DE102004025176A1 - Phase failure recognition circuit for a converter compares potential at a resistance star point relative to that of a positive or negative intermediate circuit voltage - Google Patents

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Abstract

A phase failure recognition circuit for a converter comprises a star-shaped resistance arrangement (R1) between phases (L1-3) of a feed mains and a comparator (3) that compares the potential at the star point of the resistance relative to a positive or negative intermediate circuit voltage (Uzk).

Description

Die Erfindung betrifft eine Phasenausfallerkennungsschaltung für ein mehrphasiges Netz, mit dem ein Umrichter, vorzugsweise ein nicht rückspeisefähiger Umrichter, gespeist wird.The The invention relates to a phase failure detection circuit for a polyphase Network with which a converter, preferably a non-regenerative converter, is fed.

Ein solcher Umrichter weist eine Gleichrichterschaltung, einen nachgeschalteten Zwischenkreis mit einem Zwischenkreiskondensator und einen nachgeschalteten Wechselrichter auf. Er dient zum Umwandeln von Wechselstrom fester Frequenz, wie er beispielsweise aus einem Versorgungsnetz entnommen wird, in einen Wechselstrom variabler Frequenz, zum Betreiben eines Motors.One Such converter has a rectifier circuit, a downstream DC link with a DC link capacitor and a downstream Inverter on. It is used to convert AC solid Frequency, as taken for example from a supply network is, in an alternating current of variable frequency, for operating a Engine.

Um Schaden von einem Umrichter und einem vom Umrichter angetriebenen Motor abzuwenden, ist es wünschenswert, den Umrichter bei Ausfall einer oder mehrer Phasen des speisenden Netzes vollständig vom Netz zu trennen.Around Damage from an inverter and a drive driven by the inverter Avert the engine, it is desirable the inverter in case of failure of one or more phases of the feeding Net completely disconnect from the network.

Eine übliche Schaltung zur Phasenausfallerkennung besteht aus drei Dioden, mit denen die drei Phasen eines speisenden Netzes gleichgerichtet und zu einer welligen Gleichspannung verschaltet werden. Diese Spannung wird von einem Komparator mit einer Referenzspannung verglichen. Fällt die Spannung bei einem Phasenausfall unter die Referenzspannung, steuert der Komparator ein retriggerbares Monoflop an, das wiederum ein Alarmsignal ausgibt. Diese Schaltung ist vergleichsweise aufwändig.A usual circuit for phase failure detection consists of three diodes, with which the three phases of a feeding network rectified and to one wavy DC voltage can be interconnected. This tension is from compared to a comparator with a reference voltage. Does that fall? Voltage at a phase failure below the reference voltage controls the comparator to a retriggerable monoflop, which in turn a Alarm signal outputs. This circuit is relatively expensive.

Die US 4480283 beschreibt eine Schaltung zur Phasenausfallerkennung, bei der die drei Phasen des speisenden Netzes über Widerstände an einem Sternpunkt zusammengeschaltet sind. Die am Sternpunkt anliegende Spannung wird gegen das Erdpotential verglichen. Diese Schaltung muss aus sicherheitstechnischen Gründen recht aufwändig ausgeführt werden, da hier über die Widerstände und den Vergleicher eine elektrische Verbindung zwischen der Netzspannung und dem Erdpotential hergestellt wird.The US 4480283 describes a circuit for phase failure detection, in which the three phases of the feeding network are interconnected via resistors at a neutral point. The voltage applied to the neutral point is compared against the earth potential. For safety reasons, this circuit must be carried out quite elaborately, since an electrical connection between the mains voltage and the ground potential is produced via the resistors and the comparator.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine möglichst einfache und kostengünstige Schaltung zur Erfassung eines Phasenausfalls bei Umrichtersystemen zu schaffen.task The invention is to be as simple as possible and cost-effective Circuit for detecting a phase failure in inverter systems create.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.These Task is solved by a device having the features of claim 1.

