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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung eines Zwischenkreiskondensators in einem elektrischen Stromrichter, einen elektrischen Stromrichter sowie ein Verfahren zur Überwachung eines Zwischenkreiskondensators in einem elektrischen Stromrichter.
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Stand der Technik
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Elektrische Antriebssysteme werden in zahlreichen Anwendungsgebieten eingesetzt, beispielsweise in ganz oder teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugen. Ein wesentlicher Bestandteil der elektrischen Antriebssysteme ist dabei die Leistungselektronik, welche eine Gleichspannung, beispielsweise von einer Batterie, in eine Wechselspannung für eine elektrische Maschine wandelt. Hierzu werden elektrische Stromrichter eingesetzt. Diese Stromrichter besitzen in der Regel am Gleichspannungseingang einen Kondensator, der als Zwischenkreiskondensator bezeichnet wird. Sinkt die Kapazität des Zwischenkreiskondensators, so kann es unter Umständen zu einer vorzeitigen Alterung der Batterie oder zu Zerstörungen von Fahrzeugkomponenten oder ähnlichem kommen.
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Die Druckschrift
DE 10 2013 211 567 A1 offenbart ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Zwischenkreises. Hierbei wird ein fester Strom eingestellt, mit dem der Zwischenkreis beaufschlagt wird. Weiterhin wird eine Spannung, die am Zwischenkreis anliegt, gemessen. Anschließend kann unter Verwendung der gemessenen Spannung und dem fest eingestellten Strom eine Kapazität des Zwischenkreises berechnet werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung offenbart eine Vorrichtung zur Überwachung eines Zwischenkreiskondensators mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einen elektrischen Stromrichter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 sowie ein Verfahren zur Überwachung eines Zwischenkreiskondensators mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
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Demgemäß ist vorgesehen:
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Eine Vorrichtung zur Überwachung eines Zwischenkreiskondensators in einem elektrischen Stromrichter mit einer Impedanz-Erfassungseinrichtung, einem Referenzwertspeicher und einer Analyseeinrichtung. Die Impedanzerfassungseinrichtung ist dazu ausgelegt, einen Verlauf einer Impedanz des Zwischenkreiskondensators über einen vorgegebenen Frequenzbereich zu ermitteln. Der Referenzwertspeicher ist dazu ausgelegt, Referenzwerte für den Verlauf der Impedanz des Zwischenkreiskondensators über den vorgegebenen Frequenzbereich bereitzustellen. Die Analyseeinrichtung ist dazu ausgelegt, einen Zustand des Zwischenkreiskondensators unter Verwendung einer Abweichung zwischen dem erfassten Verlauf der Impedanz und den Referenzwertspeicher bereitgestellten Referenzwerten des Zwischenkreiskondensators zu bestimmen. Insbesondere kann ein Fehler des Zwischenkreiskondensators detektiert werden, falls der erfasste Verlauf der Impedanz des Zwischenkreiskondensators von dem durch den Referenzwertspeicher bereitgestellten Referenzwerten um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert abweicht.
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Weiterhin ist vorgesehen:
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Ein elektrischer Stromrichter mit einem Zwischenkreiskondensator und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung des Zwischenkreiskondensators.
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Schließlich ist vorgesehen:
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Ein Verfahren zur Überwachung eines Zwischenkreiskondensators für einen elektrischen Stromrichter, mit den Schritten des Ermittelns eines Verlaufs einer Impedanz des Zwischenkreiskondensators über einen vorgegebenen Frequenzbereich, des Vergleichens des ermittelten Verlaufs der Impedanz des Zwischenkreiskondensators mit zuvor abgespeicherten Referenzwerten, und des Bestimmens eines Zustands des Zwischenkreiskondensators unter Verwendung einer Abweichung zwischen dem ermittelten Verlaufs der Impedanz des Zwischenkreiskondensators den zuvor abgespeicherten Referenzwerten. Insbesondere kann ein Fehler des Zwischenkreiskondensators detektiert werden, falls der erfasste Verlauf der Impedanz des Zwischenkreiskondensators von den Referenzwerten um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert abweicht.
