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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine derartige Anordnung ist aus der deutschen Patentschrift
DE 10 2004 028 648 B3 bekannt. Diese Anordnung ist zum Messen einer über der Laststrecke eines Halbleiterschaltelements abfallenden Spannung geeignet. Derartige Halbleiterschaltelemente können in einen niederohmigen stromführenden Einschaltzustand versetzt werden, in dem zwischen den Anschlüssen des Halbleiterschaltelements ein externer Strom geführt wird; alternativ können sie in einen demgegenüber hochohmigen stromsperrenden Ausschaltzustand versetzt werden, in dem zwischen den Anschlüssen des Halbleiterschaltelements eine externe Spannung abfällt.
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Die im hochohmigen stromsperrenden Ausschaltzustand des Halbleiterschaltelements anliegenden Spannungen können, insbesondere bei Hochleistungshalbleiterschaltelementen, sehr hoch sein und beispielsweise im Bereich von 1000 V oder darüber liegen. Im niederohmigen stromführenden Einschaltzustand ist die über dem Halbleiterschaltelement abfallende Spannung hingegen sehr klein und liegt üblicherweise in einem Bereich weit unter 10 V.
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Um eine Überwachung eines solchen Halbleiterschaltelements zu ermöglichen, schlägt die deutsche Patentschrift
DE 10 2004 028 648 B3 eine Überwachungseinrichtung vor, die im ausgeschalteten stromsperrenden Zustand des Halbleiterschaltelements vor Übersteuerung geschützt ist und im eingeschalteten stromführenden Zustand des Halbleiterschaltelements eine hohe Messgenauigkeit der über dem Halbleiterschaltelement abfallenden Spannung ermöglicht. Die Überwachungseinrichtung umfasst zum Schutz vor Überspannung ein Stromventil, das in Sperrrichtung diejenige Spannung aufnimmt, die im hochohmigen stromsperrenden Ausschaltzustand des Halbleiterschaltelements an diesem abfällt. Befindet sich das Halbleiterschaltelement im eingeschalteten stromführenden Zustand, so ist das Stromventil leitfähig und durchgeschaltet, um eine Messung zu ermöglichen.
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Aufgrund dieser Beschaltung des Stromventils tritt an dem Stromventil ein sehr hoher Spannungshub auf, wenn das zu überwachende Halbleiterschaltelement ein- oder ausgeschaltet wird. Der Spannungshub ist näherungsweise so groß wie die an dem Halbleiterschaltelement im hochohmigen stromsperrenden Ausschaltzustand abfallende externe Spannung und kann einige hundert bis einige tausend Volt betragen. Durch den hohen Spannungshub werden Übergangsvorgänge innerhalb des Stromventils ausgelöst, die zu Übersteuerungen und Messfehlern führen können.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Überwachen eines elektrischen Objekts anzugeben, die einen einfachen Aufbau aufweist, bei der aber die bereits erwähnten Übergangsvorgänge beim Ein- und Ausschalten des zu überwachenden Objekts nicht oder zumindest nur in reduziertem Umfange auftreten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Überwachungseinrichtung aufweist: einen Spannungsteiler, der mit zwei äußeren Spannungsanschlüssen elektrisch an die zwei Anschlüsse des Objekts angeschlossen ist und elektrisch parallel zu diesen liegt, eine Spannungsmesseinrichtung zum Messen einer zu der Spannung zwischen den zwei Anschlüssen des Objekts proportionalen Spannung und eine Schutzeinrichtung, die gemeinsam mit der Spannungsmesseinrichtung an einen Teileranschluss des Spannungsteilers angeschlossenen ist und die Spannung an dem Teileranschluss des Spannungsteilers zum Schutz der Spannungsmesseinrichtung auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt, wobei die Schutzeinrichtung eine Gleichspannungsquelle und ein mit der Gleichspannungsquelle in Reihe geschaltetes Stromventil aufweist, das in Durchlassrichtung betrieben und leitend wird sowie einen Stromfluss durch die Gleichspannungsquelle ermöglicht, wenn die Spannung an dem Teileranschluss den vorgegebenen Maximalwert überschreitet, und in Sperrrichtung betrieben wird und sperrt sowie den Stromfluss durch die Gleichspannungsquelle blockiert, wenn die Spannung der Gleichspannungsquelle größer als die Spannung am Teileranschluss ist.