehlerhaften Auswertungen kommen kann. Es hat sich als
vorteilhaft erwiesen, die zeitliche Filterung des Zweipunktäquivalenzsignals 6 in der Grö
ssenordnung von 10 µs einzustellen. Nach der zeitlichen Filterung wird das erste Zweipunkt
diagnosesignal 7 zur Weiterverarbeitung ausgegeben (S9.2). In einem weiteren Verfahrens
schritt (S9.3) wird dann ein Zwischenkreisspannungsvergleichssignal 10 durch einen Ver
gleich eines Zwischenkreisspannungswertes 8 des an die Zweipunktzweigpaarschaltung 40
an geschlossenen Gleichspannungszwischenkreises mit einem Referenzzwischenkreisspan
nungswert 9 erzeugt und anschliessend zur Weiterverarbeitung ausgegeben (S9.4). Durch eine
logische UND-Verknüpfung des Ausblendsignals 5, des ersten Zweipunktdiagnosesignals 7
und des Zwischenkreisspannungsvergleichssignals 10 wird ein erstes Zweipunktstörungsmel
dungssignal 11 generiert (S9.5) und danach vorzugsweise zur Weiterverarbeitung gemäss ei
nem der Anwendung der Halbleiterschalter 1.1, 1.2 entsprechenden Schutzkonzept ausgege
ben (S9.6). Dadurch kann schnell und unzweifelhaft von der Störung Kenntnis genommen
und entsprechende Massnahmen eingeleitet werden. Mit diesem sehr einfachen Verfahren
und insbesondere mit der Ausgabe des Zweipunktstörungsmeldungssignals 11 ist es somit
möglich, eine eventuelle Störung der Speisung der Gateelektrodentreiberstufe 2 des Halblei
terschalters 1.1, 1.2, dessen Rückmeldesignal 4.1, 4.2 ausgewertet wurde, zu erkennen. Des
weiteren ermöglicht das Verfahren eine Detektion einer Störung im Ansteuerkanal des Halb
leiterschalters 1.1, 1.2, dessen Rückmeldesignal 4.1, 4.2 ausgewertet wurde.
Im Falle, dass ein Kurzschluss im Gleichspannungszwischenkreis auftritt und nur eines der
beiden Rückmeldesignale 4.1, 4.2 der Halbleiterschalter 1.1, 1.2 ausgewertet werden soll,
wird in einem weiteren erfindungsgemässen Verfahrensschritt (S9.7) gemäss dem Ablaufdia
gramm in Fig. 5-4 ein Unterspannungssignal 13 aus dem Vergleich des Zwischenkreisspan
nungswertes 8 mit einem Referenzkurzschlusszwischenkreisspannungswert 12 erzeugt und
anschliessend zur Weiterverarbeitung ausgegeben (S9.8). In einem weiteren Verfahrensschritt
(S9.9) wird dann ein zweites Störungsmeldungssignal mittels einer logischen UND-
Verknüpfung des Unterspannungssignals 13 und des ersten Zweipunktstörungsmeldungs
signals 11 erzeugt und danach vorteilhaft zur Weiterverarbeitung gemäss einem der Anwen
dung der Halbleiterschalter 1.1, 1.2 entsprechenden Schutzkonzept ausgegeben (S9.10). So
mit kann ein Kurzschlusses des an die Zweipunktzweigpaarschaltung 40 angeschlossenen
Gleichspannungszwischenkreises schnell bemerkt werden.
Erfindungsgemäss wird gemäss Fig. 5-3 im Falle, dass beide Rückmeldesignale 4.1, 4.2 der
Halbleiterschalter 1.1, 1.2 der Zweipunktzweigpaarschaltung 40 ausgewertet werden sollen
und dass zusätzlich eine Störung in der Speisung der Gateelektrodentreiberstufe 2 und/oder in
einem Ansteuerkanal der Halbleiterschalter 1.1, 1.2 auftritt, ein Zweipunktäquivalenzsignal 6
durch Vergleichen eines jeden Schaltsignals 3.1, 3.2 mit den zugehörigen Rückmeldesignalen
4.1, 4.2 auf Äquivalenz erzeugt (S10). Das Zweipunktäquivalenzsignal 6 wird anschliessend
ausgegeben (S11) und zeitlich gefiltert (S11.1), wobei die zeitliche Filterung des Zweipunkt
äquivalenzsignals 6 vorteilhaft in der Grössenordnung von 10 µs eingestellt wird. Die weite
ren Verfahrensschritte (S11.2 bis S11.6) im Falle, dass jedes Rückmeldesignal 4.1, 4.2 aus
gewertet wird, entsprechen den vorstehend angeführten Schritten (S9.2 bis S9.6) bei der
Auswertung nur eines einzigen Rückmeldesignals 4.1, 4.2.
Zur Detektion eines unsymmetrischen Zweigpaarschaltungskurzschlusses, d. h. wenn in einem
der beiden Halbleiterschalter 1.1, 1.2 ein Kurzschluss auftritt, und bei einem symmetrischen
Kurzschluss, d. h. wenn in sämtlichen Halbleiterschaltern 1.1, 1.2 ein Kurzschluss auftritt,
werden erfindungsgemäss sämtliche Rückmeldesignale 4.1, 4.2 ausgewertet. Gemäss Fig. 5-5
wird im Falle, dass in einem der Halbleiterschalter 1.1, 1.2 ein Kurzschluss auftritt, ein drittes
Zweipunktstörungsmeldungssignal 16.1, 16.2 durch logisches UND-Verknüpfen des Aus
blendsignals 5, des Zwischenkreisspannungsvergleichssignals 10, eines der beiden Rückmel
designale 4.1, 4.2 und eines aus den beiden Rückmeldesignalen 4.1, 4.2 und den zugehörigen
Schaltsignalen 3.1, 3.2 der Halbleiterschalter 1.1, 1.2 gebildeten zweiten Zweipunktdiagnose
signals 15 erzeugt (S11.7). Anschliessend wird das dritte Zweipunktstörungsmeldungssignal
16.1, 16.2 ausgegeben (S11.8).
Tritt in beiden Halbleiterschaltern 1.1, 1.2 ein Kurzschluss (symmetrischer Zweigpaarschal
tungskurzschluss) auf, wird gemäss Fig. 5-5 in einem weiteren erfindungsgemässen Verfah
rensschritt ein viertes Zweipunktstörungsmeldungssignal 18 durch eine logische UND-
Verknüpfung des Ausblendsignals 5, des Zwischenkreisspannungsvergleichssignals 10 und
eines aus den beiden Rückmeldesignalen 4.1, 4.2 der Halbleiterschalter 1.1, 1.2 gebildeten
dritten Zweipunktdiagnosesignals 17 erzeugt (S11.9). Das vierte Zweipunktstörungsmel
dungssignal 18 wird danach ausgegeben (S11.10).
Im Falle, dass ein Kurzschluss in einem der beiden Halbleiterschaltern 1.1, 1.2 sowie im Fal
le, dass in beiden Halbleiterschaltern 1.1, 1.2 ein Kurzschluss auftritt, erfolgt die Ausgabe des
dritten Zweipunktstörungsmeldungssignals 16.1, 16.2 beziehungsweise des vierten Zwei
punktstörungsmeldungssignals 18 vorteilhaft zur Weiterverarbeitung gemäss einem der An
wendung der Halbleiterschalter 1.1, 1.2 entsprechenden Schutzkonzept, so dass auf derartige
Kurzschlüsse entsprechend reagiert werden kann.
