DE102016206053A1 - Protection circuit for braking resistor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer elektronischen Schaltungsanordnung mit einem Gleichspannungszwischenkreis (22), welcher eingangsseitig über einen Gleichrichter (7) an eine Wechselspannungsquelle (1) anschließbar ist und welcher ausgangsseitig über einen Umrichter (14) zum Anschluss an wenigstens einen elektrischen Verbraucher (15) vorgesehen ist, wobei im Gleichspannungszwischenkreis (22) wenigstens zwei parallel schaltbare Bremswiderstände (4, 5) vorhanden sind. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass durch eine Erfassungseinheit (16) der Strom (–I-DCL) im Gleichspannungszwischenkreis (22) erfasst wird und dass in Abhängigkeit des erfassten Stroms (–I-DCL) im Gleichspannungszwischenkreis (22) durch eine Steuereinrichtung (2) die Funktionsfähigkeit der parallel geschalteten Bremswiderstände (4, 5) überprüft wird. Weiterhin zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass durch eine Erfassungseinheit (16) der Strom (–I-DCL) im Gleichspannungszwischenkreis (22) erfasst wird, dass die Steuereinrichtung (2) die Kollektoremitterspannung am Choppertransistor (17) erfasst und dass bei defektem Choppertransistor (17) durch einen Schalter, insbesondere einen eingangsseitigen Gleichrichter (7), die Versorgungsspannung abgeschaltet wird.The invention relates to a method for controlling an electronic circuit arrangement with a DC intermediate circuit (22) which can be connected to an AC voltage source (1) on the input side via a rectifier (7) and which output side via an inverter (14) for connection to at least one electrical consumer ( 15) is provided, wherein in the DC voltage intermediate circuit (22) at least two parallel switchable braking resistors (4, 5) are present. The invention is characterized in that the current (-I-DCL) in the DC intermediate circuit (22) is detected by a detection unit (16) and in dependence on the detected current (-I-DCL) in the DC intermediate circuit (22) by a control device (2) the functionality of the parallel-connected braking resistors (4, 5) is checked. Furthermore, the invention is distinguished by the fact that the current (-I-DCL) in the DC intermediate circuit (22) is detected by a detection unit (16), that the control device (2) detects the collector-emitter voltage at the chopper transistor (17) and that, in the event of a defective chopper transistor (17) by a switch, in particular an input-side rectifier (7), the supply voltage is switched off.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer elektronischen Schaltungsanordnung mit einem Gleichspannungszwischenkreis, welcher eingangsseitig über einen Gleichrichter an einer Wechselspannungsquelle anschließbar ist und welcher ausgangsseitig über einen Umrichter zum Anschluss an wenigstens einen elektrischen Verbraucher vorgesehen ist, wobei im Gleichspannungszwischenkreis wenigstens zwei parallel schaltbare Bremswiderstände vorhanden sind.The present invention relates to a method for controlling an electronic circuit arrangement with a DC intermediate circuit, which is the input side connected via a rectifier to an AC voltage source and which is provided on the output side via a converter for connection to at least one electrical load, wherein in the DC voltage intermediate circuit at least two parallel switchable braking resistors available are.
  • Derartige Verfahren kommen bei der Steuerung von elektronischen Schaltungsanordnungen zum Einsatz, bei denen die Wechselspannung aus dem Stromnetz über einen eingangsseitigen Gleichrichter in eine gleichgerichtete Spannung in einem Gleichspannungszwischenkreis umgewandelt wird, an dem dann wiederum über Wechselrichter oder Umrichter gesteuert elektrische Verbraucher, wie Elektromotoren in Maschinen, angeschlossen werden. Über den Umrichter oder Wechselrichter ist es so möglich, Elektromotoren elektronisch anzusteuern und so z. B. die Drehzahl entsprechend zu regeln. Meistens ist der Gleichspannungszwischenkreis so dimensioniert und ausgelegt, dass an ihm mehrere Elektromotoren oder andere elektrische Verbraucher angeschlossen werden können. Bei modernen Maschinen sind die elektrischen Antriebsmotoren so ausgestaltet, dass sie nicht nur im Antriebsmodus sondern auch im Generatormodus betrieben werden können, so dass bei Bremsvorgängen die dabei anfallende elektrische Energie nicht direkt in Wärme umgesetzt wird sondern zunächst in den Gleichspannungszwischenkreis zurückgespeist werden können. Erst wenn im Gleichspannungszwischenkreis die zurückgespeiste Energie nicht genutzt werden kann, kommen sogenannte Bremswiderstände zum Einsatz, welche überschüssige elektrische Energie in Wärme umwandeln. Diese Bremswiderstände werden oft auch als Chopperwiderstände bezeichnet.Such methods are used in the control of electronic circuits in which the AC voltage is converted from the mains via an input side rectifier in a rectified voltage in a DC intermediate circuit, then in turn controlled by inverter or inverter electrical consumers, such as electric motors in machines, be connected. About the inverter or inverter, it is possible to electronically control electric motors and so z. B. to regulate the speed accordingly. Most of the DC voltage intermediate circuit is dimensioned and designed so that it can be connected to him more electric motors or other electrical consumers. In modern machines, the electric drive motors are designed so that they can be operated not only in the drive mode but also in the generator mode, so that during braking the resulting electrical energy is not directly converted into heat but can first be fed back into the DC link. Only when the back-fed energy can not be used in the DC intermediate circuit, so-called braking resistors are used, which convert excess electrical energy into heat. These braking resistors are often referred to as chopper resistors.
