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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung für eine Überstromschutzeinrichtung, eine Wechselrichteranordnung mit einer solchen Prüfvorrichtung, sowie ein Verfahren zum Überprüfen einer Überstromschutzeinrichtung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung das Überprüfen einer Überstromschutzeinrichtung für eine Halbbrücke.
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Stand der Technik
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Die Druckschrift
DE 10 2004 037 543 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Schutz einer Halbbrückenschaltungsanordnung vor einem Kurzschluss. Hierzu wird eine Logik vorgesehen, die bei Feststellung einer Überlast in einem Zweig der Halbbrücke zunächst diesen Zweig abschaltet. Wird innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer, in welcher dieser Zweig abgeschaltet ist, auch eine Überlast in einem anderen Zweig festgestellt, so wird auch der andere Zweig abgeschaltet.
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Stromrichter, insbesondere Wechselrichter, in elektrischen Antriebssystemen werden von leistungsstarken Energiequellen gespeist. Bei Elektro- oder Hybridfahrzeugs kann es sich bei den Energiequellen beispielsweise um Hochvolt-Batterien handeln. Derartige Energiequellen sind in der Lage sehr hohe elektrische Ströme bereitzustellen.
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Zur Detektion einer Fehlfunktion, wie zum Beispiel einem Kurzschluss, in einem Stromrichter, ist der Stromrichter in der Regel an in die speisende Energiequelle angeschlossen und kann bis zum Abschalten nach einer detektierten Fehlfunktion elektrische Energie in den Stromrichter einspeisen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung offenbart eine Prüfvorrichtung für eine Überstromschutzeinrichtung gemäß Patentanspruch 1, eine Wechselrichteranordnung gemäß Patentanspruch 5 und ein Verfahren zum Überprüfen einer Überstromschutzeinrichtung gemäß Patentanspruch 7.
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Demgemäß ist vorgesehen:
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Eine Prüfvorrichtung für eine Überstromschutzeinrichtung einer Halbbrücke mit zwei in Serie angeordneten Schaltelementen. Die Prüfvorrichtung umfasst einen elektrischen Energiespeicher, einen Stromsensor und eine Steuereinrichtung. Der elektrische Energiespeicher ist parallel zu den zwei in Serie angeordneten Schaltelementen angeordnet. Der Stromsensor ist dazu ausgelegt, einen elektrischen Strom in einem Strompfad der zwei Schaltelemente in der Halbbrücke zu erfassen. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, den elektrischen Energiespeicher auf einen vorbestimmten Wert aufzuladen und anschließend die zwei Schaltelemente der Halbbrücke zu schließen. Ferner ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, eine Fehlfunktion der Überstromschutzeinrichtung zu detektieren, falls eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Schließen der zwei Schaltelemente der elektrische Strom in dem Strompfad der zwei Schaltelemente der Halbbrücke einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
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Weiterhin ist vorgesehen:
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Eine Wechselrichteranordnung mit mehreren Halbbrücken und einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung. Jede Halbbrücke umfasst jeweils zwei in Serie angeordnete Schaltelemente. Ferner umfasst jede Halbbrücke mindestens eine Überstromschutzeinrichtung. Überstromschutzeinrichtung ist dazu ausgelegt, eine elektrische Verbindung zu öffnen, falls ein elektrischer Strom in dem Strompfad der Halbbrücke einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
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Ferner ist vorgesehen:
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Ein Verfahren zum Überprüfen einer Überstromschutzeinrichtung einer Halbbrücke mit zwei in Serie angeordneten Schaltelementen. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers auf einen vorbestimmten Wert. Dieser Energiespeicher ist parallel zu den in Serie angeordneten Schaltelementen der Halbbrücke angeordnet. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum Schließen der zwei in Serie angeordneten Schaltelemente der Halbbrücke. Schließlich umfasst das Verfahren einen Schritt zum Detektieren einer Fehlfunktion der Überstromschutzeinrichtung der Halbbrücke. Eine Fehlfunktion der Überstromschutzeinrichtung wird detektiert, falls nach einer vorgegebenen Zeitdauer nach dem Schließen der zwei Schaltelemente der Halbbrücke ein elektrischer Strom in dem Strompfad der zwei Schaltelemente der Halbbrücke einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
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Vorteile der Erfindung:
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass Halbbrücken, insbesondere Halbbrücke von batteriegespeisten Wechselrichtern, von leistungsstarken Energiequellen gespeist werden. In einem Fehlerfall, insbesondere bei einem Kurzschluss in einer Halbbrücke, können daher sehr hohe elektrische Ströme auftreten. Insbesondere können bereits vor dem Ansprechen einer Überstromschutzeinrichtung derart hohe elektrische Ströme auftreten, die zu einer Beschädigung oder zumindest einer vorzeitigen Alterung führen können.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Idee zu Grunde, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Überprüfung für eine Überstromschutzeinrichtung einer Halbbrücke vorzusehen, bei der die in einem Kurzschlusspfad umgesetzte elektrische Energie begrenzt werden kann.