Eine erfindungsgemässe Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfah
rens zur Auswertung von Rückmeldesignalen 4.1, 4.2, insbesondere die die Leitelektro
nikeinheit 39 umfassende Vorrichtung zur Auswertung eines einzigen Rückmeldesignals 4.1,
4.2 eines Halbleiterschalters 1.1, 1.2 der Zweipunktzweigpaarschaltung 40 ist in Fig. 1 ge
zeigt. Die Leitelektronikeinheit 39 weist gemäss Fig. 1 erfindungsgemäss eine Ausblendein
richtung 31 zur zeitlichen Ausblendung des Rückmeldesignals 4.1, 4.2 auf, der mindestens
zwei Schaltsignale 3.1, 3.2 zugeführt sind, wobei die Ausblendeinrichtung 31 der Erzeugung
und Ausgabe des Ausblendsignals 5 dient. Weiterhin ist eine Äquivalenzvergleichereinheit 32
zur Erzeugung und Ausgabe des Zweipunktäquivalenzsignals 6 vorgesehen. Der Äquivalenz
vergleichereinheit 32 sind dazu mindestens ein Schaltsignal 3.1, 3.2 und mindestens ein zu
gehöriges Rückmeldesignal 4.1, 4.2 zugeführt, die in der Äquivalenzvergleichereinheit 32 auf
Äquivalenz verglichen werden. Die Äquivalenzvergleichereinheit 32 führt gemäss Fig. 1 das
Zweipunktäquivalenzsignal 6 der Filtereinrichtung 33 zu, die der zeitlichen Filterung des
Zweipunktäquivalenzsignal 6 dient. Die Filtereinrichtung 33 erzeugt das erste Zweipunktdia
gnosesignal 7 und gibt dieses an ihrem Ausgang aus.
Erfindungsgemäss ist gemäss Fig. 1 eine mindestens einen Schwellwertvergleicher 36 auf
weisende erste Zwischenkreisspannungsvergleichereinrichtung 35 zur Erzeugung und Ausga
be des Zwischenkreisspannungsvergleichssignals 10 vorgesehen. Dazu sind der Zwischen
kreisspannungsvergleichereinrichtung 35 der Zwischenkreisspannungswert 8 und der Refe
renzzwischenkreisspannungswert 9 zugeführt und es wird das Zwischenkreisspannungsver
gleichssignal 10 am Ausgang der Zwischenkreisspannungsvergleichereinrichtung 35 das Zwi
schenkreisspannungsvergleichssignal 10 ausgegeben. Weiterhin ist zur Erzeugung des ersten
Zweipunktstörungsmeldungssignals 11, das, wie bereits beschrieben, bei Auftreten einer Stö
rung in der Speisung der Gateelektrodentreiberstufe 2 und/oder im Ansteuerkanal eines
Halbleiterschalters 1.1, 1.2 erzeugt und ausgegeben wird, eine erste Logikschaltung 34 vorge
sehen. Diese Logikschaltung 34 erzeugt das erste Zweipunktstörungsmeldungssignals 11
durch eine logische UND-Verknüpfung des Ausblendsignals 5, des ersten Zweipunktdiagno
sesignals 7 und des Zwischenkreisspannungsvergleichssignals 10 und gibt als Resultat das
erste Zweipunktstörungsmeldungssignal 11 aus.
Die erste Logikschaltung 34 ist mit einer Schutzeinrichtung zur Weiterverarbeitung des ersten
Zweipunktstörungsmeldungssignals 11 gemäss einem der Anwendung der Halbleiterschalter
1.1, 1.2 entsprechenden Schutzkonzept verbunden. Diese Einrichtung ist der Übersichtlich
keit halber in Fig. 1 nicht dargestellt. Dadurch kann vorteilhaft schnell und effektiv auf eine
Störung in der Speisung der Gateelektrodentreiberstufe 2 und/oder im Ansteuerkanal eines
Halbleiterschalters 1.1, 1.2 reagiert werden.
Um einen bereits beschriebenen Kurzschluss des an die Zweipunktzweigpaarschaltung 40
angeschlossenen Gleichspannungszwischenkreises detektieren zu können, weist die erfin
dungsgemässe Vorrichtung in der Leitelektronikeinheit 39 gemäss Fig. 1 eine zweite Zwi
schenkreisspannungsvergleichereinheit 37 auf, die der Erzeugung und Ausgabe des Referenz
kurzschlusszwischenkreisspannungswertes 12 dient. Dazu ist der zweiten Zwischen
kreisspannungsvergleichereinheit 37 der Zwischenkreisspannungswert 8 sowie der Referenz
kurzschlusszwischenkreisspannungswert 12 zugeführt. Die zweite Zwischenkreisspannungs
vergleichereinheit 37 erzeugt das Unterspannungssignal 13 durch Vergleich der ihr zuge
führten Signale und gibt es anschliessend aus. In einer zweiten Logikschaltung 38, die der
Erzeugung und Ausgabe des zweite Zweipunktstörungsmeldungssignal 14 im Falle eines
auftretenden Kurzschlusses des Gleichspannungszwischenkreises dient, wird durch einen
Vergleich des ersten Zweipunktstörungsmeldungssignals 11 und des Unterspannungssignals
13 das zweite Zweipunktstörungsmeldungssignal 14 gebildet und danach ausgeben. Auch in
diesem Fall ist die zweite Logikschaltung 38 mit einer Schutzeinrichtung zur Weiterverar
beitung des zweiten Zweipunktstörungsmeldungssignals 14 gemäss einem der Anwendung
der Halbleiterschalter 1.1, 1.2 entsprechenden Schutzkonzept verbunden. Diese Einrichtung
ist der Übersichtlichkeit halber in Fig. 1 nicht dargestellt. Mit dieser Einrichtung kann vor
teilhaft schnell und effektiv auf ein Kurzschluss im Gleichspannungszwischenkreis reagiert
werden. Darüber hinaus können Lichtwellenleiter für das Rückmeldesignal 4.1, 4.2, das nicht
ausgewertet wird, eingespart werden, wodurch vorteilhaft Materialkosten und Produktionsko
sten eingespart werden können. Zudem wird die Zuverlässigkeit erhöht.
Eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens, insbesondere die die Leitelektronikeinheit 39 umfassende Vorrichtung zur Aus
wertung eines jeden Rückmeldesignals 4.1, 4.2 der Halbleiterschalter 1.1, 1.2 der Zwei
punktzweigpaarschaltung 40 ist in Fig. 2 dargestellt. Mit der in Fig. 2 gezeigten Ausführungs
form der erfindungsgemässen Vorrichtung ist es besonders einfach möglich, symmetrische
und unsymmetrische Zweigpaarschaltungskurzschlüsse zu detektieren. Die Vorrichtung ge
mäss Fig. 2 unterscheidet sich gegenüber der in Fig. 1 gezeigten und vorstehend beschriebe
nen Vorrichtung dadurch, dass in der Leitelektronikeinheit 39 eine dritte Logikschaltung 42
vorgesehen ist, die zur Erzeugung und Ausgabe des dritten Zweipunktstörungsmeldungs
signals 16.1, 16.2 vorgesehen ist, wobei die Ausgabe des dritten Zweipunktstörungsmel
dungssignals 16.1, 16.2 bei Auftreten eines Kurzschlusses in einem der beiden Halbleiter
schalter 1.1, 1.2 erfolgt. Damit das dritte Zweipunktstörungsmeldungssignal 16.1, 16.2 er
zeugt werden kann, sind der dritten Logikschaltung 42 das Ausblendsignal 5, das Zwischen
kreisspannungsvergleichssignal 10 sowie beide Rückmeldesignale 4.1, 4.2 und das aus den
zugehörigen Schaltsignalen 3.1, 3.2 gebildete zweite Zweipunktdiagnosesignal 15 zugeführt.
Die dritte Logikschaltung 42, die die zugeführten Signale mittels einer logischen UND-
Verknüpfung verknüpft, gibt dann das drittes Zweipunktstörungsmeldungssignal 16.1, 16.2
aus. Bei dem dritten Zweipunktstörungsmeldungssignal 16.1, 16.2 handelt es sich gemäss
Fig. 2 um zwei Signale, die, wie vorstehend beschrieben, dann erzeugt und ausgeben werden,
wenn ein zu detektierender unsymmetrischer Zweigpaarschaltungskurzschluss in einem
Halbleiterschalter 1.1, 1.2 auftritt.
Im Fälle des bereits beschriebenen Auftretens eines symmetrischen Kurzschlusses und dessen
Erkennung ist gemäss Fig. 2 in der Leitelektronikeinheit 39 eine vierte Logikschaltung 43
vorgesehen, die der Erzeugung und Ausgabe des vierten Zweipunktstörungsmeldungssignals
18 dient. Das vierte Zweipunktstörungsmeldungssignal 18 wird durch eine logische UND-
Verknüpfung des der vierten Logikschaltung 43 zugeführten Ausblendsignals 5, des Zwi
schenkreisspannungsvergleichssignals 10 und des aus den beiden Rückmeldesignalen 4.1, 4.2
der Halbleiterschalter 1.1, 1.2 gebildeten dritten Zweipunktdiagnosesignals 17 gebildet und
von der vierten Logikschaltung 43 ausgegeben.