Mit sternförmig zwischen die Phasen eines speisenden Netzes geschalteten Widerständen wird die mittlere Spannung der Phasen des speisenden Netzes gegenüber der negativen oder positiven Spannung im Zwischenkreis des Umrichters ermittelt und mit einer Referenzspannung verglichen. Fällt diese Spannung unter den Referenzwert, kann auf einen Phasenausfall geschlossen werden.With star shape between the phases of a feeding network resistors is the average voltage of the phases of the feeding network compared to the negative or positive voltage in the DC link of the inverter determined and compared with a reference voltage. Does this fall Voltage below the reference value, can be closed to a phase failure become.

Weitere Vorteile sowie Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Figuren. Dabei zeigtFurther Advantages and details of the present invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment based on the figures. It shows

1 eine Schaltung zur Phasenausfallerkennung. 1 a circuit for phase failure detection.

Die drei Phasen L1, L2, L3 eines speisenden Netzes mit je 400 V Wechselspannung werden mit drei ersten Widerständen R1 (je 220kOhm) in Sternschaltung summiert. Gegenüber der negativen Spannung –Uzk (ca. 280V unterhalb Erdpotential) des Zwischenkreises 2 eines nichtrückspeisenden Umrichters stellt sich damit ca. die halbe Zwischenkreisspannung ein.The three phases L1, L2, L3 of a supply network with 400 V AC each are summed with three first resistors R1 (220kOhm each) in star connection. Opposite the negative voltage -Uzk (about 280V below earth potential) of the DC link 2 a non-regenerative inverter thus sets about half the DC link voltage.

Diese Spannung wird mit einem zweiten Widerstand R2 (1,78kOhm) zwischen dem Sternpunkt der drei ersten Widerstände R1 und der negativen Stromschiene –Uzk des Zwischenkreises 2 heruntergeteilt. Ein Komparator 3 überwacht diese geteilte Spannung, indem er sie mit einer Referenzspannung Uref vergleicht. Diese Referenzspannung Uref sollte dabei ohne Bezug zum Erdpotential erzeugt werden. Sie kann beispielsweise über eine Zenerdiode und einen Vorwiderstand von –Uzk bezogen werden. Die Zenerdiode hält dabei die Referenzspannung Uref über einen weiten Bereich der negativen Zwischenkreisspannung –Uzk konstant.This voltage is connected to a second resistor R2 (1.78kOhm) between the neutral point of the three first resistors R1 and the negative busbar -Uzk of the DC link 2 divided down. A comparator 3 monitors this divided voltage by comparing it with a reference voltage Uref. This reference voltage Uref should be generated without reference to the ground potential. It can be obtained, for example, via a Zener diode and a pre-resistor of -Uzk. The Zener diode keeps the reference voltage Uref constant over a wide range of the negative intermediate circuit voltage -Uzk.

Bei Ausfall einer oder mehrerer Phasen L1, L2, L3 entsteht ein periodischer Spannungseinbruch, der den Komparator 3 zu einem periodischen Rechtecksignal veranlasst. Mit einem nachgeschalteten retriggerbaren Monoflop 4 erhält man ein eindeutiges Signal AC-Fail für einen Phasenausfall. Die Zeitkonstante des retriggerbaren Monoflops 4 sollte hierfür deutlich größer sein als die Frequenz des periodischen Spannungseinbruchs.In case of failure of one or more phases L1, L2, L3 creates a periodic voltage dip, the comparator 3 caused to a periodic square wave signal. With a downstream retriggerable monoflop 4 one receives a clear signal AC-Fail for a phase failure. The time constant of the retriggerable monoflop 4 This should be significantly greater than the frequency of the periodic voltage dip.