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Durch das Begrenzen der elektrischen Energie während eines bewusst herbeigeführten Kurzschlusses aus kann die Überstromschutzeinrichtung getestet werden, ohne dass aufgrund von zu hohen elektrischen Strömen eine Beschädigung oder gegebenenfalls sogar Zerstörung zu erwarten ist.
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Die maximale elektrische Energie, die während der Überprüfung umgesetzt wird, kann dabei gezielt derart gesteuert werden, dass einerseits eine zuverlässige Überprüfung der Überstromschutzeinrichtung möglich ist, und andererseits eine Beschädigung des Systems während der Überprüfung ausgeschlossen werden kann.
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Hierdurch kann die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Systems gesteigert werden, da einerseits eine Beschädigung oder vorzeitige Alterung aufgrund von hohen elektrischen Strömen vermieden werden kann, und andererseits eine ungefährliche regelmäßige Überprüfung der Überstromschutzeinrichtung ermöglicht wird.
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Bei dem vorbestimmten Wert, auf den der elektrische Energiespeicher vor der Überprüfung aufgeladen wird, kann es sich beispielsweise um eine vorbestimmte elektrische Spannung oder eine vorbestimmte Menge an elektrischer Energie handeln. Hierdurch kann die elektrische Energie, die während der Überprüfung der Überstromschutzeinrichtung in der Halbbrücke umgesetzt wird, gezielt begrenzt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist jedem Schaltelement der Halbbrücke eine separate Überstromschutzeinrichtung zugeordnet ist. In diesem Fall ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, eine der beiden Überstromschutzeinrichtungen während der Überprüfung der jeweils anderen Überstromschutzeinrichtung zu deaktivieren. Hierdurch kann gezielt jeweils eine der Überstromschutzeinrichtungen überprüft werden, ohne dass das Ergebnis durch ein Ansprechen der jeweils anderen Überstromschutzeinrichtung beeinflusst wird. Insbesondere können nacheinander alle vorhandenen Überstromschutzeinrichtungen überprüft werden. Hierdurch kann auch bei einem detektierten Fehler gezielt die fehlerhafte Überstromschutzeinrichtung bestimmt werden. Vor jedem Überprüfen einer der über Stromschutzeinrichtungen wird dabei der elektrische Energiespeicher erneut auf den vorbestimmten Wert aufgeladen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der elektrische Energiespeicher einen Zwischenkreiskondensator eines Wechselrichters. Derartige Zwischenkreiskondensatoren sind in der Regel bei einem Stromrichter, insbesondere einem Wechselrichter, bereits vorhanden, so dass dieses vorhandene Bauelement als elektrische Energiespeicher für die Überprüfung genutzt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Prüfvorrichtung einen Gleichspannungskonverter. Der Gleichspannungskonverter ist dazu ausgelegt, den elektrischen Energiespeicher auf den vorbestimmten Wert aufzuladen. Bei diesem Gleichspannungskonverter kann er sich beispielsweise um einen bereits existierenden Gleichspannungskonverter handeln. Beispielsweise kann hierzu ein Gleichspannungskonverter genutzt werden, welcher ein Hochvolt-Netz und ein Niedervolt-Netz eines elektrischen Antriebssystems miteinander koppelt. Derartige Gleichspannungskonverter sind beispielsweise in Elektro- oder Hybridfahrzeugs in vielen Fällen vorhanden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers der elektrische Energiespeicher auch gezielt kurzzeitig mit einer externen elektrischen Energiequelle verbunden werden. Beispielsweise kann durch gezieltes Takten oder kurzzeitiges Schließen eines Schaltelements zwischen einer elektrischen Energiequelle und dem elektrischen Energiespeicher die Energiemenge, auf die der elektrische Energiespeicher aufgeladen wird, eingestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Wechselrichteranordnung, ist die Prüfeinrichtung dazu ausgelegt, die einzelnen Überstromschutzeinrichtungen der Wechselrichteranordnung nacheinander zu überprüfen. Hierbei wird nach jedem Prüfungsvorgang einer Überstromschutzeinrichtung der elektrische Energiespeicher erneut auf den vorbestimmten Wert aufgeladen bevor eine Überprüfung der nächsten Überstromschutzeinrichtung erfolgt.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung einer Wechselrichteranordnung mit einer Prüfvorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