Insgesamt ist die Vorrichtung gemäss Fig. 1 und Fig. 2 sehr einfach und mit wenigen Ele
menten aufgebaut, so dass die Vorrichtung sowohl mit diskreten Bauelementen realisiert als
auch in einem digitalen Mikroprozessor implementiert werden kann. Sie stellt somit eine ein
fache und kostengünstige Lösung dar.
In Fig. 5-6 ist ein Teil des Ablaufdiagramms des erfindungsgemässen Verfahrens zur Aus
wertung von Rückmeldesignalen 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 der Halbleiterschalter 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 der
Dreipunktzweigpaarschaltung 41 gezeigt. Die bereits beim Verfahren der Zweipunktzweig
paarschaltung 40 beschriebenen erfindungsgemässen Verfahrensschritte (S0 bis S7) gemäss
Fig. 5-1 gelten ebenfalls für das Verfahren zur Auswertung von Rückmeldesignalen 4.1, 4.2,
4.3, 4.4 der Dreipunktzweigpaarschaltung 41. Im Falle, dass nur zwei der Rückmeldesignale
4.1, 4.2, 4.3, 4.4 der Halbleiterschalter 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 ausgewertet werden sollen und dass
eine Störung in der Speisung der Gateelektrodentreiberstufe 2 und/oder in einem Ansteuerka
nal der Halbleiterschalter 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, dessen Rückmeldesignal ausgewertet werden soll,
auftritt und/oder einer oder beide zweiter Teilgleichspannungszwischenkreise kurzgeschlos
sen sind, wird ein Dreipunktäquivalenzsignal 19 erzeugt (S12). Die Bildung des Drei
punktäquivalenzsignals 19 erfolgt durch Vergleich zweier ausgewählter Schaltsignale 3.1,
3.2, 3.3, 3.4 mit den jeweils zugehörigen Rückmeldesignalen 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 auf Äquiva
lenz. Das Dreipunktäquivalenzsignal 19 wird danach ausgegeben (S13) und zeitlich gefiltert,
wodurch ein erstes Dreipunktdiagnosesignal 20 erzeugt wird (S13.1). Die Filterung dient
vorteilhaft einer zeitlichen Ausblendung im µs-Bereich, da das Rückmeldesignal 4.1, 4.2, 4.3,
4.4 in diesem Zeitraum mehrmals einen festgelegten Schwellwert über- beziehungsweise un
terschreiten kann und es somit zu fehlerhaften Auswertungen kommen kann. Es hat sich als
vorteilhaft erwiesen, die zeitliche Filterung des Dreipunktäquivalenzsignals 19 in der Grö
ssenordnung von 10 µs einzustellen. Nach der zeitlichen Filterung wird das erste Dreipunkt
diagnosesignal 20 zur Weiterverarbeitung ausgegeben (S13.2). In einem weiteren Verfahrens
schritt (S13.3) wird dann ein Dreipunktzwischenkreisspannungsvergleichssignal 25 durch ei
nen Vergleich eines ersten Teilzwischenkreisspannungswertes 21 des an die Dreipunktzweig
paarschaltung 41 angeschlossenen ersten Teilgleichspannungszwischenkreises des Strom
richters mit einem ersten Referenzteilzwischenkreisspannungswert 22 und eines zweiten
Teilzwischenkreisspannungswertes 23 des an die Dreipunktzweigpaarschaltung 41 ange
schlossenen zweiten Teilgleichspannungszwischenkreises des Stromrichters mit einem zwei
ten Referenzteilzwischenkreisspannungswert 24 erzeugt. Danach wird das Dreipunktzwi
schenkreisspannungsvergleichssignal 25 zur Weiterverarbeitung ausgegeben (S13.4). Mittels
einer logischen UND-Verknüpfung des Ausblendsignals 5, des ersten Dreipunktdiagnose
signals 20 und des Dreipunktzwischenkreisspannungsvergleichssignals 25 wird ein erstes
Dreipunktstörungsmeldungssignal 26 erzeugt (S13.5) und dann vorzugsweise zur Weiterver
arbeitung gemäss einem der Anwendung der Halbleiterschalter 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 entsprechen
den Schutzkonzept ausgegeben (S13.6). Dadurch kann problemlos von einer Störung der
Speisung der Gateelektrodentreiberstufe 2 und/oder einer Störung in einem Ansteuerkanal der
Halbleiterschalter 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 und/oder von einem oder beiden kurzgeschlossenen Teil
gleichspannungszwischenkreisen entsprechend schnell Kenntnis genommen werden. Weiter
hin kann äusserst selektiv auf die auftretende Störung reagiert werden.
In Fig. 5-7 ist ein weiterer Teil des Ablaufdiagramms des erfindungsgemässen Verfahrens zur
Auswertung von Rückmeldesignalen 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 der Halbleiterschalter 1.1, 1.2, 1.3, 1.4
der Dreipunktzweigpaarschaltung 41 gezeigt. Im Falle, dass sämtliche der Rückmeldesignale
4.1, 4.2, 4.3, 4.4 der Halbleiterschalter 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 ausgewertet werden sollen und dass
eine Störung in der Speisung der Gateelektrodentreiberstufe 2 und/oder in einem Ansteuerka
nal der Halbleiterschalter 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 auftritt und/oder einer oder beide Teilgleichspan
nungszwischenkreise kurzgeschlossen sind, wird das Dreipunktäquivalenzsignal 19 erzeugt
(S14). Die Bildung des Dreipunktäquivalenzsignals 19 erfolgt durch Vergleich eines jeden
Schaltsignals 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 mit den jeweils zugehörigen Rückmeldesignalen 4.1, 4.2, 4.3,
4.4 auf Äquivalenz. Das Dreipunktäquivalenzsignal 19 wird danach an eine Filtereinrichtung
33 ausgegeben (S15) und zeitlich gefiltert, wodurch das erste Dreipunktdiagnosesignal 20 er
zeugt wird (S15.1). Auch in diesem Fall dient die Filterung vorteilhaft einer zeitlichen Aus
blendung im µs-Bereich, da das Rückmeldesignal 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 in diesem Zeitraum
mehrmals einen festgelegten Schwellwert über- beziehungsweise unterschreiten kann und es
somit zu fehlerhaften Auswertungen kommen kann. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die
zeitliche Filterung des Dreipunktäquivalenzsignals 19 in der Grössenordnung von 10 µs ein
zustellen. Die weiteren Verfahrensschritte (S15.2 bis S15.6) im Falle, dass jedes Rückmelde
signal 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 ausgewertet wird, entsprechen den vorstehend angeführten Schritten
(S13.2 bis S13.6) bei der Auswertung von nur zwei Rückmeldesignalen 4.1, 4.2, 4.3, 4.4. Die
Ausgabe des ersten Dreipunktstörungsmeldungssignals 26 erfolgt, wie schon bei der Aus
wertung von nur zwei Rückmeldesignalen 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 angegeben, vorzugsweise zur
Weiterverarbeitung gemäss einem der Anwendung der Halbleiterschalter 1.1, 1.2, 1.3, 1.4
entsprechenden Schutzkonzept, damit von einer Störung der Speisung der Gateelektroden
treiberstufe 2 und/oder einer Störung in einem Ansteuerkanal der Halbleiterschalter 1.1, 1.2,
1.3, 1.4 und/oder von einem oder beiden kurzgeschlossenen Teilgleichspannungszwischen
kreisen entsprechend schnell Kenntnis genommen werden kann. Desweiteren kann selektiv
auf die auftretende Störung reagiert werden.