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin zu sehen, dass das Stromventil – im Unterschied zu dem Stromventil gemäß der eingangs erwähnten Patentschrift – in Durchlassrichtung betrieben und leitend wird, wenn die Spannung an dem Teileranschluss einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet, also beispielsweise dann, wenn das zu überwachende Objekt seinen hochohmigen stromsperrenden Ausschaltzustand aufweist und die an dem Objekt abfallende Spannung sehr hoch ist. Wenn sich das zu überwachende Objekt in seinem niederohmigen stromführenden Einschaltzustand befindet, wird die Spannung am Teileranschluss des Spannungsteilers bzw. die Spannung an dem zu überwachenden Objekt kleiner als die Spannung der Spannungsquelle und das Stromventil sperrt, so dass die Spannungsmesseinrichtung mit der heruntergeteilten Spannung am Teileranschluss des Spannungsteilers beaufschlagt wird. Der Spannungshub, der an dem Stromventil beim Ein- und Abschalten des zu überwachenden Objekts auftritt, ist somit unabhängig von der an dem Objekt extern anliegenden Spannung und somit sehr viel kleiner als bei der vorbekannten Überwachungseinrichtung gemäß der eingangs genannten Patentschrift; der Spannungshub ist nämlich in der Größenordnung der Spannung der Gleichspannungsquelle und kann beispielsweise lediglich 10 V betragen, wenn beispielsweise ein Halbleiterschaltelement überwacht werden soll.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin zu sehen, dass das Stromventil keine hohe Spannungsfestigkeit aufweisen muss, weil keine hohen Sperrspannungen auftreten, so dass – im Gegensatz zu der vorbekannten Überwachungseinrichtung – keine Hochspannungsstromventile eingesetzt werden müssen. Vielmehr ist es möglich, Stromventile einzusetzen, die keine hohe Sperrspannung tragen können und somit eine kleinere Sperrschichtkapazität (bzw. eine kleine Sperrschichtdicke) und ein besseres Rauschverhalten aufweisen. Beispielsweise können Hochfrequenzdioden, also Dioden mit kleiner Kapazität, geringer Sperrspannung und kleiner Zeitkonstante eingesetzt werden, so dass beim Umschalten des Stromventils auftretende Übergangsvorgänge deutlich kürzer sein können als bei der vorbekannten Überwachungseinrichtung, bei der ein Hochspannungsstromventil vorgesehen werden muss.
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Wie bereits erwähnt, kann es sich bei dem mit der Anordnung zu überwachenden Objekt beispielsweise um ein Halbleiterschaltelement handeln, das in einen niederohmigen stromführenden Einschaltzustand, in dem zwischen den zumindest zwei Anschlüssen des Halbleiterschaltelements ein von dem Halbleiterschaltelement eingeschalteter externer Strom geführt wird, und in einen demgegenüber hochohmigen stromsperrenden Ausschaltzustand, in dem zwischen den zumindest zwei Anschlüssen des Halbleiterschaltelements eine externe Spannung abfällt, geschaltet werden kann.
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Um eine besonders große Messempfindlichkeit zu erreichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Teilerverhältnis des Spannungsteilers derart bemessen ist, dass die Spannung an dem Teileranschluss größer als die Spannung der Gleichspannungsquelle ist, wenn das Halbleiterschaltelement seinen hochohmigen stromsperrenden Ausschaltzustand aufweist, und kleiner als die Spannung der Gleichspannungsquelle ist, wenn das Halbleiterschaltelement seinen niederohmigen stromführenden Ausschaltzustand aufweist.
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Bei dem Stromventil handelt es sich vorzugsweise um eine Diode, insbesondere eine schnell schaltende Diode mit geringer Sperrspannung. Die Sperrschichtkapazität der Diode ist vorzugsweise kleiner als 5 pF.
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Die von der Spannungsmesseinrichtung gelieferte Spannung kann zur Ermittlung der Verlustleistung des Objekts, des Alterungszustands des Objekts, der Temperatur des Objekts und/oder der Temperatur der Sperrschicht des Objekts herangezogen werden; demgemäß wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Überwachungseinrichtung eine Auswerteinheit aufweist, die mit dem Messergebnis der Spannungsmesseinrichtung einen Messwert bilden kann, der die Verlustleistung, den Alterungszustand, die Temperatur und/oder die Sperrschichttemperatur des Objekts in dessen Einschaltzustand angibt.