- 2: eine schematische Darstellung eines Verlaufs eines elektrischen Stroms während einer Überprüfung einer Überstromschutzeinrichtung gemäß einer Ausführungsform; und
- 3: eine schematische Darstellung eines Ablauf Dia Gramms, wie es einem Verfahren zum Überprüfen einer Überstromschutzeinrichtung gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Wechselrichteranordnung mit einer Prüfvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Die Wechselrichteranordnung umfasst in diesem Fall drei Halbbrücke 11, 12 und 13. Jede dieser Halbbrücken 11, 12 und 13 umfasst zwei Schaltelemente M1 bis M6. Die erste Halbbrücke 11 umfasst ein oberes Schaltelement M1 und ein unteres Schaltelement M2, wobei die beiden Schaltelemente M1 und M2 in Serie angeordneten sind. Ein Verbindungspunkt der beiden Schaltelemente M1 und M2 ist mit einem Ausgangsanschluss der Wechselrichteranordnung verbunden. Die beiden anderen Anschlüsse der Schaltelemente M1 und M2 sind jeweils mit Eingangsanschlüssen der Wechselrichteranordnung verbunden. In gleicher Weise sind auch die zweite Halbbrücke 12 und die dritte Halbbrücke 13 mit den Schaltelemente M3 und M4 bzw. M5 und M6 realisiert.
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Zwischen den beiden Eingangsanschlüssen der Wechselrichteranordnung ist ein Zwischenkreiskondensator 1 angeordnet. Der Zwischenkreiskondensator 1 ist somit parallel zu den Halbbrücke 11, 12 und 13 angeordnet.
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Die Eingangsanschlüsse der Wechselrichteranordnung können über einen Trennschalter 4 mit einer elektrischen Energiequelle 30 gekoppelt werden. Bei der elektrischen Energiequelle 30 kann es sich beispielsweise um eine Batterie, insbesondere um eine Hochvoltbatterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs handeln. Gegebenenfalls kann ein Hochvolt-Bordnetz, an dem die Eingangsanschlüsse der Wechselrichteranordnung angeschlossen sind auch über einen Gleichspannungskonverter mit einem Niedervolt-Bordnetz gekoppelt werden.
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Die Ausgangsanschlüsse der Wechselrichteranordnung können mit einer beliebigen elektrischen Last, beispielsweise einer elektrischen Maschine 20 verbunden werden.
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Weiterhin sind für die Halbbrücken 11, 12 und 13 jeweils Überstromschutzeinrichtungen S1 bis S6 vorgesehen. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist dabei für jedes Schaltelement M1 bis M6 eine eigene Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 vorgesehen. Gegebenenfalls ist es auch möglich, für jede Halbbrücke 11, 12 und 13 jeweils nur eine einzelne Überstromschutzeinrichtung vorzusehen.
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Die hier dargestellte Ausführungsform einer Wechselrichteranordnung mit drei Halbbrücken 11, 12 und 13 dient dabei lediglich als Beispiel. Grundsätzlich kann die hier beschriebene Überprüfung einer Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 auch auf eine Wechselrichteranordnung mit einer von drei verschiedenen Anzahl von Halbbrücken realisiert werden. Insbesondere ist die Überprüfung einer Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 auch für eine einzelne Halbbrücke 11, 12 oder 13 möglich. Darüber hinaus kann auch für Stromrichteranordnungen, insbesondere für Wechselrichteranordnungen, mit beispielsweise zwei, vier oder mehr Halbbrücken eine Überprüfung von Überstromschutzeinrichtungen vorgesehen werden.