Zur Detektion eines unsymmetrischen Zweigpaarschaltungskurzschlusses, d. h. wenn in einem
oder zwei Halbleiterschaltern 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 ein Kurzschluss auftritt, und bei einem sym
metrischen Kurzschluss, d. h. wenn in drei oder vier Halbleiterschaltern 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 ein
Kurzschluss (unsymmetrischer Zweigpaarschaltungskurzschluss) auftritt, werden erfindungs
gemäss sämtliche Rückmeldesignale 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 ausgewertet. Gemäss Fig. 5-8 wird im
Falle, dass in einem oder zwei Halbleiterschaltern 1.1, 1.2 ein Kurzschluss auftritt, ein zwei
tes Dreipunktstörungsmeldungssignal 28 erzeugt (S15.7). Aus dem Ausblendsignals 5, dem
Dreipunktzwischenkreisspannungsvergleichssignal 25 und einem aus dem Vergleich der
Schaltsignale 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 mit den zugehörigen Rückmeldesignalen 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 ge
bildeten Signal wird ein zweites Dreipunktdiagnosesignal 27.1 und ein drittes Dreipunktdia
gnosesignal 27.2 jeweils mittels einer UND-Verknüpfung gebildet und das Dreipunktstö
rungsmeldungssignal 28 durch eine ODER-Verknüpfung des zweiten Dreipunktdiagnosesi
gnals 27.1 und des dritten Dreipunktdiagnosesignals 27.2 erzeugt. Anschliessend wird das
zweite Dreipunktstörungsmeldungssignal 28 ausgegeben (S15.8).
Tritt in drei oder vier Halbleiterschaltern 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 ein Kurzschluss (symmetrischer
Zweigpaarschaltungskurzschluss) auf, wird gemäss Fig. 5-8 in einem weiteren erfindungsge
mässen Verfahrensschritt ein drittes Dreipunktstörungsmeldungssignal 30 erzeugt (S15.9).
Aus dem Ausblendsignal 5, dem Dreipunktzwischenkreisspannungsvergleichssignal 25 und
einem aus den beiden Rückmeldesignalen 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 der Halbleiterschalter 1.1, 1.2, 1.3,
1.4 gebildeten weiteren Signal wird ein viertes Dreipunktdiagnosesignal 29.1 und ein fünftes
Dreipunktdiagnosesignal 29.2 jeweils mit einer UND-Verknüpfung gebildet und das dritte
Dreipunktstörungsmeldungssignal 30 durch eine ODER-Verknüpfung des vierten Dreipunkt
diagnosesignals 29.1 und des fünften Dreipunktdiagnosesignals 29.2 erzeugt. Das dritte Drei
punktstörungsmeldungssignal 30 wird danach ausgegeben (S15.10).
Im Falle eines Kurzschlusses in einem oder zwei Halbleiterschaltern 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 sowie
im Falle, dass in drei oder vier Halbleiterschaltern 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 ein Kurzschluss auftritt,
erfolgt die Ausgabe des zweiten Dreipunktstörungsmeldungssignals 28 beziehungsweise des
dritten Dreipunktstörungsmeldungssignals 30 vorteilhaft zur Weiterverarbeitung gemäss ei
nem der Anwendung der Halbleiterschalter 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 entsprechenden Schutzkonzept,
damit auf derartige Kurzschlüsse entsprechend reagiert werden kann.
Eine erfindungsgemässe Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfah
rens zur Auswertung von Rückmeldesignalen 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, insbesondere die die Leite
lektronikeinheit 39 umfassende Vorrichtung zur Auswertung zweier ausgewählter Rückmel
designale 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 der Halbleiterschalter 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 einer Dreipunktzweigpaar
schaltung 41 ist in Fig. 3 dargestellt. Die Leitelektronikeinheit 39 weist gemäss Fig. 3 erfin
dungsgemäss die Ausblendeinrichtung 31 zur zeitlichen Ausblendung des Rückmeldesignals
4.1, 4.2, 4.3, 4.4 auf, der mindestens zwei Schaltsignale 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 zugeführt sind, wo
bei die Ausblendeinrichtung 31 der Erzeugung und Ausgabe des Ausblendsignals 5 dient.
Weiterhin ist eine Äquivalenzvergleichereinheit 32 zur Erzeugung und Ausgabe des Drei
punktäquivalenzsignals 19 vorgesehen. Der Äquivalenzvergleichereinheit 32 sind dazu zwei
Schaltsignale 3.1, 3.2, 3.3 und die zugehörigen Rückmeldesignale 4.1, 4.2 zugeführt, die in
der Äquivalenzvergleichereinheit 32 auf Äquivalenz verglichen werden. Die Äquivalenzver
gleichereinheit 32 ist gemäss Fig. 3 über das Dreipunktäquivalenzsignal 19 mit einer Fil
tereinrichtung 33 verbunden, die der zeitlichen Filterung des Dreipunktäquivalenzsignals 19
dient. Die Filtereinrichtung 33 erzeugt das erste Dreipunktdiagnosesignal 20 und gibt dieses
an ihrem Ausgang aus.
Erfindungsgemäss ist gemäss Fig. 3 eine mindestens einen Schwellwertvergleicher 36 auf
weisende erste Zwischenkreisspannungsvergleichereinrichtung 35 zur Erzeugung und Ausga
be des Dreipunktzwischenkreisspannungsvergleichssignals 25 vorgesehen. Dazu sind der
Zwischenkreisspannungsvergleichereinrichtung 35 der erste Teilzwischenkreisspannungswert
21, der erste Referenzteilzwischenkreisspannungswert 22, der zweite Teilzwischenkreisspan
nungswert 23 und der zweite Referenzteilzwischenkreisspannungswert 24 zugeführt. Weiter
hin ist zur Erzeugung des ersten Dreipunktstörungsmeldungssignals 26, das, wie bereits be
schrieben, bei Auftreten einer Störung in der Speisung der Gateelektrodentreiberstufe 2
und/oder in einem Ansteuerkanal eines der beiden ausgewählten Halbleiterschalter 1.1, 1.2,
1.3, 1.4 und/oder bei Kurzschluss einer oder beider Teilgleichspannungszwischenkreise er
zeugt und ausgegeben wird, eine erste Logikschaltung 34 vorgesehen. Diese Logikschaltung
34 erzeugt das erste Dreipunktstörungsmeldungssignals 11 durch eine logische UND-
Verknüpfung des Ausblendsignals 5, des ersten Dreipunktdiagnosesignals 20 und des Drei
punktzwischenkreisspannungsvergleichssignals 25 und gibt das erste Dreipunktstörungsmel
dungssignal 26 aus.
Die erste Logikschaltung 34 ist mit Schutzeinrichtung zur Weiterverarbeitung des ersten Drei
punktstörungsmeldungssignals 26 gemäss einem der Anwendung der Halbleiterschalter ent
sprechenden Schutzkonzept verbunden. Diese Einrichtung ist der Übersichtlichkeit halber in
Fig. 3 nicht dargestellt ist. Mit Hilfe dieser Einrichtung kann vorteilhaft schnell und effizient
auf eine Störung in der Speisung der Gateelektrodentreiberstufe 2 und/oder im Ansteuerkanal
eines Halbleiterschalters 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 und/oder ein auftretender Kurzschluss in einem
oder beiden Teilgleichspannungszwischenkreisen reagiert werden.
Eine weitere erfindungsgemässe Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens, insbesondere die die Leitelektronikeinheit 39 umfassende Vorrichtung zur Aus
wertung eines jeden Rückmeldesignals 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 der Halbleiterschalter 1.1, 1.2, 1.3,
1.4 einer Dreipunktzweigpaarschaltung 41 ist in Fig. 4 dargestellt. Mit der in Fig. 4 gezeigten
Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist es besonders einfach möglich,
symmetrische und unsymmetrische Zweigpaarschaltungskurzschlüsse zu detektieren. Die
Vorrichtung gemäss Fig. 4 unterscheidet sich gegenüber der in Fig. 3 gezeigten und vorste
hend beschriebenen Vorrichtung dadurch, dass in der Leitelektronikeinheit 39 eine fünfte Lo
gikschaltung 44 vorgesehen ist, die zur Erzeugung und Ausgabe des zweiten Dreipunktstö
rungsmeldungssignals 28 vorgesehen ist, wobei die Ausgabe des zweiten Dreipunktstö
rungsmeldungssignals 28 bei Auftreten eines Kurzschlusses in einem oder zwei Halbleiter
schaltern 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 erfolgt. Damit das zweite Dreipunktstörungsmeldungssignal 25
erzeugt werden kann, sind der fünften Logikschaltung 44 das zweite und dritte Dreipunktdia
gnosesignal 27.1, 27.2 an ihrem Eingang zugeführt. Die fünfte Logikschaltung 44 verknüpft
die zugeführten Signale mittels einer logischen ODER-Verknüpfung und gibt dann das zweite
Dreipunktstörungsmeldungssignal 28 aus.