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Vorteile der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass einem Zwischenkreiskondensator in einem elektrischen Stromrichter eine entscheidende Bedeutung zukommt. Sinkt die Kapazität eines Zwischenkreiskondensators, beispielsweise aufgrund von Alterungseffekten oder ähnlichem, so kann dies negative Einflüsse auf den Betrieb des elektrischen Stromrichters sowie auf weitere angeschlossene Komponenten, wie zum Beispiel eine Batterie, haben. Daher kommt der Überwachung der Kapazität eines Zwischenkreiskondensators eine entscheidende Bedeutung zu.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Idee zugrunde, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine zuverlässige und effiziente Überwachung für die Kapazität eines Zwischenkreiskondensators vorzusehen. Hierzu wird erfindungsgemäß vorgesehen, die Impedanz des Zwischenkreiskondensators über einen Frequenzbereich zu erfassen und mit zuvor ermittelten Referenzwerten zu vergleichen. Durch eine solche frequenzabhängige Überwachung der Zwischenkreis-Impedanz kann eine zuverlässige Aussage über den Zustand des Zwischenkreiskondensators, insbesondere über die Kapazität des Kondensators getroffen werden.
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Durch die Berücksichtigung einer frequenzabhängigen Impedanz des Zwischenkreiskondensators kann dabei eine sehr genaue Analyse des aktuellen Zustands des Zwischenkreiskondensators durchgeführt werden. Insbesondere können Veränderungen der Kapazität des Zwischenkreiskondensators, der Resonanzfrequenz oder aber auch beliebiger weiterer Eigenschaften des Zwischenkreiskondensators ausgewertet werden, um hieraus auf den Zustand des Zwischenkreiskondensators zu schließen. Hierdurch ist es möglich, Veränderungen des Zustands bzw. Veränderungen in den Eigenschaften des Zwischenkreiskondensators möglichst frühzeitig zu erkennen und daraufhin gegebenenfalls Gegenmaßnahmen einzuleiten. Insbesondere kann der Zustand des Kondensators, der auf diese Weise erfasst und überwacht werden kann, die Kapazität des Kondensators oder weitere physikalische Parameter des Kondensators umfassen.
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Durch eine kontinuierliche Überwachung des Zwischenkreiskondensators ist es dabei möglich, den elektrischen Stromrichter möglichst präzise auf die aktuellen Werte des Zwischenkreiskondensators einzustellen und somit den Stromrichter nahe an einem optimalen Betriebsbereich einzusetzen. Insbesondere können frühzeitig Gegenmaßnahmen zur Verhinderung einer vorschnellen Alterung bzw. einer thermischen Zerstörung des Kondensators eingeleitet werden. Ferner können durch die Überwachung des Zwischenkreiskondensators während des Betriebs auch eventuell erforderliche Sicherheitszuschläge reduziert werden, so dass kleinere und auch kostengünstigere Zwischenkreiskondensatoren eingesetzt werden können. Darüber hinaus können durch die Überwachung des Zwischenkreiskondensators auch mögliche Fehler frühzeitig detektiert werden, so dass durch das Einleiten von Gegenmaßnahmen oder gegebenenfalls eine frühzeitige Abschaltung auch Beschädigungen von weiteren Komponenten, insbesondere beispielsweise eine frühzeitige Alterung einer angeschlossenen Batterie oder ähnliches vermieden werden können.