  • Eine derartige elektronische Schaltungsanordnung zur Steuerung von elektrischen Antriebsmotoren ist aus der Patentanmeldung DE 10 2006 032 476 A1 bekannt. Die dort offenbarte elektronische Schaltungsanordnung wird auf Grundlage der vorliegenden Erfindung mit einer verbesserten Steuerungseinrichtung ausgerüstet. Bei dieser elektronischen Schaltungsanordnung geht es darum, einen Gleichspannungszwischenkreis zu schaffen, welcher es zum einen ermöglicht, mit einem kombinierten Widerstand sowohl elektrische Energie beim generatorischen Betrieb von Elektromotoren zu absorbieren als auch beim Einschalten des Gleichspannungszwischenkreises den Einschaltstrom auf ein zulässiges Maß zu begrenzen. Des Weiteren bietet die elektronische Schaltungsanordnung den Vorteil, die elektrischen Verluste beim Betrieb von angeschlossenen Elektromotoren im motorischen Betrieb auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Um einen zuverlässigen Bremsbetrieb zu gewährleisten, weist die elektronische Schaltungsanordnung zusätzlich zu dem ohmschen Widerstand zur Begrenzung der Zwischenkreisspannung einen parallel schaltbaren Bremswiderstand auf, welcher den elektrischen Widerstand im Bremsbetrieb verringert, so dass schneller eine größere Rückspeiseleistung in Wärme umgewandelt werden kann.Such an electronic circuit arrangement for controlling electric drive motors is known from the patent application DE 10 2006 032 476 A1 known. The disclosed therein electronic circuitry is equipped on the basis of the present invention with an improved control device. In this electronic circuit arrangement is about to provide a DC voltage intermediate circuit, which on the one hand makes it possible to absorb both electric energy in the regenerative operation of electric motors with a combined resistance as well as to limit the inrush current to an acceptable level when switching the DC voltage intermediate circuit. Furthermore, the electronic circuit arrangement offers the advantage of reducing the electrical losses during operation of connected electric motors in motor operation to a minimum. In order to ensure a reliable braking operation, the electronic circuit arrangement in addition to the ohmic resistance for limiting the DC link voltage on a parallel switchable braking resistor, which reduces the electrical resistance in braking mode, so that faster, a larger recovery power can be converted into heat.
  • Aus der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2009 018 791 U1 ist ein Umrichter mit verschiedenen Überwachungsfunktionen bekannt, welcher die Funktionsfähigkeit des Umrichters in einer Windkraftanlage sicherstellt. Dabei sind Überwachungsfunktionen vorgesehen, wie z. B. die Überwachung des Drehzahl-Istwerts des Elektromotors der Windkraftanlage, die Überwachung der Ausgangstransistoren des Umrichters auf Überlastung, die Überwachung des den Umrichter versorgenden Netzes auf einen Netzphasenausfall und auch die Überwachung der Zwischenkreisspannung des Umrichters. Zusätzlich wird auch der Bremswiderstand auf Überlastung überwacht.From the utility model DE 20 2009 018 791 U1 is a converter with various monitoring functions known, which ensures the operability of the inverter in a wind turbine. In this case, monitoring functions are provided, such. As the monitoring of the actual speed value of the electric motor of the wind turbine, the monitoring of the output transistors of the inverter to overload, the monitoring of the inverter supplying network to a mains phase failure and also the monitoring of the DC link voltage of the inverter. In addition, the brake resistor is monitored for overload.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein weiteres Verfahren zur Steuerung einer elektronischen Schaltungsanordnung mit einem Gleichspannungszwischenkreis zu schaffen, bei dem die Funktionsfähigkeit wichtiger elektrischer Bauteile im Gleichspannungszwischenkreis überwacht wird.It is an object of the present invention to provide a further method for controlling an electronic circuit arrangement with a DC voltage intermediate circuit, in which the functionality of important electrical components is monitored in the DC intermediate circuit.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.This object is achieved by claim 1. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass im Gleichspannungszwischenkreis eine Erfassungseinheit vorgesehen ist, welche den zurückfließenden Strom im Gleichspannungszwischenkreis erfasst. Diese Erfassungseinheit kann z. B. ein Strommessgerät sein, welches den Stromfluss induktiv erfasst. In Abhängigkeit des erfassten Stroms im Gleichspannungszwischenkreis kann dann eine Steuereinrichtung, welche ansonsten die elektronischen Bauteile in der Schaltungsanordnung steuert und hier zusätzlich Überwachungsfunktionen wahrnimmt, auf die Funktionsfähigkeit der im Gleichspannungszwischenkreis parallel geschalteten Bremswiderstände schließen. Dieses Verfahren kann insbesondere bei der Inbetriebnahme der elektronischen Schaltungsanordnung durch die Steuereinrichtung der Schaltungsanordnung ausgelöst werden, indem die parallel geschalteten Bremswiderstände und ein zugehöriger Choppertransistor wenigstens kurzzeitig angesteuert werden und der dabei fließende Strom im Gleichspannungszwischenkreis in der Steuereinrichtung ausgewertet wird. Da die Zwischenkreisspannung im Gleichspannungszwischenkreis bekannt ist, kann die elektronische Schaltungsanordnung mit der Formel zur Berechnung des elektrischen