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Der Spannungsteiler kann aus nichtlinearen Bauelementen, beispielsweise aktiven Bauelementen wie Transistoren oder dergleichen gebildet sein. Als vorteilhaft wird es jedoch angesehen, wenn der Spannungsteiler ein linearer, passiver Spannungsteiler ist, der ausschließlich aus passiven Bauelementen besteht.
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Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der Spannungsteiler ein ohmscher Spannungsteiler ist. Bei einer solchen Ausgestaltung des Spannungsteilers ist es darüber hinaus vorteilhaft,
- – wenn die Schutzeinrichtung elektrisch zwischen dem Teileranschluss und einem der beiden äußeren Spannungsanschlüsse des ohmschen Spannungsteilers geschaltet ist,
- – wenn der ohmsche Widerstand zwischen diesem einen der beiden äußeren Spannungsanschlüsse und dem Teileranschluss kleiner ist als der ohmsche Widerstand zwischen dem anderen der beiden äußeren Spannungsanschlüsse und dem Teileranschluss und
- – wenn der ohmsche Widerstand, den der ohmsche Spannungsteiler zwischen dem Teileranschluss und dem anderen der beiden äußeren Spannungsanschlüsse bewirkt, den Stromfluss durch das in Durchlassrichtung durchgeschaltete Stromventil begrenzt, wenn die Spannung an dem Teileranschluss den vorgegebenen Maximalwert überschreitet.
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Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Überwachungseinrichtung, insbesondere für eine Anordnung, wie sie oben beschrieben worden ist.
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Erfindungsgemäß zeichnet sich die Überwachungseinrichtung aus durch einen Spannungsteiler, der mit zwei äußeren Teileranschlüssen elektrisch an zwei Anschlüsse eines zur überwachenden Objekts anschließbar ist, eine Spannungsmesseinrichtung zur Messung der Spannung an einem Teileranschluss des Spannungsteilers und eine Schutzeinrichtung, die gemeinsam mit der Spannungsmesseinrichtung an den Teileranschluss des Spannungsteilers angeschlossenen ist und die Spannung an dem Teileranschluss des Spannungsteilers zum Schutz der Spannungsmesseinrichtung auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt, wobei die Schutzeinrichtung eine Gleichspannungsquelle und ein mit der Gleichspannungsquelle in Reihe geschaltetes Stromventil aufweist, das in Durchlassrichtung betrieben und leitend wird sowie einen Stromfluss durch die Gleichspannungsquelle ermöglicht, wenn die Spannung an dem Teileranschluss den vorgegebenen Maximalwert überschreitet, und in Sperrrichtung betrieben wird und sperrt sowie den Stromfluss durch die Gleichspannungsquelle blockiert, wenn die Spannung der Gleichspannungsquelle größer als die Spannung am Teileranschluss ist.
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Bezüglich der Vorteile der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung verwiesen, da die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung denen der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung im Wesentlichen entsprechen.
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Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Windkraftanlage, eine Hubanlage, eine Krananlage oder eine Traktionsanlage, die mit einer Überwachungseinrichtung, wie sie oben beschrieben ist, ausgestattet ist. Bezüglich der Vorteile einer solchen erfindungsgemäßen Windkraftanlage, Hubanlage, Krananlage oder Traktionsanlage sei auf die obigen Ausführungen verwiesen, die hier entsprechend gelten.
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Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zum Überwachen eines zumindest zwei Anschlüsse aufweisenden Objekts, dessen elektrischer Widerstand zwischen den zwei Anschlüssen veränderlich ist.
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Erfindungsgemäß ist bei einem solchen Verfahren vorgesehen, dass mit einem Spannungsteiler, der mit zwei äußeren Teileranschlüssen elektrisch an die zwei Anschlüsse des Objekts angeschlossen ist und elektrisch parallel zu diesen liegt, eine heruntergeteilte Spannung gebildet wird und die heruntergeteilte Spannung mit einer Spannungsmesseinrichtung gemessen wird, wobei die heruntergeteilte Spannung zum Schutz der Spannungsmesseinrichtung mit einer Schutzeinrichtung auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt wird, indem ein Stromventil der Schutzeinrichtung in Durchlassrichtung betrieben und leitend gemacht wird sowie ein Stromfluss durch eine mit dem Stromventil in Reihe geschaltete Gleichspannungsquelle hervorgerufen wird, wenn die heruntergeteilte Spannung den vorgegebenen Maximalwert überschreitet, und andernfalls das Stromventil gesperrt wird.