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In einer möglichen Ausführungsform ist die Impedanzerfassungseinrichtung dazu ausgelegt, eine elektrische Spannung über den Zwischenkreiskondensator und einen elektrischen Strom durch den Zwischenkreiskondensator zu ermitteln. Unter Verwendung der ermittelten Spannung und des ermittelten elektrischen Stroms kann daraufhin die Impedanz des Zwischenkreiskondensators durch die Impedanzerfassungseinrichtung berechnet werden. Beispielsweise können hierzu Strom und Spannung jeweils mittels geeigneter Messeinrichtungen bzw. Sensoren erfasst werden und daraufhin die Impedanz des Zwischenkreiskondensators basierend auf den messtechnisch erfassten Werten bestimmt werden. Die frequenzabhängige Berechnung der Impedanz der Zwischenkreiskapazität kann dabei durch die Ermittlung der Frequenzspektren der Spannung und des Stroms berechnet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Impedanz-Erfassungseinrichtung den elektrischen Strom durch den Zwischenkreiskondensator unter Verwendung von Betriebsparametern des Stromrichters berechnen. Hierdurch kann gegebenenfalls eine messtechnische Erfassung des elektrischen Stroms vermieden werden, wodurch die Kosten und die Komplexität weiter gesenkt werden können. Beispielsweise kann der durch den Zwischenkreiskondensator einfließende Strom basierend auf einer Einstellung des Stromrichters sowie gegebenenfalls auch aus den Ausgangsgrößen des Stromrichters berechnet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Analyseeinrichtung dazu ausgelegt, eine Resonanzfrequenz des Zwischenkreiskondensators zu ermitteln. Die Resonanzfrequenz kann insbesondere aus dem ermittelten frequenzabhängigen Verlauf der Impedanz ermittelt werden. Daraufhin kann die Analyseeinrichtung einen möglichen Fehler des Zwischenkreiskondensators unter Verwendung der ermittelten Resonanzfrequenz des Zwischenkreiskondensators detektieren. Insbesondere kann die Analyseeinrichtung einen Fehler detektieren, falls die ermittelte Resonanzfrequenz des Zwischenkreiskondensators von einem Referenzwert für die Resonanzfrequenz abweicht. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Wert der Impedanz bei einer Resonanzfrequenz mit einem Referenzwert verglichen werden, um einen möglichen Fehler zu detektieren. Als Resonanzfrequenz kann dabei insbesondere eine Frequenz betrachtet werden, bei der die Impedanz des Zwischenkreiskondensators minimal ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Analyseeinrichtung dazu ausgelegt, die von der Impedanzerfassungseinrichtung ermittelten Werte der Impedanz in dem Referenzwertspeicher abzuspeichern. In diesem Fall kann der Zustand des Zwischenkreiskondensators unter Verwendung dieser in dem Referenzwertspeicher abgespeicherten Impedanzwerte ermittelt werden. Insbesondere kann ein Fehler des Zwischenkreiskondensators detektiert werden, wenn eine aktuell ermittelte Impedanz von einer zuvor ermittelten Werten abweicht. Durch den Vergleich einer aktuellen Impedanz mit zuvor erfassten und aufgezeichneten Werten der Impedanz des Zwischenkreiskondensators kann eine fortschreitende Veränderung der Impedanz des Zwischenkreiskondensators überwacht werden. Insbesondere können zeitliche Verläufe der Impedanzänderung detektiert und ausgewertet werden, um hieraus auf eine Veränderung und einen möglichen Fehler des Zwischenkreiskondensators zu schließen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Analyseeinrichtung einen Fehler des Zwischenkreiskondensators detektieren, wenn ein Gradient der Abweichung zwischen einer aktuell ermittelten Impedanz und einer zuvor ermittelten Impedanz einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Für die Analyse eines Gradienten kann beispielsweise eine Veränderung eines zeitlichen Verlaufs der Impedanz des Zwischenkreiskondensators ermittelt werden. Beispielsweise kann eine gewöhnliche Alterung des Zwischenkreiskondensators eine relativ geringe kontinuierliche Abnahme der Kapazität des Zwischenkreiskondensators verursachen. Darüber hinausgehende zusätzliche Veränderungen, insbesondere ein signifikant größerer Abfall der Kapazität des Zwischenkreiskondensators, können jedoch ein Indiz für einen möglichen Fehler oder einen sich anberaumenden Ausfall des Zwischenkreiskondensators sein.