Im Falle des bereits beschriebenen Auftretens eines symmetrischen Kurzschlusses und dessen
Erkennung ist gemäss Fig. 4 in der Leitelektronikeinheit 39 eine sechste Logikschaltung 45
vorgesehen, die der Erzeugung und Ausgabe des dritten Dreipunktstörungsmeldungssignals
30 dient. Das dritte Dreipunktstörungsmeldungssignal 30 wird aus dem der sechsten Logik
schaltung 45 zugeführten vierten und fünften Dreipunktdiagnosesignal 29.1, 29.2 durch eine
logische ODER-Verknüpfung generiert. Die sechste Logikschaltung 45 gibt dann das dritte
Dreipunktstörungsmeldungssignal 30 aus.
Insgesamt ist die erfindungsgemässe Vorrichtung gemäss Fig. 3 und Fig. 4 sehr einfach und
mit wenigen Elementen aufgebaut, so dass auch diese Vorrichtung zur Auswertung von
Rückmeldesignalen einer Dreipunktzweigpaarschaltung 41 sowohl äusserst einfach mit dis
kreten Bauelementen realisiert als auch beispielsweise in einem digitalen Mikroprozessor im
plementiert werden kann. Auch sie stellt somit, wie die Vorrichtung zur Auswertung von
Rückmeldesignalen einer Zweipunktzweigpaarschaltung 40, eine sehr einfache und kosten
günstige Lösung dar.
1.1
bis
1.4
Halbleiterschalter
2
Gateelektrodentreiberstufe
3.1
bis
3.4
Schaltsignal
4.1
bis
4.4
Rückmeldesignal
5
Ausblendsignal
6
Zweipunktäquivalenzsignal
7
erstes Zweipunktdiagnosesignal
8
Zwischenkreisspannungswert
9
Referenzzwischenkreisspannungswert
10
Zwischenkreisspannungsvergleichssignal
11
erstes Zweipunktstörungsmeldungssignal
12
Referenzkurzschlusszwischenkreisspannungswert
13
Unterspannungssignal
14
zweites Zweipunktstörungsmeldungssignal
15
zweiten Zweipunktdiagnosesignal
16.1
,
16.2
drittes Zweipunktstörungsmeldungssignal
17
drittes Zweipunktdiagnosesignal
18
viertes Zweipunktstörungsmeldungssignal
19
Dreipunktäquivalenzsignal
20
erstes Dreipunktdiagnosesignal
21
erster Teilzwischenkreisspannungswert
22
erster Referenzteilzwischenkreisspannungswert
23
zweiter Teilzwischenkreisspannungswert
24
zweiter Referenzteilzwischenkreisspannungswert
25
Dreipunktzwischenkreisspannungsvergleichssignal
26
erstes Dreipunktstörungsmeldungssignal
27.1
zweites Dreipunktdiagnosesignal
27.2
drittes Dreipunktdiagnosesignal
28
zweites Dreipunktstörungsmeldungssignal
29.1
viertes Dreipunktdiagnosesignal
29.2
fünftes Dreipunktdiagnosesignal
30
drittes Dreipunktstörungsmeldungssignal
31
Ausblendeinrichtung
32
Äquivalenzvergleichereinheit
33
Filtereinrichtung
34
erste Logikschaltung
35
erste Zwischenkreisspannungsvergleichereinrichtung
36
Schwellwertvergleicher
37
zweite Zwischenkreisspannungsvergleichereinrichtung
38
zweite Logikschaltung
39
Leitelektronikeinheit
40
Zweipunktzweigpaarschaltung
41
Dreipunktzweigpaarschaltung
42
dritte Logikschaltung
43
vierte Logikschaltung
44
fünfte Logikschaltung
45
sechste Logikschaltung
Claims (13)
1. Verfahren zur Auswertung von aus der Kollektor-Emitterspannung eines Halbleiterschal
ters (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) gebildeten Rückmeldesignalen (4.1; 4.2; 4.3; 4.4), wobei der
Halbleiterschalter (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) einen Bipolartransistor mit isoliert angeordneter
Gateelektrode aufweist, mit den Schritten
(S0) Ausgeben eines Freigabesignals,
(S1) Ausgeben eines einer Gate-Emitterspannung des Halbleiterschalters (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) entsprechenden Schaltsignals (3.1; 3.2; 3.3; 3.4) durch eine Gateelektrodentreiberstu fe (2),
(S2) Ansteuern des Halbleiterschalters (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) durch Anlegen des Schaltsignals (3.1; 3.2; 3.3; 3.4),
(S3) Bilden des Rückmeldesignals (4.1; 4.2; 4.3; 4.4) aus der Kollektor-Emitterspannung in der Gateelektrodentreiberstufe (2),
(S4) Ausgeben des Rückmeldesignals (4.1; 4.2; 4.3; 4.4) durch die Gateelektrodentreiber stufe (2) an eine Leitelektronikeinheit (39), gekennzeichnet durch die weiteren Schritte
(S5) Erzeugen eines Ausblendsignals (5),
(S6) Ausgeben des Ausblendsignals (5) und
(S7) Ausblenden des Rückmeldesignals (4.1; 4.2; 4.3; 4.4) während einer wählbaren Aus blendzeit (tAb) grösser als eine durch eine ansteigende Flanke des Schaltsignals (3.1; 3.2; 3.3; 3.4) eines Halbleiterschalters (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) und durch eine abfallende Flanke des Schaltsignals (3.1; 3.2; 3.3; 3.4) eines anderen Halbleiterschalters (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) defi nierte Schaltwechselzeit (tSw).
(S0) Ausgeben eines Freigabesignals,
(S1) Ausgeben eines einer Gate-Emitterspannung des Halbleiterschalters (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) entsprechenden Schaltsignals (3.1; 3.2; 3.3; 3.4) durch eine Gateelektrodentreiberstu fe (2),
(S2) Ansteuern des Halbleiterschalters (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) durch Anlegen des Schaltsignals (3.1; 3.2; 3.3; 3.4),
(S3) Bilden des Rückmeldesignals (4.1; 4.2; 4.3; 4.4) aus der Kollektor-Emitterspannung in der Gateelektrodentreiberstufe (2),
(S4) Ausgeben des Rückmeldesignals (4.1; 4.2; 4.3; 4.4) durch die Gateelektrodentreiber stufe (2) an eine Leitelektronikeinheit (39), gekennzeichnet durch die weiteren Schritte
(S5) Erzeugen eines Ausblendsignals (5),
(S6) Ausgeben des Ausblendsignals (5) und
(S7) Ausblenden des Rückmeldesignals (4.1; 4.2; 4.3; 4.4) während einer wählbaren Aus blendzeit (tAb) grösser als eine durch eine ansteigende Flanke des Schaltsignals (3.1; 3.2; 3.3; 3.4) eines Halbleiterschalters (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) und durch eine abfallende Flanke des Schaltsignals (3.1; 3.2; 3.3; 3.4) eines anderen Halbleiterschalters (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) defi nierte Schaltwechselzeit (tSw).