Mit dem Signal AC-Fail lässt sich in einer Folgeelektronik beispielsweise eine völlige Trennung des Umrichters vom speisenden Netz auslösen. Hierzu sollte das Signal AC-Fail über einen Optokoppler galvanisch getrennt mit der Folgeelektronik verbunden werden, da nur so eine sichere Trennung der mit dem speisenden Netz in Verbindung stehenden Bereiche von einem sicheren Niederspannungsbereich des Umrichters erreicht werden kann.With the signal AC-Fail For example, in a subsequent electronics, a complete separation of the Trigger inverter from feeding network. This should be the signal AC fail over an optocoupler galvanically isolated connected to the subsequent electronics be, because only so a safe separation of the dining with the network communicating areas of a safe low voltage area of the Inverter can be achieved.

Natürlich kann die hier beschriebene Phasenausfallerkennungsschaltung auch mit einem Bezug zur positiven Zwischenkreisspannung +Uzk aufgebaut werden.Of course, the Pha senausfallerkennungsschaltung also be constructed with a reference to the positive DC link voltage + Uzk.

Claims (8)

Phasenausfallerkennungsschaltung für einen Umrichter, mit sternförmig zwischen die Phasen (L1, L2, L3) eines speisenden Netzes geschalteten erbten Widerständen (R1), dadurch gekennzeichnet, dass ein Komparator (3) die Spannung am Sternpunkt der ersten Widerstände (R) relativ zur einer positiven oder negativen Zwischenkreisspannung (+Uzk, –Uzk) des Umrichters mit einer Referenzspannung vergleicht.Phase-loss detection circuit for a converter, with inherited resistors (R1) connected in a star-shaped manner between the phases (L1, L2, L3) of a feeding network, characterized in that a comparator ( 3 ) compares the voltage at the neutral point of the first resistors (R) relative to a positive or negative DC link voltage (+ Uzk, -Uzk) of the inverter with a reference voltage. Phasenausfallerkennungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sternpunkt der ersten Widerstände (R1) über einen zweiten Widerstand (R2) mit der positiven oder negativen Zwischenkreisspannung (+Uzk, –Uzk) des Umrichters verbunden ist.Phase failure detection circuit according to claim 1, characterized in that the star point of the first resistors (R1) via a second resistor (R2) with the positive or negative DC link voltage (+ Uzk, -Uzk) of the inverter is connected. Phasenausfallerkennungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sternpunkt der ersten Widerstände (R1) mit einem ersten Eingang des Komparators (3) verbunden ist.Phase failure detection circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the neutral point of the first resistors (R1) is connected to a first input of the comparator ( 3 ) connected is. Phasenausfallerkennungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Eingang des Komparators (3) mit einer Referenzspannung (Uref) verbunden ist.,Phase loss detection circuit according to claim 3, characterized in that a second input of the comparator ( 3 ) is connected to a reference voltage (Uref)., Phasenausfallerkennungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannung (Uref) ohne Bezug zum Erdpotential erzeugt ist.Phase failure detection circuit according to claim 4, characterized in that the reference voltage (Uref) without reference is generated to earth potential. Phasenausfallerkennungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Komparators (3) mit einem retriggerbaren Monoflop (4) verbunden ist.Phase-loss detection circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the output of the comparator ( 3 ) with a retriggerable monoflop ( 4 ) connected is. Phasenausfallerkennungsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das retriggerbare Monoflop (4) ein eindeutiges Signal (AC-Fail) für den Ausfall einer Phase (L1, L2, L3) des speisenden Netzes liefert.Phase failure detection circuit according to claim 6, characterized in that the retriggerable monoflop ( 4 ) provides a clear signal (AC-Fail) for the failure of a phase (L1, L2, L3) of the supplying network. Phasenausfallerkennungsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das eindeutige Signal (AC-Fail) galvanisch getrennt mit einer Folgeelektronik zum Trennen des Umrichters vom speisenden Netz verbunden ist.Phase failure detection circuit according to claim 7, characterized in that the unique signal (AC-Fail) galvanic separated with a subsequent electronics for separating the inverter from the dining Network is connected.
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