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Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anordnung verwiesen, da die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung denen des erfindungsgemäßen Verfahrens im Wesentlichen entsprechen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung, die mit einem Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung ausgestattet ist,
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung, die mit einem zweiten Ausführungsbeispiel für eine Überwachungseinrichtung ausgestattet ist, und
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3 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Windkraftanlage.
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In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
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Die 1 zeigt eine Überwachungseinrichtung 10, die an ein zu überwachendes elektrisches Objekt angeschlossen ist. Bei dem zu überwachenden Objekt handelt es sich beispielsweise um ein Halbleiterschaltelement 20 (z. B. einen Thyristor oder einen Transistor, insbesondere einen bipolaren Transistor mit integrierter Gateelektrode).
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Das Halbleiterschaltelement 20 weist zwei äußere elektrische Anschlüsse auf, die mit den Bezugszeichen A1 und A2 gekennzeichnet sind. Die beiden elektrischen Anschlüsse A1 und A2 sind an zwei äußere Spannungsanschlüsse T1 und T2 eines Spannungsteilers 30 der Überwachungseinrichtung 10 angeschlossen.
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Bei dem Spannungsteiler 30 handelt es sich vorzugsweise um einen ohmschen Spannungsteiler, der durch zwei Widerstände R1 und R2 gebildet ist. Der Spannungsteiler 30 weist außerdem einen mittleren Teileranschluss X auf, an den eine Spannungsmesseinrichtung 40 der Überwachungseinrichtung 10 angeschlossen ist. An der Spannungsmesseinrichtung 40 liegt eingangsseitig die Spannung Ux an, die zwischen dem Teileranschluss X des Spannungsteilers 30 und dem Anschluss A2 des Halbleiterschaltelements 20 abfällt.
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Ausgangsseitig ist die Spannungsmesseinrichtung 40 mit einer Auswerteinheit 50 verbunden. Die Auswerteinheit 50 ist in der Lage, mit dem Messergebnis M der Spannungsmesseinrichtung 40 einen Messwert Mw zu bilden, der beispielsweise die Temperatur, insbesondere die Sperrschichttemperatur, des Halbleiterschaltelements 20 in dessen Einschaltzustand und/oder den Alterungszustand des Halbleiterschaltelements 20 angibt.
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Die Überwachungseinrichtung 10 ist darüber hinaus mit einer Schutzeinrichtung 60 versehen, die die Spannung Ux am Teileranschluss X des Spannungsteilers 30 begrenzt, wenn das Halbleiterschaltelement 20 abgeschaltet ist und seinen hochohmigen, stromsperrenden Ausschaltzustand einnimmt, bei dem zwischen den zwei Anschlüssen A1 und A2 des Halbleiterschaltelements 20 eine externe Spannung abfällt. Die zwischen den beiden Anschlüssen A1 und A2 des Halbleiterschaltelements 20 abfallende Spannung ist in der 1 mit dem Bezugszeichen Uce gekennzeichnet.
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Die Schutzeinrichtung 60 umfasst eine Gleichspannungsquelle 65 sowie ein in Reihe mit der Gleichspannungsquelle 65 geschaltetes Stromventil 70. Bei dem Stromventil 70 kann es sich beispielsweise um eine Diode D1, insbesondere eine für Hochfrequenzanwendungen geeignete Diode mit geringer Sperrfähigkeit, aber schneller Schaltzeit (vorzugsweise kleiner als 4 ns) und kleiner Sperrschichtkapazität (vorzugsweise kleiner als 5 pF), handeln.
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Die Anordnung gemäß 1 lässt sich beispielsweise wie folgt betreiben:
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1. Einschaltzustand des Halbleiterschaltelements 20:
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Im Falle, dass das Halbleiterschaltelement 20 eingeschaltet ist und seinen niederohmigen stromführenden Einschaltzustand aufweist, wird der Spannungsabfall Uce zwischen den beiden Anschlüssen A1 und A2 des Halbleiterschaltelements relativ klein sein und im Bereich einiger weniger Volt liegen. Dieser Spannungsabfall Uce lässt sich mit der Spannungsmesseinrichtung 40 messen, da die am Teileranschluss X bzw. zwischen dem Teileranschluss X und dem Anschluss A2 des Halbleiterschaltelements abfallende Spannung Ux proportional zu der Spannung Uce am Halbleiterschaltelement 20 ist und demgemäß ebenfalls relativ klein ist.