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt
(S4.1) Wählen der Ausblendzeit (tAb) in der Grössenordnung der zweifachen Schaltwech
selzeit (tSw).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte
im Falle einer aus zwei in Serie geschalteten Halbleiterschaltern (1.1; 1.2) gebildeten
Zweipunktzweigpaarschaltung (40) eines Stromrichters
(S8) Erzeugen eines Zweipunktäquivalenzsignals (6) durch Vergleichen nur eines Zünd signals (3.1; 3.2) eines Halbleiterschalters (1.1; 1.2) mit dem zugehörigen Rückmelde signal (4.1; 4.2) desselben Halbleiterschalters (1.1; 1.2) auf Äquivalenz oder
(S10) Erzeugen eines Zweipunktäquivalenzsignals (6) durch Vergleichen eines jeden Schaltsignals (3.1; 3.2) der Halbleiterschalter (1.1; 1.2) mit den zugehörigen Rückmelde signalen (4.1; 4.2) der Halbleiterschalter (1.1; 1.2) auf Äquivalenz,
(S9; S11) Ausgeben des Zweipunktäquivalenzsignals (6),
(S9.1; S11.1) Erzeugen eines ersten Zweipunktdiagnosesignals (7) durch zeitlich einstell bares Filtern des Zweipunktäquivalenzsignals (6),
(S9.2; S11.2) Ausgeben des ersten Zweipunktdiagnosesignals (7),
(S9.3; S11.3) Erzeugen eines Zwischenkreisspannungsvergleichssignals (10) durch Ver gleichen eines Zwischenkreisspannungswertes (8) mit einem Referenzzwischenkreisspan nungswert (9),
(S9.4; S11.4) Ausgeben des Zwischenkreisspannungsvergleichssignals (10),
(S9.5; S11.5) Erzeugen eines ersten Zweipunktstörungsmeldungssignals (11) durch UND- Verknüpfen des Ausblendsignals (5), des ersten Zweipunktdiagnosesignals (7) und des Zwischenkreisspannungsvergleichssignals (10) und
(S9.6; S11.6) Ausgeben des ersten Zweipunktstörungsmeldungssignals (11) bei einer Stö rung in der Speisung der Gateelektrodentreiberstufe (2) und/oder in einem Ansteuerkanal der Halbleiterschalter (1.1; 1.2).
(S8) Erzeugen eines Zweipunktäquivalenzsignals (6) durch Vergleichen nur eines Zünd signals (3.1; 3.2) eines Halbleiterschalters (1.1; 1.2) mit dem zugehörigen Rückmelde signal (4.1; 4.2) desselben Halbleiterschalters (1.1; 1.2) auf Äquivalenz oder
(S10) Erzeugen eines Zweipunktäquivalenzsignals (6) durch Vergleichen eines jeden Schaltsignals (3.1; 3.2) der Halbleiterschalter (1.1; 1.2) mit den zugehörigen Rückmelde signalen (4.1; 4.2) der Halbleiterschalter (1.1; 1.2) auf Äquivalenz,
(S9; S11) Ausgeben des Zweipunktäquivalenzsignals (6),
(S9.1; S11.1) Erzeugen eines ersten Zweipunktdiagnosesignals (7) durch zeitlich einstell bares Filtern des Zweipunktäquivalenzsignals (6),
(S9.2; S11.2) Ausgeben des ersten Zweipunktdiagnosesignals (7),
(S9.3; S11.3) Erzeugen eines Zwischenkreisspannungsvergleichssignals (10) durch Ver gleichen eines Zwischenkreisspannungswertes (8) mit einem Referenzzwischenkreisspan nungswert (9),
(S9.4; S11.4) Ausgeben des Zwischenkreisspannungsvergleichssignals (10),
(S9.5; S11.5) Erzeugen eines ersten Zweipunktstörungsmeldungssignals (11) durch UND- Verknüpfen des Ausblendsignals (5), des ersten Zweipunktdiagnosesignals (7) und des Zwischenkreisspannungsvergleichssignals (10) und
(S9.6; S11.6) Ausgeben des ersten Zweipunktstörungsmeldungssignals (11) bei einer Stö rung in der Speisung der Gateelektrodentreiberstufe (2) und/oder in einem Ansteuerkanal der Halbleiterschalter (1.1; 1.2).
4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte
(S9.7) Erzeugen eines Unterspannungssignals (13) durch Vergleichen des Zwischen
kreisspannungswertes (8) mit einem Referenzkurzschlusszwischenkreisspannungswert
(12),
(S9.8) Ausgeben des Unterspannungssignals (13),
(S9.9) Erzeugen eines zweiten Zweipunktstörungsmeldungssignals (14) durch UND- Verknüpfen des Unterspannungssignals (13) mit dem ersten Zweipunktstörungsmeldungs signal (11) und
(S9.10) Ausgeben des zweiten Zweipunktstörungsmeldungssignals (14) bei einem Kurz schluss in einem an die Zweipunktzweigpaarschaltung (40) angeschlossenen Gleichspan nungszwischenkreis.
(S9.8) Ausgeben des Unterspannungssignals (13),
(S9.9) Erzeugen eines zweiten Zweipunktstörungsmeldungssignals (14) durch UND- Verknüpfen des Unterspannungssignals (13) mit dem ersten Zweipunktstörungsmeldungs signal (11) und
(S9.10) Ausgeben des zweiten Zweipunktstörungsmeldungssignals (14) bei einem Kurz schluss in einem an die Zweipunktzweigpaarschaltung (40) angeschlossenen Gleichspan nungszwischenkreis.
5. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt
(S11.7) Erzeugen eines dritten Zweipunktstörungsmeldungssignals (16.1; 16.2) durch UND-Verknüpfen des Ausblendsignals (5), des Zwischenkreisspannungsvergleichssignals (10), eines der beiden Rückmeldesignale (4.1; 4.2) der Halbleiterschalter (1.1; 1.2) und durch eines aus den beiden Rückmeldesignalen (4.1; 4.2) und den zugehörigen Zünd signalen (3.1; 3.2) der Halbleiterschalter (1.1; 1.2) gebildeten zweiten Zweipunktdiagno sesignals (15) und (S11.8) Ausgeben des dritten Zweipunktstörungsmeldungssignals (16.1; 16.2) bei einem Kurzschluss in einem Halbleiterschalter (1.1; 1.2) oder
(S11.9) Erzeugen eines vierten Zweipunktstörungsmeldungssignals (18) durch UND- Verknüpfen des Ausblendsignals (5), des Zwischenkreisspannungsvergleichssignals (10) und durch eines aus den beiden Rückmeldesignalen (4.1; 4.2) der Halbleiterschalter (1.1; 1.2) gebildeten dritten Zweipunktdiagnosesignals (17) und (S11.10) Ausgeben des vierten Zweipunktstörungsmeldungssignals (18) bei einem Kurzschluss in beiden Halbleiter schaltern (1.1; 1.2).
(S11.7) Erzeugen eines dritten Zweipunktstörungsmeldungssignals (16.1; 16.2) durch UND-Verknüpfen des Ausblendsignals (5), des Zwischenkreisspannungsvergleichssignals (10), eines der beiden Rückmeldesignale (4.1; 4.2) der Halbleiterschalter (1.1; 1.2) und durch eines aus den beiden Rückmeldesignalen (4.1; 4.2) und den zugehörigen Zünd signalen (3.1; 3.2) der Halbleiterschalter (1.1; 1.2) gebildeten zweiten Zweipunktdiagno sesignals (15) und (S11.8) Ausgeben des dritten Zweipunktstörungsmeldungssignals (16.1; 16.2) bei einem Kurzschluss in einem Halbleiterschalter (1.1; 1.2) oder
(S11.9) Erzeugen eines vierten Zweipunktstörungsmeldungssignals (18) durch UND- Verknüpfen des Ausblendsignals (5), des Zwischenkreisspannungsvergleichssignals (10) und durch eines aus den beiden Rückmeldesignalen (4.1; 4.2) der Halbleiterschalter (1.1; 1.2) gebildeten dritten Zweipunktdiagnosesignals (17) und (S11.10) Ausgeben des vierten Zweipunktstörungsmeldungssignals (18) bei einem Kurzschluss in beiden Halbleiter schaltern (1.1; 1.2).