Widerstands R = U/I den tatsächlichen elektrischen Widerstand im Gleichspannungszwischenkreis berechnen.The method according to the invention is characterized in that a detection unit is provided in the DC voltage intermediate circuit which detects the backflowing current in the DC voltage intermediate circuit. This detection unit can, for. B. be an ammeter, which detects the current flow inductively. Depending on the detected current in the DC intermediate circuit, a control device, which otherwise controls the electronic components in the circuit arrangement and here additionally perceives monitoring functions, can conclude on the functionality of the braking resistors connected in parallel in the DC intermediate circuit. This method can be triggered by the control device of the circuit arrangement in particular during the commissioning of the electronic circuit arrangement by the parallel-connected braking resistors and an associated chopper transistor are at least briefly controlled and the current flowing in the DC voltage intermediate circuit is evaluated in the control device. There If the intermediate circuit voltage in the DC intermediate circuit is known, the electronic circuit arrangement with the formula for calculating the electrical resistance R = U / I can calculate the actual electrical resistance in the DC intermediate circuit.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der Gesamtwiderstand der parallel geschalteten Bremswiderstände in der Steuereinrichtung abgespeichert ist. Nachdem die Steuereinrichtung den tatsächlichen Widerstand aus dem Wert des positiven Spannungsabfalls an den parallel geschalteten Bremswiderständen und dem erfassten Zwischenkreisstrom berechnet hat, kann die Steuereinrichtung diesen tatsächlichen Bremswiderstand nun mit dem abgespeicherten Gesamtwiderstand aller parallel geschalteten Bremswiderstände vergleichen. Wenn hier eine zu große Abweichung nach oben oder unten stattfindet, so ist davon auszugehen, dass wenigstens einer der parallel geschalteten Bremswiderstände defekt ist.Advantageously, it is provided that the total resistance of the parallel-connected braking resistors is stored in the control device. After the control device has calculated the actual resistance from the value of the positive voltage drop across the parallel-connected braking resistors and the detected intermediate circuit current, the control device can now compare this actual braking resistor with the stored total resistance of all the parallel-connected braking resistors. If there is too much deviation up or down here, then it can be assumed that at least one of the braking resistors connected in parallel is defective.
  • Vorteilhafterweise ist außerdem vorgesehen, dass die Steuereinrichtung bei dem Vergleich eine maximal zulässige Toleranz miteinberechnet. Diese Toleranz ist vorzugsweise so gewählt, dass sie kleiner ist als die Widerstandsveränderung, welche sich bei einem Defekt eines der parallel geschalteten Bremswiderstände ergibt. Zugleich stellt die Verwendung einer zulässigen Toleranz sicher, dass bei einer wesentlichen Erhöhung oder Erniedrigung des positiven Spannungsabfalls an den parallel geschalteten Bremswiderständen und/oder einer Erhöhung oder Erniedrigung des erfassten Zwischenkreisstroms zuverlässig aber frühzeitig auf einen defekten Bremswiderstand geschlossen wird.Advantageously, it is also provided that the control device includes in the comparison a maximum allowable tolerance. This tolerance is preferably selected such that it is smaller than the resistance change which results in the case of a defect of one of the braking resistors connected in parallel. At the same time, the use of a permissible tolerance ensures that a significant increase or decrease in the positive voltage drop across the parallel-connected braking resistors and / or an increase or decrease in the detected DC link current reliably but prematurely concludes a defective braking resistor.
  • Vorteilhafterweise ist außerdem vorgesehen, dass die Steuereinrichtung die Kollektoremitterspannung am Choppertransistor erfasst. Diese Erfassung der Kollektoremitterspannung am Choppertransistor wird während des dynamischen Betriebs vorgenommen, um den Betriebszustand des Choppertransistors zu kontrollieren. Wenn z. B. der Choppertransistor im dynamischen Zustand defekt ist, weil er kurzgeschlossen ist oder die Ansteuerung defekt ist, so kann durch die oben erfassten Werte der Kollektoremitterspannung und des Zwischenkreisstroms durch die Steuereinrichtung ein derartiger Defekt zuverlässig erkannt werden. In diesem Fall kann z. B. eine von den elektrischen Antriebsmotoren angetriebene Maschine in einen sicheren Zustand überführt werden, indem die Energiezufuhr der Maschine abgeschaltet wird.Advantageously, it is also provided that the control device detects the collector-emitter voltage at the chopper transistor. This detection of the collector-emitter voltage at the chopper transistor is made during the dynamic operation to control the operating state of the chopper transistor. If z. If, for example, the chopper transistor is defective in the dynamic state because it is short-circuited or the drive is defective, then such a defect can be reliably detected by the above-detected values of the collector-emitter voltage and of the DC-link current by the control device. In this case, z. B. are driven by the electric drive motors driven machine in a safe state by the power supply of the machine is turned off.