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Im eingeschalteten Zustand des Halbleiterschaltelements 20 ist die Spannung Ux am Teileranschluss X kleiner als die Spannung U1 der Gleichspannungsquelle 65. Über dem Stromventil 70 liegt somit eine Sperrspannung Usperr an, für die gilt: Usperr = U1 – Ux.
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Das Stromventil 70 ist demgemäß gesperrt, und die Spannung Ux am Teileranschluss X des linearen ohmschen Spannungsteilers 30 ist proportional zu Uce.
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Um eine hohe Messempfindlichkeit zu erreichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Teilerverhältnis V des Spannungsteilers 30 nicht kleiner als ca. 10 % ist. Es gilt vorzugsweise 0,2 > V = R2/(R1 + R2) ≥ 0,1
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2. Ausschaltzustand des Halbleiterschaltelements 20:
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Ist das Halbleiterschaltelement 20 ausgeschaltet und weist seinen hochohmigen, stromsperrenden Ausschaltzustand auf, so wird zwischen den beiden Anschlüssen A1 und A2 die extern an dem Halbleiterschaltelement 20 anliegende Spannung abfallen. Die Spannung Uce zwischen den beiden Anschlüssen A1 und A2 wird in diesem Falle relativ groß sein und beispielsweise im Bereich einiger hundert oder gar tausend Volt liegen. Da der ohmsche Spannungsteiler 30 linear arbeitet, würde die Spannung Ux am Teileranschluss X bzw. die Spannung zwischen dem Teileranschluss X und dem Anschluss A2 des Halbleiterschaltelements 20 demgemäß ebenfalls sehr hoch werden und somit ebenfalls den Bereich von hundert Volt oder mehr erreichen können.
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Um einen solchen Spannungsanstieg zu verhindern und eine Zerstörung der Spannungsmesseinrichtung 40 zu vermeiden, ist die Schutzeinrichtung 60 vorgesehen. Erreicht die Spannung Ux am Teileranschluss X einen vorgegebenen Spannungswert Umax, der sich aus der Spannung U1 der Gleichspannungsquelle 65 und der Durchlassspannung Ud des Stromventils 70 zusammensetzt, so wird das Stromventil 70 leitend. Es gilt:
Ux = Umax = U1 + Ud ⇒ Stromventil 70 leitet
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Im leitenden Zustand des Stromventils 70 wird die Spannung Ux auf den maximalen Spannungswert Umax begrenzt und der Strom I1, der durch den Widerstand R1 des Spannungsteilers 30 fließt, wird im Wesentlichen an dem Widerstand R2 vorbei durch das Stromventil 70 sowie die Gleichspannungsquelle 65 geleitet. Die Spannung Ux am Teileranschluss X des linearen Spannungsteilers 30 verlässt dann ihren linearen Arbeitsbereich, und es kommt zu einem nichtlinearen Verhalten, da die Spannung Ux nicht mehr proportional zu der Spannung Uce zwischen den beiden Anschlüssen A1 und A2 ist.
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Um die Verlustleistung in dem Widerstand R1 des Spannungsteilers 30 zu begrenzen, sollte der Widerstand R1 nicht zu klein gewählt werden. Ein Bereich zwischen 10 kΩ und 1 MΩ, beispielsweise ein Widerstandswert von 100 kΩ, wird als geeignet angesehen.
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Für den Widerstand R2 wird ein Bereich zwischen 1 kΩ und 100 kΩ, beispielsweise ein Widerstandswert von 10 kΩ, als geeignet angesehen, um ein geeignetes Teilerverhältnis V zu erreichen (siehe oben).
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In der 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Überwachungseinrichtung 10 dargestellt, die an ein Halbleiterschaltelement 20 angeschlossen ist. Auch die Überwachungseinrichtung 10 gemäß 2 weist einen ohmschen Spannungsteiler 30 auf, der zwei Widerstände R1 und R2 umfasst. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist bei der Überwachungseinrichtung 10 die Schutzeinrichtung 60 zwischen den Anschluss A1 des Halbleiterschaltelements 20 und den Teileranschluss X, also parallel zu dem Widerstand R1 des Spannungsteilers 30, geschaltet. Entsprechendes gilt für die Spannungsmesseinrichtung 40, deren Messeingang nicht den Spannungsabfall über dem Widerstand R2, sondern stattdessen den Spannungsabfall über dem Widerstand R1 des Spannungsteilers 30 misst.