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Die nachfolgend beschriebene Überprüfung der Überstromschutzeinrichtung S1-S6 kann hierbei von der Steuereinrichtung 3 gesteuert und durchgeführt werden. Zu Beginn einer Überprüfung einer Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 wird zunächst der Zwischenkreiskondensator 1 auf einen vorbestimmten Wert, insbesondere eine vorbestimmte elektrische Spannung aufgeladen. Alternativ kann auch eine Energiemenge für das Aufladen des Zwischenkreiskondensators 1 vorgegeben werden. Das Aufladen des Zwischenkreiskondensators 1 kann beispielsweise durch ein gezieltes kurzzeitiges Schließen des Trennschalters 4 erfolgen. Auf diese Weise kann elektrische Energie von einer externen Energiequelle, insbesondere der Batterie 30 in den Zwischenkreiskondensator 1 fließen. Während des Ladevorgangs des Zwischenkreiskondensators 1 sind die Schaltelemente M1 bis M6 geöffnet. Gegebenenfalls kann für das Aufladen des Zwischenkreiskondensators 1 auch der Trennschalter 4 einmal oder mehrfach kurzzeitig geschlossen werden, bis der Zwischenkreiskondensator 1 auf den vorbestimmten Wert aufgeladen ist. Die hierfür erforderlichen Ansteuersignale können beispielsweise von der Steuereinrichtung 3 bereitgestellt werden.
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Alternativ kann der Zwischenkreiskondensator 1 gegebenenfalls auch mittels eines Gleichspannungskonverters (hier nicht dargestellt) aus einem weiteren Energieversorgungsnetz aufgeladen werden. Beispielsweise kann bei einem geöffneten Trennschalter 4 auch elektrische Energie von einem Niedervolt-Bordnetz eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs übertragen werden, um den Zwischenkreiskondensator 1 auf einen vorbestimmten Wert, insbesondere eine vorbestimmte Spannung aufzuladen.
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Nachdem der Zwischenkreiskondensator 1 auf den vorbestimmten Wert, insbesondere die vorbestimmte elektrische Spannung, aufgeladen worden ist, werden die beiden Schaltelemente in einer Halbbrücke 11, 12 oder 13 geschlossen. Die Schaltelemente in den übrigen Halbbrücke 11, 12 und 13 bleiben hierbei geöffnet. Auf diese Weise wird über die geschlossenen Schaltelemente in einer Halbbrücke der aufgeladenen Zwischenkreiskondensator 1 kurzgeschlossen. Hierdurch wird sich in dem Strompfad mit den geschlossenen Schaltelementen sehr rasch ein hoher elektrischer Strom einstellen. Überschreitet der sich einstellende elektrische Strom einen vorgegebenen Schwellwert, so wird eine Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 in der jeweiligen Halbbrücke 11, 12 oder 13 ansprechen. Nach dem Ansprechen der Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 wird die Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 den entsprechenden Strompfad unterbrechen. Daraufhin wird der elektrische Strom in dem Strompfad absinken. Falls die zu überprüfende Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 dagegen nicht korrekt anspricht, so wird der elektrische Strom in dem entsprechenden Strompfad über eine längere Zeit Dauer entsprechend einer Entladekurve nur langsam abklingen. Folglich kann durch Auswerten der Höhe des elektrischen Stromes in dem entsprechenden Strompfad auf die Funktionsfähigkeit der zu überprüfenden Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 geschlossen werden. Überschreitet der elektrische Strom in dem Strompfad auch nach einer zu erwartenden Ansprechzeit für die Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 einen vorgegebenen Wert, so ist dies ein Anzeichen hierfür, dass die Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 nicht korrekt angesprochen hat und daher der Strompfad nicht unterbrochen wurde. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung 3, eine Fehlfunktion der zu überprüfenden Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 detektieren, wenn auch nach einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Schließen der Schaltelemente M1 und M2, M3 und M4 bzw. M5 und M6 in der jeweiligen Halbbrücke 11, 12 oder 13 der elektrische Strom in dem jeweiligen Pfad oberhalb einer vorgegebenen Schwelle liegt. Ist der elektrische Strom dagegen geringer, insbesondere nahezu null, so kann von einem korrekten Auslösen der jeweiligen Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 ausgegangen werden. Die vorbestimmte Zeitspanne zwischen dem Schließen der Schaltelemente M1 und M2, M3 und M4 bzw. M5 und M6 und dem Auswerten des elektrischen Stroms zur Detektion eines Fehlers in der jeweiligen Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 liegt in der Regel geringfügig über der zu erwartenden Ansprechzeit der Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6.