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Impedanz-Erfassungseinrichtung dazu ausgelegt sein, die Impedanz in Abhängigkeit von mindestens einem weiteren Betriebsparameter des Stromrichters zu erfassen. Weitere Betriebsparameter des Stromrichters können beispielsweise eine Temperatur, insbesondere eine Temperatur an dem Zwischenkreiskondensator oder gegebenenfalls auch an weiteren Positionen des Stromrichters, oder auch ein elektrischer Strom, eine Eingangs- oder Ausgangsspannung oder beliebige weitere Parameter des Stromrichters umfassen. Die Analyseeinrichtung kann dabei dazu ausgelegt sein, einen Fehler des Zwischenkreiskondensators unter Verwendung des mindestens einen weiteren Betriebsparameters zu detektieren. Durch die Berücksichtigung weiterer Betriebsparameter können insbesondere mögliche Veränderungen in der Impedanz des Zwischenkreiskondensators aufgrund weiterer Einflüsse mit berücksichtigt und gegebenenfalls auch kompensiert werden.
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In einer möglichen Ausführungsform des elektrischen Stromrichters mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung des Zwischenkreiskondensators kann ein Betriebsparameter des Stromrichters in Abhängigkeit der ermittelten Impedanz des Zwischenkreiskondensators und/oder eines detektierten Fehlers in dem Zwischenkreiskondensator angepasst werden. Beispielsweise kann bei einer Veränderung der Impedanz des Zwischenkreiskondensators eine mögliche Ausgangsleistung des Stromrichters angepasst werden. Gegebenenfalls kann auch eine Kühlleistung einer Kühleinrichtung in Abhängigkeit der detektierten Impedanz des Zwischenkreiskondensators variiert werden. Darüber hinaus sind auch beliebige andere Modifikationen von Betriebsparametern in Abhängigkeit der Zwischenkreiskapazität möglich.
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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 den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung eines Prinzipschaltbilds eines elektrischen Stromrichters mit einer Vorrichtung zur Überwachung des Zwischenkreiskondensators gemäß einer Ausführungsform.
- 2: eine schematische Darstellung eines Ersatzschaltbilds eines Zwischenkreiskondensators;
- 3: eine schematische Darstellung eines frequenzabhängigen Verlaufs der Impedanz eines Zwischenkreiskondensators; und
- 4: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zur Überwachung eines Zwischenkreiskondensators gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Prinzipschaltbilds eines elektrischen Stromrichters 2 mit einer Vorrichtung 1 zur Überwachung eines Zwischenkreiskondensators 20 in dem elektrischen Stromrichter 2. Der elektrische Stromrichter 2 kann von einer Spannungsquelle, insbesondere einer Gleichspannungsquelle 3, wie zum Beispiel einer Batterie, gespeist werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Stromrichter 2 um einen Stromrichter zur Ansteuerung einer elektrischen Maschine für ein elektrisches Antriebssystem handeln. Bei dem elektrischen Stromrichter 2 kann es sich beispielsweise um einen Wechselrichter handeln, welcher eine Eingangsgleichspannung in eine ein- oder mehrphasige Wechselspannung konvertiert. Grundsätzlich sind jedoch aber auch Gleichspannungswandler möglich, die eine Eingangsgleichspannung in eine Ausgangsgleichspannung konvertieren.
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Die Vorrichtung 1 zur Überwachung des Zwischenkreiskondensators 20 umfasst eine Impedanz-Erfassungseinrichtung 11, einen Referenzwertspeicher 12 und eine Analyseeinrichtung 13.