  • Vorteilhafterweise geschieht das dadurch, dass bei defektem Chopppertransistor durch einen Schalter, insbesondere einen eingangsseitigen Gleichrichter, die Versorgungsspannung abgeschaltet wird. In diesem Fall wird durch das Abschalten des Gleichrichters der Gleichspannungszwischenkreis vom Stromnetz getrennt, so dass die Maschine nicht weiter mit Strom versorgt wird. Anstelle der Abschaltung des eingangsseitigen Gleichrichters können auch elektromechanische bzw. elektromagnetische Schalter vorgesehen sein, welche ein Abschalten des Gleichspannungszwischenkreises vom Stromnetz bewirken. Mit dieser Vorgehensweise wird erhöhten Sicherheitsforderungen an elektrisch betriebene Maschinen Rechnung getragen.Advantageously, this is done by the supply voltage being switched off in the event of a defective chopper transistor by a switch, in particular an input rectifier. In this case, disconnecting the rectifier disconnects the DC link from the mains so that power is removed from the machine. Instead of switching off the input rectifier, it is also possible to provide electromechanical or electromagnetic switches which effect a disconnection of the DC voltage intermediate circuit from the power grid. This procedure takes account of increased safety requirements for electrically operated machines.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei wenigstens einem durch Unterbrechung defekten parallel verschalteten Bremswiderstand auf einer Anzeigeeinrichtung eine Fehlermeldung angezeigt wird. Grundsätzlich muss man bei ohmschen Widerständen zwischen zwei Defektarten unterscheiden. Ein ohmscher Widerstand kann dann defekt sein, wenn er bricht und somit einen unendlichen hohen elektrischen Widerstand aufnimmt. Eine andere Möglichkeit ist, dass der ohmsche Widerstand kurzgeschlossen wird und somit praktisch keinen elektrischen Widerstand mehr aufweist. In beiden Fällen verändert sich der resultierende elektrische Widerstand der parallel geschalteten Bremswiderstände, so dass beide Fehler zuverlässig erkannt und voneinander unterschieden werden können. Im Fall der Unterbrechung ist dabei erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Fehlermeldung auf einer Anzeigeeinrichtung der Maschine, wie einem Bildschirm, angezeigt wird. Auf diese Art und Weise wird der Betreiber der Maschine darüber informiert, dass ein Bremswiderstand an seiner Maschine defekt ist. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, diesen Defekt über ein Fernwartungssystem über das Internet an einen Kontrollrechner beim Hersteller der Maschine zu übertragen, so dass dort automatisch ein Service- und Wartungsticket erstellt wird und der Defekt zumindest registriert wird.In a further embodiment of the invention, it is provided that an error message is displayed on at least one braking resistor which is connected in parallel by interruption on a display device. Basically, you have to distinguish between ohmic resistors between two types of defects. An ohmic resistance can be defective if it breaks and thus absorbs an infinite high electrical resistance. Another possibility is that the ohmic resistance is short-circuited and thus has virtually no electrical resistance. In both cases, the resulting electrical resistance of the parallel-connected braking resistors changed so that both errors can be reliably detected and distinguished from each other. In the case of the interruption, it is provided according to the invention that an error message is displayed on a display device of the machine, such as a screen. In this way, the operator of the machine is informed that a braking resistor on his machine is defective. Additionally or alternatively, it is also possible to transmit this defect via a remote maintenance system via the Internet to a control computer at the manufacturer of the machine so that there automatically a service and maintenance ticket is created and the defect is at least registered.
  • Bei einem Kurzschluss wenigstens eines Bremswiderstandes kann dieser Defekt in Verbindung mit der erfassten Kollektoremitterspannung am Choppertransistor ebenfalls durch die Steuereinrichtung erfasst werden und die Steuereinrichtung kann aus Sicherheitsgründen eine Abschaltung der Versorgungsspannung durch einen Schalter, insbesondere den eingangsseitigen Gleichrichter, durchführen. Zusätzlich oder alternativ kann auch hier auf dem Bildschirm der Maschine angezeigt werden, dass ein Fehler im Bremswiderstand vorliegt. Ein kurzgeschlossener Widerstand ist aber insofern gefährlicher, da damit alle parallel angeordneten Widerstände kurzgeschlossen sind und somit faktisch kein Bremswiderstand mehr vorhanden ist. Es ist daher in diesem Fall zu bevorzugen, neben der Anzeige einer Fehlermeldung die Maschine sicherheitshalber stillzusetzen.In the event of a short circuit of at least one braking resistor, this defect can also be detected by the control device in conjunction with the detected collector-emitter voltage at the chopper transistor, and the control device can switch off the supply voltage through a switch, in particular the input-side rectifier, for safety reasons. Additionally or alternatively, it can also be displayed on the screen of the machine that there is an error in the braking resistor. However, a short-circuited resistor is more dangerous insofar as it means that all the resistors arranged in parallel are short-circuited and thus virtually no braking resistor is available. It is therefore preferable in this case, in addition to the display of an error message shut down the machine for safety's sake.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand einer Figur näher beschrieben und erläutert. Die Figur zeigt: The present invention will be described below with reference to a figure and explained. The figure shows:
  • Figur eine elektronische Schaltungsanordnung mit einem Strommesselement im Gleichspannungszwischenkreis zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.Figure shows an electronic circuit arrangement with a current measuring element in the DC voltage intermediate circuit for carrying out the method according to the invention.
