DE102010030133A1 - Schaltungsanordnung zur Bestimmung einer Spannungsschwankung von Leiterpotentialen in einem ungeerdeten elektrischen Netz - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Bestimmung einer Spannungsschwankung von Leiterpotentialen in einem ungeerdeten elektrischen Netz Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Bestimmung einer Spannungsschwankung von Leiterpotentialen in einem ungeerdeten elektrischen Netz, wobei das Netz einen Gleichspannungszwischenkreis (6), ein n-Phasen-Netz (1) mit einem n-phasigen elektrischen Verbraucher (2), mit n ≥ 3, und mindestens einen an den Gleichspannungszwischenkreis (6) angeschlossenen Wechselrichter (3) zur Steuerung des elektrischen Verbrauchers (2) umfasst. Erfindungsgemäß ist ein Sternpunkt (P1) vorgesehen, an welchem die Phasen (U, V, W) des n-Phasen-Netzes (1) über Impedanzen (Z1, Z2, Z3) zusammengeführt sind. Außerdem ist eine Messeinrichtung (19) zum Messen einer Messspannung (UM) am Sternpunkt (P1) gegenüber einem Bezugspotential vorgesehen, wobei die Messspannung (UM) die Spannungsschwankung von Versorgungsspannungspotentialen (T+, T–) des Gleichspannungszwischenkreises (6) gegen das Bezugspotenzial repräsentiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Bestimmung einer Spannungsschwankung von Leiterpotentialen in einem ungeerdeten elektrischen Netz.
  • Stand der Technik
  • Für den Antrieb in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen werden in der Regel elektrische Maschinen in Form von Drehfeldmaschinen eingesetzt, welche in Verbindung mit Wechselrichtern – häufig auch als Inverter bezeichnet- betrieben werden. Die elektrische Energie für den Betrieb der elektrischen Maschine wird dabei aus einer vom Bordnetz des Fahrzeugs getrennten, nicht geerdeten Stromversorgung, z. B. in Form einer leistungsfähigen Hochvoltbatterie, geliefert. Das auf diese Weise geschaffene ungeerdete elektrische Netz häufig auch als IT-Netz (Isole Terre) bezeichnet – reduziert die Gefährdung z. B. von Servicepersonal, da bei einem Einzelfehler, wie z. B. einem Isolationsfehler, kein geschlossener Stromkreis aufgebaut wird. Darüber hinaus muss der Betrieb bei Auftreten eines Einzelfehlers nicht eingestellt werden, so dass ein Isolationsfehler gemeldet werden kann, ohne dass es schon einen Systemausfall zur Folge hat. Dafür ist es jedoch erforderlich, dass der Isolationswiderstand des elektrischen Netzes auch während des Betriebs des Fahrzeuges kontinuierlich oder zumindest periodisch überwacht wird, was beispielsweise anhand einer Spannungsschwankung der Leiterpotentiale des IT-Netzes möglich ist.
  • Aus der DE 10 2006 031 663 B3 ist ein Verfahren zur Messung des Isolationswiderstands in einem IT-Netz, mit einem Gleichspannungszwischenkreis und mindestens einem selbstgeführten Stromrichter sowie einer Messanordnung zur Messung der Zwischenkreisspannung gegen Grundpotential bekannt, bei dem eine Offline- und eine Online-Messung vorgesehen sind. Dabei werden während der Offline-Messung, während derer alle Leistungsschalter des Stromrichters geschlossen sind, die Potentiale Up und Um sowie die Zwischenkreisspannung gemessen und daraus der Isolationswiderstand bestimmt. Während der Online-Messung werden die Potentiale Up und Um gemessen und der zeitliche Verlauf der Messungen bewertet. Dazu werden insbesondere die beiden Potentiale summiert, die Summe fourier-transformiert und die Änderung des Frequenzspektrums in ihrem zeitlichen Verlauf bewertet.