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Die Ermittlung der Impedanz des Zwischenkreiskondensators 20 des Stromrichters 2 kann beispielsweise auf bekannte Weise aus den Werten der elektrischen Spannung über den Zwischenkreiskondensator 20 und dem elektrischen Strom durch den Zwischenkreiskondensator 20 berechnet werden. Beispielsweise kann die elektrische Spannung über den Zwischenkreiskondensator 20 mittels eines geeigneten Spannungssensors 21 erfasst werden. Ferner kann der elektrische Strom durch den Zwischenkreiskondensator 20 mittels eines Stromsensors 22 erfasst werden. Alternativ ist es auch möglich, den elektrischen Strom durch den Zwischenkreiskondensator 20 aus weiteren Betriebsparametern des elektrischen Stromrichters 2 zu berechnen. Zum Beispiel können hierzu neben den messtechnisch erfassten Parametern des Stromrichters 2 auch Steuerparameter und/oder Sollwertvorgaben mit berücksichtigt werden. Zur Berechnung einer frequenzabhängigen Impedanz Z(f) des Zwischenkreiskondensators 20 kann beispielsweise ein Spannungsspektrum V(f) und ein Stromspektrum I(f) über den zu ermittelnden Frequenzbereich ermittelt werden. Aufgrund der üblicherweise vorhandenen Taktung während des Betriebs des Stromrichters 2 kann dieses Frequenzspektrum in der Regel während eines normalen operationellen Betriebs des Stromrichters 2 ohne weitere Maßnahmen erfasst werden. Darüber hinaus ist es selbstverständlich auch möglich, zur Ermittlung einer frequenzabhängigen Impedanz Z(f) den Stromrichter 2 gezielt anzusteuern, um das Spannungs- und Stromspektrum über den gewünschten Frequenzbereich zu ermitteln. Gegebenenfalls kann hierzu zu vorgegebenen Zeitpunkten, beispielsweise periodisch oder zu bestimmten Betriebszuständen, eine gezielte Ansteuerung des Stromrichters 2 erfolgen.
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Nachdem eine Impedanz Z(f) des Zwischenkreiskondensators 20 des Stromrichters 2 über einen vorgegebenen Frequenzbereich ermittelt worden ist, kann diese Impedanz Z(f) mit einer Referenz-Impedanz verglichen werden. Hierzu können beispielsweise ein oder gegebenenfalls auch mehrere frequenzabhängige Verläufe für die Impedanz der Zwischenkreiskapazität 20 in dem Referenzwertspeicher 12 abgespeichert werden. Beispielsweise können hierzu ein oder mehrere frequenzabhängige Verläufe für die Impedanz des Zwischenkreiskondensators 20 fest in dem Referenzwertspeicher 12 abgespeichert werden. Beispielsweise ist es auch möglich, dass bei Inbetriebnahme des Stromrichters 2 zunächst ein initialer Verlauf der Impedanz der Zwischenkreiskapazität 20 über die Frequenz erfasst wird und dieser initiale Verlauf der Impedanz in dem Referenzwertspeicher 12 abgespeichert wird.
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Darüber hinaus ist es auch möglich, dass während des Betriebs des Stromrichters 2 regelmäßig, beispielsweise periodisch, frequenzabhängige Verläufe der Impedanz des Zwischenkreiskondensators 20 erfasst und in dem Referenzwertspeicher 12 abgespeichert werden, die daraufhin für eine spätere Auswertung zur Verfügung stehen.
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Die in dem Referenzwertspeicher 12 abgespeicherten Referenzwerte können mit einem aktuell ermittelten Verlauf der Impedanz der Zwischenkreiskapazität 20 verglichen werden. Wird dabei eine signifikante Abweichung zwischen dem aktuellen Verlauf der Impedanz des Zwischenkreiskondensators 20 und einem Referenzverlauf detektiert, so kann dies ein Hinweis auf einen möglichen Kapazitätsverlust oder einen möglichen Fehler des Zwischenkreiskondensators 20 sein. Beispielsweise kann hierzu detektiert werden, ob der frequenzabhängige Verlauf der Impedanz Z(f) des Zwischenkreiskondensators 20, welcher aktuell ermittelt worden ist, von einem Referenzverlauf an mindestens einer Frequenz um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert abweicht. Alternativ ist es auch möglich, einen Durchschnittswert der Abweichung über den gesamten Frequenzverlauf oder jeweils für vorgegebene Frequenzintervalle zu ermitteln und für diese Durchschnittswerte jeweils eine Abweichung zu Durchschnittswert von korrespondierenden Referenzwerten zu bestimmen.