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Zur Erfassung des elektrischen Stroms welcher von der Steuereinrichtung 3 zur Bestimmung der Funktionsfähigkeit der Überstromschutzeinrichtungen S1 bis S6 herangezogen wird, kann beispielsweise ein Stromsensor 2 vorgesehen werden.
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Hierbei kann gegebenenfalls, wie hier dargestellt, ein gemeinsamer Stromsensor 2 für alle Halbbrücken 11, 12 und 13 vorgesehen sein. Darüber hinaus ist es auch möglich, in jeder Halbbrücke 11, 12 und 13 einen separaten Stromsensor vorzusehen. Weiterhin kann der elektrische Strom auch mittels beliebiger weiterer Sensoren oder Verfahren ermittelt und der Steuereinrichtung 3 bereitgestellt werden.
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Ist, wie in 1 dargestellt, für jedes Schaltelement M1 bis M6 eine separate Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 vorgesehen, so können auch die beiden Überstromschutzeinrichtungen S1 und S2, S3 und S4 bzw. S5 und S6 in einer Halbbrücke 11,12 oder 13 jeweils einzeln überprüft werden. Hierfür wird von der Steuereinrichtung 3 die jeweils nicht zu überprüfende Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 vor der Überprüfung deaktiviert, so dass jeweils nur eine einzige aktive Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 in der zu überprüfenden Halbbrücke 11, 12 oder 13 vorhanden ist. Zur Überprüfung beider Überstromschutzeinrichtungen S1 bis S6 in einer Halbbrücke 11,12 oder 13 kann zunächst die eine und dann in die andere Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 deaktiviert werden. Hierbei wird nach dem Überprüfen der ersten Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 zunächst der Zwischenkreiskondensator 1 erneut auf den vorbestimmten Wert aufgeladen, bevor die Überprüfung der anderen Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 erfolgt.
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Da der elektrische Strom während des Kurzzuschließen des Zwischenkreiskondensators 1 über die Schaltelemente M1 bis M6 einer Halbbrücke 11, 12 oder 13 aufgrund der begrenzten Energiemenge des Zwischenkreiskondensators 1 begrenzt ist, besteht für die Bauelemente der Wechselrichteranordnung keine Gefahr einer Überlastung. Insbesondere kann eine Beschädigung oder Zerstörung der Bauelemente aufgrund zu hoher elektrischer Ströme während des Überprüfens vermieden werden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung des Verlaufs des elektrischen Stroms während einer Überprüfung einer Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6. Dabei ist der Verlauf des elektrischen Stroms I_test während der erfindungsgemäßen Überprüfung als durchgezogene Linie dargestellt. Im Vergleich hierzu ist durch eine gestrichelte Linie der Verlauf des elektrischen Stroms I_konv dargestellt, wie er sich einstellen würde, wenn die Wechselrichteranordnung mit einer externen Energiequelle, insbesondere einer leistungsstarken Batterie 30 gekoppelt ist.
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Zum Zeitpunkt t0 werden die beiden Schaltelemente M1 und M2, M3 und M4 oder M5 und M6 einer der Halbbrücken 11, 12 oder 13 geschlossen. Daraufhin kommt es in dem entsprechenden Strompfad sehr rasch zu einem Anstieg des elektrischen Stroms. Zum Zeitpunkt t1 überschreitet der elektrische Strom hierbei einen Wert I_act, bei welchem die zu überprüfende Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 anspricht. Die Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 wird daraufhin nach Detektion eines elektrischen Stroms oberhalb der Ansprechschwelle auslösen und den jeweiligen zu schützenden Strompfad unterbrechen. Hierbei kommt es zwischen der Detektion eines elektrischen Stroms oberhalb der Ansprechschwelle und dem unterbrechen des Strompfads zu einer zeitlichen Verzögerung, so dass die Unterbrechung erster Zeitpunkt t3 erfolgt.