  • Aus der EP 1 909 369 A2 ist ein Verfahren zur Isolationsüberwachung für im Betrieb befindliche Umrichteranordnungen bekannt, wobei die Umrichteranordnung einen Spannungszwischenkreis mit mindestens einem positiven Zweig und einem negativen Zweig, mindestens einelektrisches Gerät, welches mindestens zwei Phasenanschlüsse aufweist, und mindestens einen Umrichter mit Schaltelementen zur elektrischen Verbindung der Phasenanschlüsse mit dem positiven Zweig oder dem negativen Zweig des Spannungszwischenkreises umfasst. Dabei ist vorgesehen, dass ein Betriebszustand des Umrichters während dem der Umrichter in Betrieb ist und das elektrische Gerät, welches dabei ebenfalls in einem Normalbetrieb ist, speist, durch Erfassen von Parametern einer Umrichtersteuerung bestimmt wird. Außerdem werden zumindest eine der Spannungen des positiven Zweiges oder des negativen Zweiges gemessen. Schließlich werden nach Maßgabe der gemessenen Spannung oder Spannungen und des Betriebszustandes des Umrichters Isolationsdefekte am Spannungszwischenkreis und/oder an den Phasenanschlüssen und/oder am elektrischen Gerät bestimmt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft Schaltungsanordnung zur Bestimmung einer Spannungsschwankung von Leiterpotentialen in einem ungeerdeten elektrischen Netz, wobei das Netz einen Gleichspannungszwischenkreis, ein n-Phasen-Netz mit einem n-phasigen elektrischen Verbraucher, mit n ≥ 3, und mindestens einen an den Gleichspannungszwischenkreis angeschlossenen Wechselrichter zur Steuerung des elektrischen Verbrauchers umfasst. Erfindungsgemäß ist ein (künstlicher) Sternpunkt vorgesehen, an welchem die Phasen des n-Phasen-Netzes über Impedanzen zusammengeführt sind. außerdem ist eine Messeinrichtung zum Messen einer, eine Messspannung am Sternpunkt gegenüber einem Bezugspotential charakterisierenden Größe während des Betriebs des elektrischen Verbrauchers vorgesehen, wobei die Messspannung die Spannungsschwankung von Versorgungsspannungspotentialen des Gleichspannungszwischenkreisesgegen das Bezugspotenzial repräsentiert.
  • Während des Betriebs des elektrischen Verbrauchers und damit während des Betriebs des Wechselrichters sind den Gleichspannungspotentialen der Versorgungsspannungsschienen des Gleichspannungszwischenkreises Wechselspannungsanteile überlagert, welche zu einer Spannungsschwankung der Versorgungsspannungspotentiale des Gleichspannungszwischenkreises gegen ein Bezugspotenzial, welches z. B. durch eine Fahrzeugkarosserie gebildet wird, führen. Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass ein Sternpunkt, an welchem die Phasen des mindestens dreiphasigen Netzes zusammengeführt sind, bei Betrieb des elektrischen Verbrauchers und damit des Wechselrichters abhängig vom jeweiligen Schaltzustand des Wechselrichters ändert. Bezogen auf eine Zwischenkreisspannung UZK ändert sich das Potential des Sternpunktes sprunghaft zwischen den Werten 1/3·UZK und 2/3·UZK. Bezieht man die Potentialänderung auf die halbe Zwischenkreisspannung, welche in einem symmetrisch ausgebildeten Gleichspannungszwischenkreis zumindest aufgrund der vorhandenen Isolationswiderstände jeweils gegen das Bezugspotential abfällt, so beträgt die Potentialänderung des Sternpunktes ±1/6·UZK. Weiterhin schwingt auch das Bezugspotential bei Betrieb des Wechselrichters gegen die halbe Zwischenkreisspannung. Die Amplitude dieser Schwingung hängt von den Widerstandsverhältnissen zwischen den Isolationswiderständen im Gleichspannungszwischenkreis und den Isolationswiderständen im n-Phasen-Netz ab. Der Unterschied zwischen dem Bezugspotential und dem Potential des Sternpunktes, welcher der Messspannung entspricht, stellt damit ein Maß für eine Spannungsschwankung der Versorgungsspannungspotentiale des Gleichspannungszwischenkreises gegen das Bezugspotenzial dar. Somit kann an dem Sternpunkt mittels einer einzigen Messung direkt eine Spannung gemessen werden, welche unmittelbar eine Spannungsschwankung der Versorgungsspannungspotentiale des Gleichspannungszwischenkreises gegen das Bezugspotenzial repräsentiert. Potentielle Fehler durch weitere Messungen oder nachgehende Berechnungen werden damit sicher vermieden. Alternativ zur unmittelbaren Messung der Messspannung kann auch eine andere von der Messspannung abgeleitete Größe, welche damit die Messspannung charakterisiert, gemessen werden.