  • Die Schaltungsanordnung in der Figur ist an ihrer Eingangsseite 19 an ein Drehstromnetz 1 angeschlossen. Prinzipiell ist aber auch ein Anschluss an ein Zweiphasenwechselspanungsnetz möglich. Über den Anschluss an das Drehstromnetz 1 ist sichergestellt, dass die Schaltungsanordnung auch Elektromotoren in einer Leistungsklasse von 100 kW und mehr z. B. in Druckmaschinen ausreichend mit elektrischer Energie versorgen kann. Die Wechselspannung des Drehstromnetzes 1 wird an der Eingangsseite 19 mittels einer halbgesteuerten oder vollgesteuerten Gleichrichterbrücke 7 in eine pulsierende Gleichspannung umgewandelt. Die Gleichrichterbrücke 7 ist in der Figur unidirektional ausgestaltet, d. h. es ist nur ein Energiefluss vom Drehstromnetz 1 in Richtung des Gleichspannungszwischenkreises 22 möglich aber nicht umgekehrt. Sonst müsste die Gleichrichterbrücke 7 bidirektional ausgeführt sein, was jedoch mit entsprechend höheren Kosten verbunden ist. Die gleich-gerichtete Wechselspannung wird im Gleichspannungszwischenkreis 22 mittels einer Glättungsinduktivität 8 und eines Filterkondensators 9 geglättet. Die Netzthyristoren 20 führen während der Aufladephase der Zwischenkreiskondensatoren 9, 12, 13 den Ladestrom. Nach Beendigung dieses Vorgangs werden die Netzthyristoren 20 abgeschaltet. Der Chopper, gebildet aus der Diode 11 und dem Choppertransistor 17, ermöglicht es, im generatorischen Betrieb von an der Ausgangsseite 18 geschlossene Elektromotoren M den Bremsstrom über einen kombinierten Brems- und Anlaufwiderstand 4 zu führen. Mittels eines elektrischen Schalters 6 kann der kombinierte Brems- und Anlaufwiderstand 4 zum einen über eine Netzdiode 20 mit dem Drehstromnetz 1 verbunden werden als auch im anderen Schaltzustand mit dem Bremstransistor 17. Beim Einschalten des Gleichspannungszwischenkreises 22 ist der kombinierte Brems- und Anlaufwiderstand 4 über den elektrischen Schalter 6 mit dem Drehstromnetz 1 verbunden, so dass sich im Gleichspannungszwischenkreis 22 die Zwischenkreisspannung UZ aufbaut. Die Netzdiode 20 dient dazu, nur positive Halbwellen der Spannung der Drehstromnetzes 1 durchzulassen. Um den Sanftanlauf zu beschleunigen können auch an allen Phasen L1, L2, L3 des Drehstromnetzes 1 Dioden 20 vorgesehen sein.The circuit arrangement in the figure is at its input side 19 to a three-phase network 1 connected. In principle, however, it is also possible to connect to a two-phase alternating voltage network. About the connection to the three-phase network 1 is ensured that the circuit arrangement and electric motors in a power class of 100 kW and more z. B. in printing presses can provide sufficient electrical energy. The alternating voltage of the three-phase network 1 will be at the entrance side 19 by means of a semi-controlled or fully controlled rectifier bridge 7 converted into a pulsating DC voltage. The rectifier bridge 7 is configured unidirectionally in the figure, ie it is only one energy flow from the three-phase network 1 in the direction of the DC intermediate circuit 22 possible but not vice versa. Otherwise the rectifier bridge would have to be 7 be executed bidirectional, which is associated with correspondingly higher costs. The DC-directed AC voltage is in DC voltage intermediate circuit 22 by means of a smoothing inductance 8th and a filter capacitor 9 smoothed. The network thyristors 20 lead during the charging phase of the DC link capacitors 9 . 12 . 13 the charging current. After completion of this process, the network thyristors 20 off. The chopper, formed from the diode 11 and the chopper transistor 17 , allows, in generator mode, on the output side 18 closed electric motors M the braking current via a combined braking and starting resistor 4 respectively. By means of an electric switch 6 can the combined braking and starting resistance 4 on the one hand via a mains diode 20 with the three-phase network 1 be connected as well as in the other switching state with the brake transistor 17 , When switching on the DC intermediate circuit 22 is the combined braking and starting resistance 4 over the electrical switch 6 with the three-phase network 1 connected, so that in the DC voltage intermediate circuit 22 the intermediate circuit voltage U Z builds. The power diode 20 serves only positive half-waves of the voltage of the three-phase network 1 pass. In order to accelerate the soft start, L1, L2, L3 of the three-phase system can also be used on all phases 1 diodes 20 be provided.
  • Falls jedoch ein Energiefluss im generatorischen Betrieb von der Ausgangsseite 18 zur Eingangsseite 19 erfolgt, wird der kombinierte Anlauf- und Bremswiderstand 4 mittels des Schalters 6 vom Drehstromnetz 1 getrennt und stattdessen als Bremswiderstand benutzt.If, however, an energy flow in regenerative operation from the output side 18 to the entrance page 19 takes place, the combined start-up and braking resistor 4 by means of the switch 6 from the three-phase network 1 separated and used as a braking resistor instead.