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Falls die Wechselrichteranordnung während dieser Überprüfung direkt mit einer leistungsstarken externen Energiequelle 30 gekoppelt wäre, so würde der elektrische Strom bis zum Unterbrechen des Strompfads zum Zeitpunkt t3 weiter ansteigen, wie diese durch den gestrichelten Stromverlauf I_konv gekennzeichnet ist.
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Ist dagegen die externe Energiequelle 30 von der Wechselrichteranordnung getrennt und lediglich der Zwischenkreiskondensator 1 auf einen vorbestimmten Wert aufgeladen, so wird hierdurch auch die zur Verfügung stehende Energiemenge begrenzt. Dies führt dazu, dass, wie durch die durchgezogene Linie dargestellt, elektrische Strom nur bis zu einem Maximalwert I_max zum Zeitpunkt t2 zu ansteigt und anschließend abfällt. Auf jeden Fall wird der elektrische Strom während der Überprüfung nicht so stark ansteigen, wie dies seiner Speisen durch eine externe Energiequelle 30 der Fall wäre.
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Löst die Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 korrekt aus, so wird zum Zeitpunkt t3 der Kurzschlussstrompfad unterbrochen und der elektrische Strom sinkt rapide ab. Löst die Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 dagegen nicht korrekt aus, so wird auch nach dem erwarteten Auslösezeitpunkt t3 der elektrische Strom selbst bei einer abgetrennten externen Energieversorgung 30 nur langsam abklingen. Daher kann durch Auswerten des elektrischen Stroms nach dem erwarteten Auslösezeitpunkt t3 auf die Funktionsfähigkeit der zu überprüfenden Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 geschlossen werden. Insbesondere liegt dann eine Fehlfunktion der zu überprüfenden Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 vor, wenn zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach dem erwarteten Auslösezeitpunkt t3 der elektrische Strom einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren 100 zum Überprüfen einer Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. Das Verfahren entspricht hierbei dem Ablauf des zuvor im Zusammenhang mit der Vorrichtung beschriebenen Vorgehens. Zunächst werden die Schaltelemente M1 bis M6 aller Halbbrücken 11, 12 und 13 geöffnet. In Schritt 110 wird ein elektrischer Energiespeicher, wie zum Beispiel der Zwischenkreiskondensator 1 eines Stromrichters, auf einen vorbestimmten Wert, insbesondere eine vorbestimmte Spannung oder eine vorbestimmte Energiemenge aufgeladen. In Schritt 120 werden nach dem Aufladen des Energiespeichers die Schaltelemente M1 bis M6 in einer der Halbbrücken 11,12 oder 13 geschlossen. Hierdurch wird zwischen den Anschlüssen des Energiespeichers ein Kurzschluss verursacht. In Schritt 130 wird eine Fehlfunktion der zu überprüfenden Überstromschutzeinrichtung S1 bis S6 detektiert, wenn auch nach einer vorgegebenen Zeitdauer nach dem Schließen der Schaltelemente M1 bis S6 in der zu überprüfenden Halbbrücke 11, 12 oder 13 der elektrische Strom oberhalb einer vorgegebenen Schwelle liegt.
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Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung das Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer Überstromschutzeinrichtung, insbesondere einer Überstromschutzeinrichtung für die Schaltelemente der Halbbrücken eines Wechselrichters. Hierzu wird vorgesehen, zur Überprüfung einen Zwischenkreiskondensator des Wechselrichters auf einen vorgegebenen Wert aufzuladen und während der Überprüfung den Wechselrichter von einer externen Energiequelle zu trennen. Hierdurch kann er die während der Überprüfung umgesetzte elektrische Energie begrenzt werden. Auf diese Weise kann eine Beschädigung der Bauelemente aufgrund von zu hohen elektrischen Strömen vermieden werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004037543 A1 [0002]