  • Die geschilderten Zusammenhänge gelten dabei unabhängig von der Betriebsart (Blocktaktung, Pulsweitenmodulation) des Wechselrichters.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zusätzlich eine Berechnungseinheit vorgesehen, welche durch Differenzbildung zwischen einer Sternpunktspannung, welche sich an dem Sternpunkt gegenüber der halben Zwischenkreisspannung ergibt, und der Messspannung eine Hilfsspannung bestimmt. Auch diese Hilfsspannung repräsentiert Spannungsschwankungen der Versorgungsspannungspotentiale des Gleichspannungszwischenkreises gegen das Bezugspotenzial und kann somit ebenfalls z. B. zur Bestimmung des Isolationswiderstandes des IT-Netzes genutzt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Messbereich der Spannungsmesseinrichtung an eine maximale Amplitude der Spannungsschwankung angepasst, wodurch die Messgenauigkeit erhöht wird
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
  • 1 ein schematisches Blockschaltbild eines ungeerdeten Netz mit einem Gleichspannungszwischenkreis, einem daran angeschlossenen Wechselrichter, einer 3-phasigen elektrischen Maschine und einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
  • 2 eine grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufes des Potentials an einem Sternpunkt des 3-Phasen-Netzes bezogen auf die halbe Zwischenkreisspannung,
  • 3 eine grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufes des Bezugspotentials bei Betrieb des Wechselrichters bezogen auf die halbe Zwischenkreisspannung,
  • 4 eine grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufes der Messspannung im Normalbetrieb ohne Isolationsfehler (ungefiltert und gefiltert),
  • 5 eine grafische Darstellung des Frequenzspektrums der Messspannung gemäß 4,
  • 6 eine grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufes der Messspannung bei Auftreten eines einphasigen unsymmetrischen Isolationsfehlers im 3-Phasen-Netz,
  • 7 eine grafische Darstellung des Frequenzspektrums der Messspannung gemäß 6,
  • 8 eine grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufes der Messspannung bei Auftreten eines symmetrischen Isolationsfehlers im 3-Phasen-Netz (ungefiltert und gefiltert) und
  • 9 eine grafische Darstellung des Frequenzspektrums der Messspannung gem. 8.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In den Figuren sind identische oder funktionsgleiche Komponenten jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines 3-Phasen-Netzes 1 mit einer dreiphasigen elektrischen Maschine 2, welche beispielsweise als Synchron-, Asynchron- oder Reluktanz-Maschine ausgeführt sein kann, mit einem daran angeschlossenen Pulswechselrichter 3. Der Pulswechselrichter 3 umfasst Schaltelemente 4a4f in Form von Leistungsschaltern, welche mit einzelnen Phasen U, V, W der elektrischen Maschine 2 verbunden sind und die Phasen U, V, W entweder gegen ein an einer positiven Versorgungsspannungsschiene 5 eines Gleichspannungszwischenkreises 6 anliegendes positives Versorgungsspannungspotential T+ oder ein an einer negativen Versorgungsspannungsschiene 7 des Gleichspannungszwischenkreises 6 anliegendes negatives Versorgungsspannungspotential T– schalten. Die mit der positiven Versorgungsspannungsschiene 5 verbundenen Schaltelemente 4a4c werden dabei auch als „High-Side-Schalter” und die der negativen Versorgungsspannungsschiene 7 verbundenen Schalter 4d4f als „Low-Side-Schalter” bezeichnet und können beispielsweise als Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) oder als Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor (MOSFET) ausgeführt sein. Der Pulswechselrichter 3 umfasst ferner mehrere Freilaufdioden 8a8f, welche jeweils parallel zu einem der Schaltelemente 4a4f angeordnet sind.