  • Zusätzlich kann ein weiterer Widerstand 5 vorgesehen sein. Im Zwischenkreis 22 ist in der Figur zudem eine Kondensatorenbank mit zwei Zwischenkreiskondensatoren 12, 13 angeordnet. An die Zwischenkreiskondensatoren 12, 13 schließt sich an der Ausgangsseite 18 ein Wechselrichter 14 an, welcher die Gleichspannung des Gleichspannungszwischenkreises 22 zur Steuerung von elektrischen Verbrauchern 15 umrichtet. Die elektrischen Verbraucher 15 können insbesondere kleinere elektrische Antriebsmotoren z. B. von Druckmaschinen sein. Mittels des Wechselrichters 14 können die elektrischen Verbrauch z. B. in ihrer Drehzahl variiert werden. Die Steuerung der elektrischen Verbraucher 15 erfolgt über das elektronische Steuergerät 3. Zusätzlich ist in der Figur ein Zwischenkreissteuergerät 2 vorhanden, welches zum einen den Choppertransistor 17 steuert und zum anderen den Schalter 6 des ohmschen Widerstands 4. Zusätzlich ist das Zwischenkreissteuergerät 2 mittels der gestrichelt eingezeichneten Verbindungen in der Lage, den kombinierten Brems- und Anlaufwiderstand 4 zu überwachen und eine Kapazitätsanalyse der Zwischenkreiskondensatoren 12, 13 vorzunehmen. Dadurch nimmt das Zwischenkreissteuergerät 2 auch Kontrollfunktionen war. Der Figur ist zu entnehmen, dass im motorischen Betrieb neben dem Eingangsgleichrichter 7 keine zusätzlichen elektrische Schalter vorhanden sind, welche zu elektrischen Verlusten führen könnten, da der Laststrom nicht von elektronischen Halbleiterbauelementen im motorischen Betrieb geführt werden muss.In addition, another resistance 5 be provided. In the intermediate circuit 22 is in the figure also a capacitor bank with two DC link capacitors 12 . 13 arranged. To the DC link capacitors 12 . 13 closes at the exit side 18 an inverter 14 on which the DC voltage of the DC intermediate circuit 22 for the control of electrical consumers 15 umrichtet. The electrical consumers 15 In particular, smaller electric drive motors z. B. of printing presses. By means of the inverter 14 can the electrical consumption z. B. be varied in their speed. The control of the electrical consumers 15 via the electronic control unit 3 , In addition, in the figure, a DC link control device 2 present, which on the one hand the chopper transistor 17 controls and on the other hand the switch 6 the ohmic resistance 4 , In addition, the DC link control unit 2 by means of the dashed lines shown capable of combined braking and starting resistance 4 to monitor and a capacity analysis of the DC link capacitors 12 . 13 make. This takes the DC link control unit 2 was also control functions. The figure shows that in motor operation in addition to the input rectifier 7 no additional electrical switches are present, which could lead to electrical losses, since the load current does not need to be performed by electronic semiconductor devices in motor operation.
  • Das Strommesselement 16 im Gleichspannungszwischenkreis 22 erfasst den rückfließenden negativen Zwischenkreisstrom –I-DCL und steht in Kommunikationsverbindung mit dem Auswerte- und Zwischenkreissteuergerät 2. Das Auswerte- und Zwischenkreissteuergerät 2 erfasst zudem die positive Zwischenkreisspannung +DC an den parallel schaltbaren ohmschen Widerständen 4, 5. Aus dem erfassten negativen Zwischenkreisstrom –I-DCL und erfassten positiven Zwischenkreisspannung +DC kann das Auswerte- und Zwischenkreissteuergerät 2 den tatsächlichen elektrischen Widerstand der beiden Widerstände 4, 5 berechnen, wenn der Schalter 6 so in Position gebracht ist, dass die beiden Widerstände 4, 5 parallel geschaltet sind. Den so berechneten tatsächlichen elektrischen Widerstand vergleicht dann das Auswerte- und Zwischenkreissteuergerät 2 mit dem hinterlegten Gesamtwiderstand der beiden Widerstände 4, 5. Sollte die Abweichung zwischen hinterlegtem Gesamtwiderstand und dem berechneten tatsächlichen elektrischen Widerstand zu groß sein, so liegt ein Defekt vor und das Auswerte- und Zwischenkreissteuergerät 2 schaltet die Gleichrichterbrücke 7 ab, um den Gleichspannungszwischenkreis 22 vom Stromnetz 1 zu trennen. Alternativ oder zusätzlich gibt das Auswerte- und Zwischenkreissteuergerät 2 eine entsprechende Fehler- oder Warnmeldung auf einer Anzeigevorrichtung 21 einer hier nicht gezeigten Maschine aus. Auf diese Art und Weise wird dem Bediener der Maschine der Defekt eines der Widerstände 4, 5 gemeldet.The current measuring element 16 in the DC intermediate circuit 22 detects the negative feedback DC link current -I-DCL and communicates with the evaluation and DC link control unit 2 , The evaluation and DC link control unit 2 also detects the positive intermediate circuit voltage + DC at the parallel switchable ohmic resistors 4 . 5 , From the detected negative DC link current -I-DCL and detected positive DC link voltage + DC can the evaluation and DC link control unit 2 the actual electrical resistance of the two resistors 4 . 5 calculate when the switch 6 positioned so that the two resistors 4 . 5 are connected in parallel. The evaluation and DC link control device then compares the actual electrical resistance calculated in this way 2 with the deposited total resistance of the two resistors 4 . 5 , If the deviation between the stored total resistance and the calculated actual electrical resistance is too great, there is a defect and the evaluation and DC link control unit 2 switches the rectifier bridge 7 off to the DC link 22 from the mains 1 to separate. Alternatively or In addition, there is the evaluation and DC link control unit 2 a corresponding error or warning message on a display device 21 a machine not shown here. In this way, the operator of the machine becomes the defect of one of the resistors 4 . 5 reported.