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Um eine ausreichende Messempfindlichkeit der Anordnung zu erreichen, sollte der Widerstand R1 des Spannungsteilers 30 gegenüber dem Widerstand R2 nicht zu klein sein. Vorzugsweise gilt: 0,2·R2 > R1 ≥ 0,1·R2.
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Die Anordnung gemäß 2 lässt sich beispielsweise wie folgt betreiben:
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1. Einschaltzustand des Halbleiterschaltelements 20:
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Ist das Halbleiterschaltelement 20 eingeschaltet, so wird der Spannungsabfall Uce zwischen den beiden Anschlüssen A1 und A2 des Halbleiterschaltelements 20 sehr klein sein. In diesem Fall ist auch die Spannung Ux, die an dem Widerstand R1 des Spannungsteilers 30 abfällt, relativ klein. Eine kleine Spannung Ux hat zur Folge, dass das Stromventil 70 sperrt, weil für die Spannung U2 an dem Stromventil 70 gilt: U2 = Ux – U1 < 0
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2. Ausschaltzustand des Halbleiterschaltelements 20:
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Wird das Halbleiterschaltelement 20 ausgeschaltet, so wird die Spannung Uce sehr hoch werden, so dass die Spannung Ux größer wird als die Summenspannung, die sich aus der Spannung U1 der Gleichspannungsquelle 65 sowie der Durchlassspannung Ud des Stromventils 70 zusammensetzt. Es gilt also: Ux > U1 + Ud.
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Aufgrund der anliegenden Flussspannung wird es zu einem Stromfluss durch das Stromventil 70 kommen, so dass der Strom an dem Widerstand R1 des Spannungsteilers 30 vorbeigeleitet wird. Der Spannungsabfall Ux am Widerstand R1 bleibt somit konstant und auf einen Maximalwert Umax begrenzt, für den gilt: Umax = U1 + Ud.
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In der 3 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Windkraftanlage 100 dargestellt, die mit einer Überwachungseinrichtung 10, beispielsweise gemäß den 1 oder 2, ausgestattet ist.
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Die Überwachungseinrichtung 10 dient dazu, Halbleiterschaltelemente 20, die in einem Umrichter 110 der Windkraftanlage 100 vorgesehen sind, zu überwachen; in der 3 ist aus Gründen der Übersicht nur ein Halbleiterschaltelement 20 stellvertretend für eine Mehrzahl an Halbleiterschaltelementen dargestellt.
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Beispielsweise kann eine Auswerteinheit der Überwachungseinrichtung 10 mit einem von einer Spannungsmesseinrichtung der Überwachungseinrichtung 10 gelieferten Messwert die Verlustleistung, den Alterungszustand und/oder die Temperatur der Halbleiterschaltelemente des Umrichters 110 und/oder die Temperatur der Sperrschicht der Halbleiterschaltelemente des Umrichters 110 bestimmen.
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Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die Überwachungseinrichtung 10 ein Warnsignal W erzeugt, wenn eine den Alterungszustand angebende und mit dem Messwert der Spannungsmesseinrichtung gebildete Alterungsgröße anzeigt, dass der Umrichter 110 einen vorgegebenen Alterungszustand erreicht oder überschritten hat.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Überwachungseinrichtung
- 20
- Halbleiterschaltelement
- 30
- Spannungsteiler
- 40
- Spannungsmesseinrichtung
- 50
- Auswerteinheit
- 60
- Schutzeinrichtung
- 65
- Gleichspannungsquelle
- 70
- Stromventil
- 100
- Windkraftanlage
- 110
- Umrichter
- A1
- elektrischer Anschluss
- A2
- elektrischer Anschluss
- I1
- Strom
- D1
- Diode
- M
- Messergebnis
- Mw
- Messwert
- R1
- Widerstand
- R2
- Widerstand
- T1
- Spannungsanschluss
- T2
- Spannungsanschluss
- X
- Teileranschluss
- Uce
- abfallende Spannung
- Ux
- Spannung
- U1
- Spannung
- U2
- Spannung
- W
- Warnsignal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004028648 B3 [0002, 0004]