  • Der Pulswechselrichter 3 bestimmt Leistung und Betriebsart der elektrischen Maschine 2 und wird von einem Steuergerät 9, z. B. in Form eines Mikrocontrollers, entsprechend angesteuert. Die elektrische Maschine 2 kann dabei wahlweise im Motor- oder Generatorbetrieb betrieben werden.
  • Der Pulswechselrichter 3 umfasst außerdem einen sogenannten Zwischenkreiskondensator 10, welcher im Wesentlichen zur Stabilisierung einer Spannung eines Hochvolt-Energiespeichers in Form einer Hochvolt-Batterie 11 in dem Gleichspannungszwischenkreis 6 dient. Ein Bordnetz 12 des Fahrzeugs mit einem Niedervolt-Energiespeicher in Form einer Niedervolt-Batterie 13 ist über einen Gleichspannungswandler 14 parallel zum Zwischenkreis-Kondensator 6 geschaltet.
  • Die elektrische Maschine 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel dreiphasig ausgeführt, kann aber auch mehr als drei Phasen aufweisen. Vorzugsweise ist die Anzahl der Phasen aber drei oder zumindest durch drei teilbar.
  • Beispielsweise für Servicezwecke ist es erforderlich, die Hochvolt-Batterie 11 im Ruhezustand von dem Gleichspannungszwischenkreis 6 – häufig auch als Traktionsnetz oder Hochvoltkreis bezeichnet – zu trennen. Dazu sind zwei Hauptschütze 15 und 16 sowie ein Vorladeschütz 17 vorgesehen. Das Vorladeschütz ermöglicht dabei eine strombegrenzte Ladung des Zwischenkreiskondensators über einen Vorladewiderstand 18.
  • Die Phasen U, V, W in dem 3-Phasen-Netz 1 sind über Impedanzen Z1, Z2 bzw. Z3 zu einem (künstlichen) Sternpunkt P1 zusammengeführt. Mit Hilfe einer Messeinrichtung 19 kann am Sternpunkt P1 eine Messspannung UM gegenüber dem Bezugspotential gemessen werden, welche unmittelbar eine Spannungsschwankung der Versorgungsspannungspotentiale T+ und T– des Gleichspannungszwischenkreises 6 gegen das Bezugspotenzial repräsentiert. Dabei ist der Messbereich der Spannungsmesseinrichtung 19 vorteilhaft an eine maximale Amplitude der Spannungsschwankung angepasst. Die Impedanzen Z1, Z2 bzw. Z3 können, wie dargestellt, aus ohmschen Widerständen oder auch mit Hilfe von Kapazitäten und/oder Induktivitäten gebildet werden. Selbstverständlich können in den einzelnen Verbindungsleitungen zum Sternpunkt P1 auch mehrere Impedanzen vorgesehen sein. Alternativ zur unmittelbaren Messung der Messspannung UM kann auch eine andere von der Messspannung UM abgeleitete Größe, welche damit die Messspannung UM charakterisiert, gemessen werden.
  • Bei Betrieb des elektrischen Verbrauchers 2 und damit des Wechselrichters 3 ändert sich das Potential an dem Sternpunkt P1 abhängig vom jeweiligen Schaltzustand des Pulswechselrichters 3. In 2 ist der zeitliche Verlauf einer Sternpunktspannung UP1, also eines Potentialunterschiedes des Sternpunktes P1 bezogen auf die halbe Zwischenkreisspannung beispielhaft für Blocktaktung des Pulswechselrichters dargestellt. Das Potential des Sternpunktes P1 schwankt dabei sprunghaft um die halbe Zwischenkreisspannung mit einer Amplitude von ±1/6·UZK.