  • Zusätzlich erfasst das Auswerte- und Zwischenkreissteuergerät 2 auch die Kollektoremitterspannung am Choppertransistor 17, um die Funktionsfähigkeit des Choppertransistors 17 während des Betriebs der Maschine überprüfen zu können. Wenn z. B. der Choppertransistor 17 durchlegiert ist, so stellt er schaltungstechnisch einen Kurzschluss dar, und unabhängig von der Ansteuerung des Choppertransistors 17 wird sich der Zwischenkreisstrom –I-DCL nicht mehr verändern, da der Choppertransistor 17 bei einem Kurzschluss keinen Schaltvorgang mehr durchführen kann. In diesem Fall wird sich daher der negative Zwischenkreisstrom –I-DCL auch bei einer geänderten Ansteuerung durch das Auswerte- und Zwischenkreissteuergerät 2 nicht mehr ändern, so dass im Umkehrschluss daraus geschlossen werden kann, dass der Choppertransistor 17 offensichtlich defekt ist. Auch dieser Defekt wird von dem Auswerte- und Zwischenkreissteuergerät 2 auf der Anzeigevorrichtung 21 angezeigt werden. Zusätzlich oder alternativ kann auch hier aus Sicherheitsgründen der Gleichspannungszwischenkreis 22 durch die Gleichrichterbrücke 7 vom Drehstromnetz 1 getrennt werden, so dass die Maschine mit den elektrischen Verbrauchern 15 sicher heruntergefahren wird.In addition, the evaluation and DC link control unit detects 2 also the collector-emitter voltage at the chopper transistor 17 to the operability of the chopper transistor 17 during operation of the machine. If z. B. the chopper transistor 17 is alloyed, it represents circuit technology a short circuit, and regardless of the control of the chopper transistor 17 will not change the DC link current -I-DCL, since the chopper transistor 17 can no longer perform a switching operation in the event of a short circuit. In this case, therefore, the negative DC link current -I-DCL is also in a modified control by the evaluation and DC link control unit 2 no longer change, so that inversely it can be concluded that the chopper transistor 17 obviously is broken. This defect is also caused by the evaluation and DC link control unit 2 on the display device 21 are displayed. Additionally or alternatively, for safety reasons, the DC voltage intermediate circuit 22 through the rectifier bridge 7 from the three-phase network 1 be disconnected, so that the machine with the electrical consumers 15 shut down safely.
  • BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 11
    DrehstromnetzThree-phase system
    22
    Auswerte- und ZwischenkreissteuergerätEvaluation and DC link control unit
    33
    Steuergerätcontrol unit
    44
    Kombinierter Brems- und AnlaufwiderstandCombined braking and starting resistor
    55
    Widerstandresistance
    66
    Schalterswitch
    77
    GleichrichterbrückeRectifier bridge
    88th
    Glättungsinduktivitätsmoothing
    99
    Filterkondensatorfilter capacitor
    10, 1110, 11
    Diodendiodes
    12, 1312, 13
    ZwischenkreiskondensatorenDC link capacitors
    1414
    Wechselrichterinverter
    1515
    Elektrische VerbraucherElectrical consumer
    1616
    Strommesselement im GleichspannungszwischenkreisCurrent measuring element in DC voltage intermediate circuit
    1717
    Choppertransistorchopper transistor
    1818
    Ausgangsseiteoutput side
    1919
    Eingangsseiteinput side
    2020
    Netzthyristornetwork thyristor
    2121
    Anzeigevorrichtungdisplay device
    2222
    GleichspannungszwischenkreisDc link
    L1, L2, L3L1, L2, L3
    DrehstromphasenRotary current phases
    +DC+ DC
    positive Zwischenkreisspannungpositive DC link voltage
    –DC-DC
    negative Zwischenkreisspannungnegative DC link voltage
    –I-DCL-I DCL
    negativer Zwischenkreisstromnegative DC link current
    UZ U Z
    ZwischenkreisspannungIntermediate circuit voltage
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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    • DE 202009018791 U1 [0004] DE 202009018791 U1 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Steuerung einer elektronischen Schaltungsanordnung mit einem Gleichspannungszwischenkreis (22), welcher eingangsseitig über einen Gleichrichter (7) an eine Wechselspannungsquelle (1) anschließbar ist und welcher ausgangsseitig über einen Umrichter (14) zum Anschluss an wenigstens einen elektrischen Verbraucher (15) vorgesehen ist, wobei im Gleichspannungszwischenkreis (22) wenigstens zwei parallel schaltbare Bremswiderstände (4, 5) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Erfassungseinheit (16) der Strom (–I-DCL) im Gleichspannungszwischenkreis (22) erfasst wird und dass in Abhängigkeit des erfassten Stroms (–I-DCL) im Gleichspannungszwischenkreis (22) durch eine Steuereinrichtung (2) die Funktionsfähigkeit der parallel geschalteten Bremswiderstände (4, 5) überprüft wird.Method for controlling an electronic circuit arrangement with a DC voltage intermediate circuit ( 22 ), which on the input side via a rectifier ( 7 ) to an AC voltage source ( 1 ) and which output side via an inverter ( 14 ) for connection to at least one electrical consumer ( 15 ) is provided, wherein in the DC voltage intermediate circuit ( 22 ) at least two parallel switchable braking resistors ( 4 . 5 ) are present, characterized in that by a detection unit ( 16 ) the current (-I-DCL) in the DC voltage intermediate circuit ( 22 ) and in dependence on the detected current (-I-DCL) in the DC intermediate circuit ( 22 ) by a control device ( 2 ) the functionality of the parallel-connected braking resistors ( 4 . 5 ) is checked.