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Ferner ist es auch möglich, den Verlauf der Impedanz über den ermittelten Frequenzbereich zu analysieren und hieraus eine Resonanzfrequenz der Zwischenkreiskapazität 20 zu bestimmen. Beispielsweise kann als Resonanzfrequenz die Frequenz mit dem geringsten Betrag ermittelt werden. Basierend auf der Resonanzfrequenz kann daraufhin beispielsweise auch die Impedanz an der Stelle der Resonanzfrequenz für den aktuell ermittelten Verlauf der Impedanz mit dem Wert der Impedanz des Referenzverlaufes verglichen werden. Auch in diesem Fall kann beim Überschreiten einer Differenz um mehr als einen Schwellwert auf einen möglichen Fehler geschlossen werden. Ferner kann beispielsweise auch eine Verschiebung der Resonanzfrequenz im Vergleich zu den Referenzwerten einen möglichen Fehler oder eine Alterung des Zwischenkreiskondensators 20 hinweisen.
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2 zeigt ein Prinzipschaltbild für ein Ersatzschaltbild einer Zwischenkreiskapazität
20. Wie in diesem Ersatzschaltbild zu erkennen ist, kann ein realer Kondensator als eine Serienschaltung aus einem Ohm'schen Widerstand R, einer Induktivität L und einer Kapazität C betrachtet werden. Hierdurch ergibt sich ein frequenzabhängiger Wert für die Impedanz Z(f) mit co = 2·π·f
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Entsprechend gibt sich für die frequenzabhängigen Werte der Impedanz Z(ω) des Zwischenkreiskondensators 20 ein Verlauf, wie er beispielsweise schematisch in 3 dargestellt ist. Hierbei kennzeichnet f_Res die Resonanzfrequenz des Zwischenkreiskondensators 20.
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Durch die Überwachung und Kontrolle der Impedanz des Zwischenkreiskondensators 20 kann auf eine mögliche Alterung des Zwischenkreiskondensators 20 und gegebenenfalls auch auf einen sich anberaumenden Fehler sowie ein sich anberaumendes Totalversagen des Zwischenkreiskondensators 20 geschlossen werden. Daher kann durch eine regelmäßige, insbesondere kontinuierliche Überwachung der Impedanz des Zwischenkreiskondensators 20 und insbesondere einer Analyse der Abweichung der aktuellen Impedanz werde von Referenzwerten, eine Betriebsstrategie des Stromrichters 2 entsprechend der ermittelten Impedanz des Zwischenkreiskondensators 20 angepasst werden. Beispielsweise kann eine Leistungsreduzierung des Stromrichters 2 bei möglichen Auffälligkeiten des Zwischenkreiskondensators 20, insbesondere bei einer absinkenden Kapazität des Zwischenkreiskondensators 20 vorgesehen werden. Ferner kann beispielsweise auch die maximal zulässige Betriebstemperatur eines Stromrichters 2 in Abhängigkeit der ermittelten Impedanz des Zwischenkreiskondensators 20 angepasst werden. So kann beispielsweise mit sinkender Kapazität des Zwischenkreiskondensators 20 die maximal zulässige Betriebstemperatur und somit auch die maximal auftretende Temperatur an dem Zwischenkreiskondensator 20 abgesenkt werden. Ferner können auch beliebige weitere Betriebsparameter, wie beispielsweise eine Ansteuerfrequenz, Taktrate oder ähnliches, in Abhängigkeit der ermittelten Impedanz des Zwischenkreiskondensators und/oder einer Abweichung zwischen der aktuellen Impedanz des Zwischenkreiskondensators von zuvor ermittelten Referenzwerten angepasst werden.