  • Bei Betrieb des Pulswechselrichters 3 schwingt auch das Bezugspotential gegen die halbe Zwischenkreisspannung, wie in 3 beispielhaft für Blocktaktung dargestellt. Die Amplitude dieser Schwingung hängt von den Widerstandsverhältnissen zwischen den Isolationswiderständen im Gleichspannungszwischenkreis 6 und den Isolationswiderständen im n-Phasen-Netz 1 ab. Der Unterschied zwischen dem Bezugspotential und dem Potential des Sternpunktes P1 entspricht der Messspannung UM, welche mit Hilfe der Spannungsmesseinrichtung 19 gemessen wird. Diese repräsentiert eine Spannungsschwankung der Versorgungsspannungspotentiale T+, T– des Gleichspannungszwischenkreises 6 gegen das Bezugspotenzial (vgl. 4).
  • Die Verläufe der Sternpunktspannung (2) und des Bezugspotentials (3) sind beispielhaft für Blocktaktung dargestellt. Ähnliche Verläufe ergeben sich aber auch bei Pulsweitenmodulation des Pulswechselrichters 3.
  • Im Folgenden wird beispielhaft eine Verwendung der gemessenen Messspannung UM bei der Überwachung des Isolationswiderstandes in dem ungeerdeten elektrischen Netz näher ausgeführt.
  • Durch eine Auswerteeinheit 23, welche in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 1 in das Steuergerät 8 integriert ist, alternativ dazu aber auch als eigenständige Einheit realisiert sein kann, wird die Messspannung UM einer Frequenztransformation, vorzugsweise einer Fast-Fourier-Transformation (FFT) unterzogen, um auf diese Weise das Frequenzspektrum der Messspannung UM zu berechnen. Durch Auswertung der betragsmäßigen Spektralamplituden |UM(jω)| ei vorgegebenen elektrischen Frequenzen bzw. Winkelgeschwindigkeiten, kann dann erfindungsgemäß ein Isolationsfehler detektiert werden. Dabei sind jedoch die vorgegebenen elektrischen Frequenzen bzw. Winkelgeschwindigkeiten keine Fixwerte, sondern abhängig von einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit ωel der elektrischen Maschine 2, welche proportional zur elektrischen Frequenz der elektrischen Maschine 2 ist.
  • Daher wird eine die elektrische Frequenz der elektrischen Maschine 2 charakterisierende Größe, wie z. B. die elektrische Winkelgeschwindigkeit ωel, bestimmt. Diese Bestimmung kann auf Basis messtechnischer Ergebnisse erfolgen. Häufig wird die elektrische Frequenz der elektrischen Maschine 2 aber auch vorgegeben, so dass diese vorbekannt ist.
  • Ein Isolationsfehler, das heißt eine Verschlechterung des Isolationswiderstandes macht sich dadurch bemerkbar, dass sich der die Spektralamplitude UM (jK·ωel) bei bestimmten Frequenzen betragsmäßig ändert. Abhängig davon, ob es sich um einen symmetrischen oder einen unsymmetrischen Isolationsfehler handelt, ergibt sich die Veränderung der Spektralamplitude bei der 3-fachen elektrischen Winkelgeschwindigkeit ωel, also bei K = 3, bzw. bei der (1-fachen) elektrische Winkelgeschwindigkeit ωel, also bei K = 1. Dieser Zusammenhang wird aber im Folgenden noch detailliert erläutert. Die betragsmäßige Änderung der Spektralamplitude ist dabei jeweils ein Maß für die Verschlechterung des Isolationswiderstandes.