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte
im Falle einer aus vier in Serie geschalteten Halbleiterschaltern (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) gebil
deten Dreipunktzweigpaarschaltung (41) eines Stromrichters
(S12) Erzeugen eines Dreipunktäquivalenzsignals (19) durch Vergleichen zweier ausge wählter Schaltsignale (3.1; 3.2; 3.3; 3.4) der Halbleiterschalter (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) mit den jeweils zugehörigen Rückmeldesignalen (4.1; 4.2; 4.3; 4.4) auf Äquivalenz oder
(S14) Erzeugen eines Dreipunktäquivalenzsignals (19) durch Vergleichen eines jeden Schaltsignals (3.1; 3.2; 3.3; 3.4) der Halbleiterschalter (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) mit den zuge hörigen Rückmeldesignalen (4.1; 4.2; 4.3; 4.4) der Halbleiterschalter (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) auf Äquivalenz,
(S13; S15) Ausgeben des Dreipunktäquivalenzsignals (19),
(S13.1; S15.1) Erzeugen eines ersten Dreipunktdiagnosesignals (20) durch zeitlich ein stellbares Filtern des Dreipunktäquivalenzsignals (19),
(S13.2; S15.2) Ausgeben des ersten Dreipunktdiagnosesignals (20),
(S13.3; S15.3) Erzeugen eines Dreipunktzwischenkreisspannungsvergleichssignals (25) durch Vergleichen eines ersten Teilzwischenkreisspannungswertes (21) des Stromrichters mit einem ersten Referenzteilzwischenkreisspannungswert (22) und eines zweiten Teilzwischenkreisspannungswertes (23) des Stromrichters mit einem zweiten Referenz teilzwischenkreisspannungswert (24),
(S13.4; S15.4) Ausgeben des Dreipunktzwischenkreisspannungsvergleichssignals (25),
(S13.5; S15.5) Erzeugen eines ersten Dreipunktstörungsmeldungssignals (26) durch UND-Verknüpfen des Ausblendsignals (5), des ersten Dreipunktdiagnosesignals (20) und des Dreipunktzwischenkreisspannungsvergleichssignals (25) und
(S13.6; S15.6) Ausgeben des ersten Dreipunktstörungsmeldungssignals (26) bei einer Störung der Speisung der Gateelektrodentreiberstufe (2) und/oder in einem Ansteuerkanal der Halbleiterschalter (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) und/oder im Falle eines Kurzschlusses in einem oder beiden Teilgleichspannungszwischenkreisen der Dreipunktzweigpaarschaltung (41).
(S12) Erzeugen eines Dreipunktäquivalenzsignals (19) durch Vergleichen zweier ausge wählter Schaltsignale (3.1; 3.2; 3.3; 3.4) der Halbleiterschalter (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) mit den jeweils zugehörigen Rückmeldesignalen (4.1; 4.2; 4.3; 4.4) auf Äquivalenz oder
(S14) Erzeugen eines Dreipunktäquivalenzsignals (19) durch Vergleichen eines jeden Schaltsignals (3.1; 3.2; 3.3; 3.4) der Halbleiterschalter (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) mit den zuge hörigen Rückmeldesignalen (4.1; 4.2; 4.3; 4.4) der Halbleiterschalter (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) auf Äquivalenz,
(S13; S15) Ausgeben des Dreipunktäquivalenzsignals (19),
(S13.1; S15.1) Erzeugen eines ersten Dreipunktdiagnosesignals (20) durch zeitlich ein stellbares Filtern des Dreipunktäquivalenzsignals (19),
(S13.2; S15.2) Ausgeben des ersten Dreipunktdiagnosesignals (20),
(S13.3; S15.3) Erzeugen eines Dreipunktzwischenkreisspannungsvergleichssignals (25) durch Vergleichen eines ersten Teilzwischenkreisspannungswertes (21) des Stromrichters mit einem ersten Referenzteilzwischenkreisspannungswert (22) und eines zweiten Teilzwischenkreisspannungswertes (23) des Stromrichters mit einem zweiten Referenz teilzwischenkreisspannungswert (24),
(S13.4; S15.4) Ausgeben des Dreipunktzwischenkreisspannungsvergleichssignals (25),
(S13.5; S15.5) Erzeugen eines ersten Dreipunktstörungsmeldungssignals (26) durch UND-Verknüpfen des Ausblendsignals (5), des ersten Dreipunktdiagnosesignals (20) und des Dreipunktzwischenkreisspannungsvergleichssignals (25) und
(S13.6; S15.6) Ausgeben des ersten Dreipunktstörungsmeldungssignals (26) bei einer Störung der Speisung der Gateelektrodentreiberstufe (2) und/oder in einem Ansteuerkanal der Halbleiterschalter (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) und/oder im Falle eines Kurzschlusses in einem oder beiden Teilgleichspannungszwischenkreisen der Dreipunktzweigpaarschaltung (41).
7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte
(S15.7) Erzeugen eines zweiten Dreipunktstörungsmeldungssignals (28) durch ODER- Verknüpfen eines ersten Dreipunktdiagnosesignals (27.1) und eines zweiten Dreipunkt diagnosesignals (27.1), wobei das zweite und dritte Dreipunktdiagnosesignal (27.1; 27.2) aus dem Ausblendsignal (5) und dem Dreipunktzwischenkreisspannungsvergleichssignal (25) gebildet werden und
(S15.8) Ausgeben des zweiten Dreipunktstörungsmeldungssignals (28) bei einem Kurz schluss in einem oder zwei Halbleiterschaltern (1.1; 1.2; 1.3; 1.4), oder
(S15.9) Erzeugen eines dritten Dreipunktstörungsmeldungssignals (30) durch ODER- Verknüpfen eines vierten Dreipunktdiagnosesignals (29.1) und eines fünften Dreipunkt diagnosesignals (29.2), wobei das vierte und fünfte Dreipunktdiagnosesignal (29.1; 29.2) aus dem Ausblendsignal (5) und dem Dreipunktzwischenkreisspannungsvergleichssignal (25) gebildet werden und
(S15.10) Ausgeben des dritten Dreipunktstörungsmeldungssignals (30) bei einem Kurz schluss in drei oder vier Halbleiterschaltern (1.1; 1.2; 1.3; 1.4).
(S15.7) Erzeugen eines zweiten Dreipunktstörungsmeldungssignals (28) durch ODER- Verknüpfen eines ersten Dreipunktdiagnosesignals (27.1) und eines zweiten Dreipunkt diagnosesignals (27.1), wobei das zweite und dritte Dreipunktdiagnosesignal (27.1; 27.2) aus dem Ausblendsignal (5) und dem Dreipunktzwischenkreisspannungsvergleichssignal (25) gebildet werden und
(S15.8) Ausgeben des zweiten Dreipunktstörungsmeldungssignals (28) bei einem Kurz schluss in einem oder zwei Halbleiterschaltern (1.1; 1.2; 1.3; 1.4), oder
(S15.9) Erzeugen eines dritten Dreipunktstörungsmeldungssignals (30) durch ODER- Verknüpfen eines vierten Dreipunktdiagnosesignals (29.1) und eines fünften Dreipunkt diagnosesignals (29.2), wobei das vierte und fünfte Dreipunktdiagnosesignal (29.1; 29.2) aus dem Ausblendsignal (5) und dem Dreipunktzwischenkreisspannungsvergleichssignal (25) gebildet werden und
(S15.10) Ausgeben des dritten Dreipunktstörungsmeldungssignals (30) bei einem Kurz schluss in drei oder vier Halbleiterschaltern (1.1; 1.2; 1.3; 1.4).
8. Vorrichtung zur Auswertung von aus der Kollektor-Emitterspannung eines Halbleiter
schalters (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) gebildeten Rückmeldesignalen (4.1; 4.2; 4.3; 4.4), wobei der
Halbleiterschalter (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) einen Bipolartransistor mit isoliert angeordneter
Gateelektrode aufweist zur Ansteuerung des Halbleiterschalters (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) durch
Anlegen (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) eines einer Gate-Emitterspannung des Halbleiterschalters (1.1;
1.2; 1.3; 1.4) entsprechenden Schaltsignals (3.1; 3.2; 3.3; 3.4) eine Gateelektrodentreiber
stufe (2) vorgesehen ist, wobei mit der Gateelektrodentreiberstufe (2) (4.1; 4.2; 4.3; 4.4)
eine Leitelektronikeinheit (39) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitelektronikeinheit (39) eine Ausblendeinrichtung (31) zur zeitlichen Ausblendung
des Rückmeldesignals (4.1; 4.2; 4.3; 4.4) aufweist, wobei der Ausblendeinrichtung (31)
mindestens zwei Schaltsignale (3.1; 3.2; 3.3; 3.4) zugeführt sind und die Ausblendein
richtung (31) der Erzeugung und Ausgabe eines Ausblendsignals (5) dient.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer aus zwei in
Serie geschalteten Halbleiterschaltern (1.1; 1.2) gebildeten Zweipunktzweigpaarschaltung
(40) eines Stromrichters
eine Äquivalenzvergleichereinheit (32) zur Erzeugung und Ausgabe eines Zweipunk täquivalenzsignals (6) vorgesehen ist, der mindestens ein Schaltsignal (3.1; 3.2; 3.3; 3.4) und mindestens ein zugehöriges Rückmeldesignal (4.1; 4.2; 4.3; 4.4) zugeführt sind und die mit einer Filtereinrichtung (33) zur Erzeugung und Ausgabe eines ersten Zweipunkt diagnosesignals (7) verbunden ist,
dass eine mindestens einen Schwellwertvergleicher (36) aufweisende erste Zwischen kreisspannungsvergleichereinrichtung (35) zur Erzeugung und Ausgabe eines Zwischen kreisspannungsvergleichssignals (10) vorgesehen ist, der ein Zwischenkreisspannungswert (8) und ein Referenzzwischenkreisspannungswert (9) zugeführt sind und
dass eine erste Logikschaltung (34) zur Erzeugung und Ausgabe eines ersten Zweipunkt störungsmeldungssignals (11) vorgesehen ist, wobei die erste Logikschaltung (34) durch eine UND-Verknüpfung des Ausblendsignals (5), des ersten Zweipunktdiagnosesignals (7) und des Zwischenkreisspannungsvergleichssignals (10) das erste Zweipunktstörungs meldungssignal (11) erzeugt.