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Inbetriebnahme der elektronischen Schaltungsanordnung durch die Steuereinrichtung (2) der Schaltungsanordnung die Bremswiderstände (4, 5) und ein zugehöriger Choppertransistor (17) wenigstens kurzzeitig angesteuert werden und der dabei fließende Strom (–I-DCL) im Gleichspannungszwischenkreis (22) von der Steuereinrichtung (2) ausgewertet wird.Method according to Claim 1, characterized in that when the electronic circuit arrangement is started up by the control device ( 2 ) the circuit arrangement the braking resistors ( 4 . 5 ) and an associated chopper transistor ( 17 ) are actuated for at least a short time, and the current (-I-DCL) flowing in the DC voltage intermediate circuit ( 22 ) from the control device ( 2 ) is evaluated.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtwiderstand der parallel geschalteten Bremswiderstände (4, 5) in der Steuereinrichtung (2) abgespeichert ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the total resistance of the parallel-connected braking resistors ( 4 . 5 ) in the control device ( 2 ) is stored.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (2) den tatsächlichen Widerstand aus dem Wert des positiven Spannungsabfalls (+DC) an den parallel geschalteten Bremswiderständen (4, 5) und dem erfassten Zwischenkreisstrom (–I-DCL) berechnet und mit dem abgespeicherten Gesamtwiderstand aller parallel geschalteten Bremswiderstände (4, 5) vergleicht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 2 ) the actual resistance from the value of the positive voltage drop (+ DC) at the braking resistors connected in parallel ( 4 . 5 ) and the detected intermediate circuit current (-I-DCL) and with the stored total resistance of all parallel-connected braking resistors ( 4 . 5 ) compares.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (2) bei dem Vergleich eine maximal zulässige Toleranz mit einberechnet.Method according to claim 4, characterized in that the control device ( 2 ) in the comparison a maximum allowable tolerance is included.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (2) die Kollektoremitterspannung am Choppertransistor (17) erfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control device ( 2 ) the collector-emitter voltage at the chopper transistor ( 17 ) detected.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei defektem Choppertransistor (17) durch einen Schalter, insbesondere einen eingangsseitigen Gleichrichter (7), die Versorgungsspannung abgeschaltet wird.A method according to claim 6, characterized in that when a defective chopper transistor ( 17 ) by a switch, in particular an input rectifier ( 7 ), the supply voltage is switched off.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einem durch Unterbrechung defekten parallel geschalteten Bremswiderstand (4, 5) auf einer Anzeigeeinrichtung (21) eine Fehlermeldung angezeigt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one brake resistor which is defective in a parallel manner due to interruption ( 4 . 5 ) on a display device ( 21 ) an error message is displayed.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Kurzschluss wenigstens eines Bremswiderstands (4, 5) dieser Defekt in Verbindung mit der erfassten Kollektoremitterspannung am Choppertransistor (17) durch die Steuereinrichtung (2) erfasst wird und dass die Steuereinrichtung (2) eine Abschaltung der Versorgungsspannung durch einen Schalter, insbesondere einen eingangsseitigen Gleichrichter (7), und/oder Anzeige eines Fehlers auf einer Anzeigevorrichtung (21) durchführt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at a short circuit of at least one braking resistor ( 4 . 5 ) this defect in conjunction with the detected collector-emitter voltage at the chopper transistor ( 17 ) by the control device ( 2 ) and that the control device ( 2 ) a shutdown of the supply voltage by a switch, in particular an input-side rectifier ( 7 ), and / or displaying an error on a display device ( 21 ).
  10. Verfahren zur Steuerung einer elektronischen Schaltungsanordnung mit einem Gleichspannungszwischenkreis (22), welcher eingangsseitig über einen Gleichrichter (7) an eine Wechselspannungsquelle (1) anschließbar ist und welcher ausgangsseitig über einen Umrichter (14) zum Anschluss an wenigstens einen elektrischen Verbraucher (15) vorgesehen ist, wobei im Gleichspannungszwischenkreis (22) wenigstens zwei parallel schaltbare Bremswiderstände (4, 5) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Erfassungseinheit (16) der Strom (–I-DCL) im Gleichspannungszwischenkreis (22) erfasst wird, dass die Steuereinrichtung (2) die Kollektoremitterspannung am Choppertransistor (17) erfasst und dass bei defektem Choppertransistor (17) durch einen Schalter, insbesondere einen eingangsseitigen Gleichrichter (7), die Versorgungsspannung abgeschaltet wird.Method for controlling an electronic circuit arrangement with a DC voltage intermediate circuit ( 22 ), which on the input side via a rectifier ( 7 ) to an AC voltage source ( 1 ) and which output side via an inverter ( 14 ) for connection to at least one electrical consumer ( 15 ) is provided, wherein in the DC voltage intermediate circuit ( 22 ) at least two parallel switchable braking resistors ( 4 . 5 ) are present, characterized in that by a detection unit ( 16 ) the current (-I-DCL) in the DC voltage intermediate circuit ( 22 ) is detected that the control device ( 2 ) the collector-emitter voltage at the chopper transistor ( 17 ) and in the event of a defective chopper transistor ( 17 ) by a switch, in particular an input rectifier ( 7 ), the supply voltage is switched off.
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