  • 4 zeigt den zeitlichen Verlauf der Messspannung UM im Normalbetrieb der elektrischen Maschine 2 und damit des Pulswechselrichters 3 ohne Isolationsfehler. Dabei sind links der ungefilterte Verlauf und rechts der Verlauf nach einer optionalen Tiefpassfilterung der Messspannung UM dargestellt. Diese Darstellungsform ist auch für die 8 gewählt.
  • Eine Fast-Fourier-Transformation der in 4 dargestellten Summenspannung ergibt eine in 5 schematisch dargestellte Spektralverteilung (Frequenzspektrum). Dabei ist zu erkennen, dass bei der (1-fachen) elektrischen Winkelgeschwindigkeit ωel kein Signalanteil vorhanden ist und bei der 3-fachen elektrischen Winkelgeschwindigkeit 3·ωel, ein Signalanteil mit einer Spektralamplitude von A0 vorhanden ist.
  • Tritt nun im Bereich des 3-Phasen-Netzes 1 ein einphasiger unsymmetrischer Isolationsfehler auf, das heißt eine Verschlechterung des Isolationswiderstandes auf einer der drei Phasen U, V oder W, so ergibt sich ein veränderter zeitlicher Verlauf der Messspannung UM (vgl. 6) und auch eine veränderte Spektralverteilung (vgl. 7). Insbesondere tritt bei der (1-fachen) elektrischen Winkelgeschwindigkeit ωel nun ein Signalanteil mit einer Spektralamplitude von A1 auf, welche im fehlerfreien Fall nicht auftrat oder zumindest in einem Grundrauschen unterging. Vergleicht man folglich die Spektralamplitude A1 mit der als Referenzwert dienenden entsprechenden Spektralamplitude im fehlerfreien Fall, in diesem Fall also einer Spektralamplitude von 0, so kann im Falle einer Abweichung ein unsymmetrischer Isolationsfehler zuverlässig detektiert werden. Die betragsmäßige Amplitudenänderung, das heißt in diesem Fall also der Amplitudenwert A1 selbst, ist dabei ein Maß für die Verschlechterung des Isolationswiderstandes. Dabei, wie auch bei den noch folgenden Detektionen von Isolationsfehlern, kann selbstverständlich auch ein Mindestwert für die Abweichung vorgegeben werden, welcher überschritten sein muss, bevor ein Isolationsfehler detektiert wird.
  • In den 8 und 9 sind der zeitliche Verlauf der Messspannung UM bzw. die sich daraus ergebende Spektralverteilung bei Auftreten eines symmetrischen Isolationsfehlers im 3-Phasen-Netz 1 dargestellt. Dabei wirkt sich die Verschlechterung des Isolationswiderstandes auf alle drei Phasen in analoger Weise aus. Aus 8 erkennt man, dass sich ein derartiger Isolationsfehler dadurch bemerkbar macht, dass sich die Spektralamplitude bei der 3-fachen elektrischen Winkelgeschwindigkeit 3·ωel von einem Wert A0 auf einen Wert A3 verringert hat. Der betragsmäßige Abfall ist dabei wiederum ein Maß für die Verschlechterung des Isolationswiderstandes. Durch Vergleich der Spektralamplitude der 3-fachen elektrischen Winkelgeschwindigkeit 3·ωel mit der als Referenzwert dienenden entsprechenden Spektralamplitude im fehlerfreien Fall, in diesem Fall also A0, kann somit auch ein symmetrischer Isolationsfehler sicher detektiert werden.
  • Ein ähnlicher Effekt zeigt sich auch bei Auftreten eines symmetrischen Isolationsfehlers im Gleichspannungszwischenkreis 6. Auch dabei ergibt sich eine Veränderung der Spektralverteilung im Bereich der 3-fachen elektrischen Winkelgeschwindigkeit 3·ωel allerdings in Form einer Erhöhung des Amplitudenwertes auf einen höheren Wert als im Normalbetrieb, als höher als A0. In diesem Fall ist der betragsmäßige Anstieg ein Maß für die Verschlechterung des Isolationswiderstandes.