eine Äquivalenzvergleichereinheit (32) zur Erzeugung und Ausgabe eines Zweipunk täquivalenzsignals (6) vorgesehen ist, der mindestens ein Schaltsignal (3.1; 3.2; 3.3; 3.4) und mindestens ein zugehöriges Rückmeldesignal (4.1; 4.2; 4.3; 4.4) zugeführt sind und die mit einer Filtereinrichtung (33) zur Erzeugung und Ausgabe eines ersten Zweipunkt diagnosesignals (7) verbunden ist,
dass eine mindestens einen Schwellwertvergleicher (36) aufweisende erste Zwischen kreisspannungsvergleichereinrichtung (35) zur Erzeugung und Ausgabe eines Zwischen kreisspannungsvergleichssignals (10) vorgesehen ist, der ein Zwischenkreisspannungswert (8) und ein Referenzzwischenkreisspannungswert (9) zugeführt sind und
dass eine erste Logikschaltung (34) zur Erzeugung und Ausgabe eines ersten Zweipunkt störungsmeldungssignals (11) vorgesehen ist, wobei die erste Logikschaltung (34) durch eine UND-Verknüpfung des Ausblendsignals (5), des ersten Zweipunktdiagnosesignals (7) und des Zwischenkreisspannungsvergleichssignals (10) das erste Zweipunktstörungs meldungssignal (11) erzeugt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Zwischen
kreisspannungsvergleichereinrichtung (37) zur Erzeugung und Ausgabe eines Unterspan
nungssignals (13) vorgesehen ist, der der Zwischenkreisspannungswert (8) und ein Refe
renzkurzschlusszwischenkreisspannungswert (12) an ihrem Eingang zugeführt sind und
dass eine zweiten Logikschaltung (38) zur Erzeugung und Ausgabe eines zweiten Zwei
punktstörungsmeldungssignals (14) vorgesehen ist, der das erste Zweipunktstörungsmel
dungssignal (11) und das Unterspannungssignal (13) zugeführt sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Logikschaltung
(42) zur Erzeugung und Ausgabe eines dritten Zweipunktstörungsmeldungssignals (16.1,
16.2) vorgesehen ist, der das Ausblendsignal (5), das Zwischenkreisspannungsvergleichs
signal (10), beide Rückmeldesignale (4.1; 4.2) und ein aus den beiden Rückmeldesignalen
(4.1; 4.2) und den zugehörigen Schaltsignalen (3.1; 3.2) gebildetes zweites Zweipunktdia
gnosesignal (15) zugeführt sind und
dass eine vierte Logikschaltung (43) zur Erzeugung und Ausgabe eines vierten Zwei
punktstörungsmeldungssignal (18) vorgesehen ist, der das Ausblendsignal (5), das Zwi
schenkreisspannungsvergleichssignal (10) und ein aus den beiden Rückmeldesignalen
(4.1; 4.2) der Halbleiterschalter (1.1; 1.2) gebildetes drittes Zweipunktdiagnosesignal (17)
zugeführt sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer aus vier in Se
rie geschalteten Halbleiterschaltern (1.1; 1.2; 1.3; 1.4) gebildeten Dreipunktzweigpaar
schaltung (41) eines Stromrichters
eine Äquivalenzvergleichereinheit (32) zur Erzeugung und Ausgabe eines Dreipunktäqui valenzsignals (19) vorgesehen ist, der mindestens zwei Zündsignale (3.1; 3.2; 3.3; 3.4) und die zugehörigen Rückmeldesignale (4.1; 4.2; 4.3; 4.4) zugeführt sind und die mit ei ner Filtereinrichtung (33) zur Erzeugung und Ausgabe eines ersten Dreipunktdiagnosesi gnals (20) verbunden ist,
dass eine mindestens einen Schwellwertvergleicher (36) aufweisende erste Zwischen kreisspannungsvergleichereinrichtung (35) zur Erzeugung und Ausgabe eines Drei punktzwischenkreisspannungsvergleichssignal (25) vorgesehen ist, der ein erster Teilzwi schenkreisspannungswert (21), ein erster Referenzteilzwischenkreisspannungswert (22), ein zweiter Teilzwischenkreisspannungswert (23) und ein erster Referenzteilzwischen kreisspannungswert (24) zugeführt sind und
dass eine erste Logikschaltung (34) zur Erzeugung und Ausgabe eines ersten Dreipunkt störungsmeldungssignals (26) vorgesehen ist, wobei die erste Logikschaltung (34) durch eine UND-Verknüpfung des Ausblendsignals (5), des ersten Dreipunktdiagnosesignals (20) und des Dreipunktzwischenkreisspannungsvergleichssignal (25) das erste Dreipunkt störungsmeldungssignals (26) erzeugt.
eine Äquivalenzvergleichereinheit (32) zur Erzeugung und Ausgabe eines Dreipunktäqui valenzsignals (19) vorgesehen ist, der mindestens zwei Zündsignale (3.1; 3.2; 3.3; 3.4) und die zugehörigen Rückmeldesignale (4.1; 4.2; 4.3; 4.4) zugeführt sind und die mit ei ner Filtereinrichtung (33) zur Erzeugung und Ausgabe eines ersten Dreipunktdiagnosesi gnals (20) verbunden ist,
dass eine mindestens einen Schwellwertvergleicher (36) aufweisende erste Zwischen kreisspannungsvergleichereinrichtung (35) zur Erzeugung und Ausgabe eines Drei punktzwischenkreisspannungsvergleichssignal (25) vorgesehen ist, der ein erster Teilzwi schenkreisspannungswert (21), ein erster Referenzteilzwischenkreisspannungswert (22), ein zweiter Teilzwischenkreisspannungswert (23) und ein erster Referenzteilzwischen kreisspannungswert (24) zugeführt sind und
dass eine erste Logikschaltung (34) zur Erzeugung und Ausgabe eines ersten Dreipunkt störungsmeldungssignals (26) vorgesehen ist, wobei die erste Logikschaltung (34) durch eine UND-Verknüpfung des Ausblendsignals (5), des ersten Dreipunktdiagnosesignals (20) und des Dreipunktzwischenkreisspannungsvergleichssignal (25) das erste Dreipunkt störungsmeldungssignals (26) erzeugt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine fünfte Logikschaltung
(44) zur Erzeugung und Ausgabe eines zweiten Dreipunktstörungsmeldungssignals (28)
vorgesehen ist, die durch eine ODER-Verknüpfung eines zweiten Dreipunktdiagnosesi
gnals (27.1) und eines dritten Dreipunktdiagnosesignals (27.2) das zweite Dreipunktstö
rungsmeldungssignal (28) erzeugt und
dass eine sechste Logikschaltung (46) zur Erzeugung und Ausgabe eines dritten Drei
punktstörungsmeldungssignals (30) vorgesehen ist, die durch eine ODER-Verknüpfung
eines vierten Dreipunktdiagnosesignals (29.1) und eines fünften Dreipunktdiagnosesignals
(29.2) das dritte Dreipunktstörungsmeldungssignal (30) erzeugt.
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CN112630596A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-09 | 重庆大学 | 一种风电变流器igbt器件开路故障综合诊断方法 |
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