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Insbesondere ist es auch möglich, die jeweils ermittelten Verläufe für die Impedanzwerte des Zwischenkreiskondensators 20 in dem Referenzwertspeicher 12 abzuspeichern und daraufhin einen zeitlichen Verlauf der Impedanzwerte auszuwerten. So kann beispielsweise ein allmählicher kontinuierlicher Abfall der Impedanz auf eine gewöhnliche Alterung hinweisen. Wird darüber hinaus eine signifikante Änderung in dem zeitlichen Verlauf der Impedanzänderung detektiert, mit anderen Worten steigt der Gradient der Impedanzänderung signifikant an, so kann dies einen Hinweis auf einen möglichen Fehler für den Zwischenkreiskondensator 20 sein.
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Die Abweichung der Impedanz des Zwischenkreiskondensators 20 von Referenzwerten sowie die zeitliche Veränderung der Impedanzwerte, insbesondere des Verlaufs der Impedanz über den vorgegebenen Frequenzbereich kann beispielsweise zur Anpassung der Betriebsstrategie des Stromrichters 2 sowie auch für weitere Maßnahmen herangezogen werden. Beispielsweise kann einem Benutzer somit frühzeitig ein Hinweis auf einen möglichen gefährlichen Betriebszustand aufgrund eines Absinkens der Kapazität des Zwischenkreiskondensators 20 gegeben werden. Somit bleibt dem Benutzer ausreichend Zeit, um entsprechende Gegenmaßnahmen, wie beispielsweise eine Reparatur oder einen Austausch des Zwischenkreiskondensators 20 einzuleiten. Darüber hinaus können die Informationen über die Veränderung der Impedanz des Zwischenkreiskondensators 20 und die Abweichungen von vorgegebenen Referenzwerten auch protokolliert und automatisch weiterverarbeitet werden. So kann die Information beispielsweise in einem Fehlerspeicher abgelegt werden, der regelmäßig, beispielsweise zu Wartungsarbeiten oder Inspektionen ausgelesen werden kann. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige weitere Maßnahmen zur Verhinderung von gefährlichen Betriebszuständen möglich.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren zur Überwachung eines Zwischenkreiskondensators 20 für einen elektrischen Stromrichter 2 zugrunde liegt. In Schritt S1 wird ein Verlauf einer Impedanz des Zwischenkreiskondensators 20 über einen vorgegebenen Frequenzbereich ermittelt. In Schritt S2 wird der ermittelte Verlauf der Impedanz des Zwischenkreiskondensators 20 mit einem zuvor abgespeicherten Verlauf von Referenzwert verglichen. In Schritt S3 wird ein möglicher Fehler des Zwischenkreiskondensators 20 detektiert, falls der erfasste Verlauf der Impedanz des Zwischenkreiskondensators von den Referenzwerten um mehr als einen vorgegebenen Schwellwert abweicht.
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Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung die Überwachung eines Zwischenkreiskondensators in einem elektrischen Stromrichter. Hierzu wird die Impedanz des Zwischenkreiskondensators über einen vorgegebenen Frequenzbereich ermittelt und mit einem vorgegebenen Referenzwert verglichen. Als Referenzwert kann beispielsweise die frequenzabhängige Impedanz bei der Inbetriebnahme des Stromrichters herangezogen werden. Ferner ist auch ein Vergleich mit weiteren frequenzabhängigen Impedanzverläufen möglich, die während des Betriebs des Stromrichters erfasst worden sind. Wird zwischen dem aktuellen frequenzabhängigen Impedanzverlauf und einem Referenzverlauf ein signifikanter Unterschied detektiert, so kann hieraus auf einen möglichen Fehler des Zwischenkreiskondensators geschlossen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013211567 A1 [0003]