  • Für die Anwendbarkeit der Erfindung ist es lediglich entscheidend, die Spektralamplituden bei der 1-fachen und 3-fachen, oder im Fall eines n-Phasen-Netzes der n-fachen elektrischen Frequenz oder auch Winkelgeschwindigkeit zu bestimmen. Insofern können anstelle einer Frequenztransformation auch Bandpassfilterungen mit entsprechenden Mittelfrequenzen bei ωel und 3·ωel (n·ωel) eingesetzt werden und die benötigten Amplitudenwerte anschließend aus den gefilterten Summenspannung berechnet werden.
  • Alternativ zur Messspannung UM selbst kann mit Hilfe einer nicht gesondert dargestellten Berechnungseinheit auch eine Hilfsspannung UH berechnet werden, welche dann die Spannungsschwankung der Versorgungsspannungspotentiale T+, T– des Gleichspannungszwischenkreises 6 gegen das Bezugspotenzial repräsentiert. Dabei gilt: UH = UP1 – UM
  • Die Berechnungseinheit kann dabei in das Steuergerät 9 integriert sein oder alternativ auch als eigenständige Einheit realisiert sein.
  • Soll der Isolationswiderstand in dem ungeerdeten elektrischen Netz auf Basis der Hilfsspannung UH überwacht werden, so kann dazu ein zu dem oben beschriebenen nahezu analoges Auswerteverfahren genutzt werden. Zu beachten ist lediglich, dass sich bei Auswertung der Hilfsspannung UH ein symmetrischer Isolationsfehler im 3-Phasen-Netz 1 durch eine Verringerung der Spektralamplitude bei der dreifachen Winkelgeschwindigkeit und ein symmetrischer Isolationsfehler im Gleichspannungszwischenkreis 6 durch eine Erhöhung der Spektralamplitude bei der dreifachen Winkelgeschwindigkeit zeigt. insofern sind also die Auswirkungen gerade umgekehrt als bei der unmittelbaren Auswertung der Messspannung UM.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006031663 B3 [0003]
    • EP 1909369 A2 [0004]

Claims (3)

  1. Schaltungsanordnung zur Bestimmung einer Spannungsschwankung von Leiterpotentialen in einem ungeerdeten elektrischen Netz, wobei das Netz umfasst – einen Gleichspannungszwischenkreis (6), – ein n-Phasen-Netz (1) mit einem n-phasigen elektrischen Verbraucher (2), mit n ≥ 3, und – mindestens einen an den Gleichspannungszwischenkreis (6) angeschlossenen Wechselrichter (3) zur Steuerung des elektrischen Verbrauchers (2) gekennzeichnet durch – einen Sternpunkt (P1), an welchem die Phasen (U, V, W) des n-Phasen-Netzes (1) über Impedanzen (Z1, Z2, Z3) zusammengeführt sind, und – eine Messeinrichtung (19) zum Messen einer, eine Messspannung (UM) am Sternpunkt (P1) gegenüber einem Bezugspotential charakterisierenden Größe, wobei die Messspannung (UM) die Spannungsschwankung von Versorgungsspannungspotentiale (T+, T–) des Gleichspannungszwischenkreises (6) gegen das Bezugspotenzial repräsentiert.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Schaltungsanordnung zusätzlich eine Berechnungseinheit aufweist, welche durch Differenzbildung zwischen einer Sternpunktspannung, welche sich an dem Sternpunkt (P1) gegenüber einer halben Zwischenkreisspannung (UZK) ergibt, und der Messspannung (UM) eine Hilfsspannung (UH) bestimmt, wobei die Hilfsspannung (UH) die Spannungsschwankung der Versorgungsspannungspotentiale (T+, T–) des Gleichspannungszwischenkreises (6) gegen ein Bezugspotenzial repräsentiert.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Messbereich der Messeinrichtung (19) an eine maximale Amplitude der Messspannung (UM) angepasst ist.
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