DE102019125296A1 - METHOD OF DETECTING A SHORT CIRCUIT OF A DC LOAD AND RECTIFIER WITH SUCH A METHOD - Google Patents

METHOD OF DETECTING A SHORT CIRCUIT OF A DC LOAD AND RECTIFIER WITH SUCH A METHOD Download PDF

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Abstract

Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Detektieren eines Kurzschlusses (33) einer DC-Last (30), die über einen einen AC/DC-Wandler (10) umfassenden Gleichrichter (1) mit einem AC-Netz (20) verbindbar ist. Das Verfahren umfasst die Schritte:- Einstellen einer Quellspannung an einer Ausgangskapazität (4) des Gleichrichters (1) über einen dem AC-Netz (20) entnommenen gleichgerichteten Leistungsfluss,- Verbinden der zuvor auf die Quellspannung eingestellten Ausgangskapazität (4) des Gleichrichters (1) mit dem Eingang (32) der DC-Last (30), wobei ein weiterer Leistungsfluss aus dem AC-Netz (20) in den Gleichrichter (1) und ein damit verbundenes Wiederaufladen der Ausgangskapazität (4) unterdrückt wird,- Detektion einer an einem Eingang (32) der DC-Last (30) anliegenden Spannung U und/oder eines über den Eingang (32) der DC-Last (30) fließenden Stromes I,- Signalisieren eines Kurzschlusses (33), wenn die detektierte Spannung U, ein Zeitverlauf der detektierten Spannung U, der detektierte Strom I, ein Zeitverlauf des detektierten Stroms I, eine Kombination der detektierten Spannung U und des detektierten Stroms I und/oder eine Kombination der Zeitverläufe der detektierten Spannung U und des detektierten Stroms I zumindest ein vorgegebenes Kriterium erfüllen. Die Anmeldung betrifft ebenfalls einen zur Durchführung des Verfahrens ausgelegten Gleichrichter (1).The application relates to a method for detecting a short circuit (33) of a DC load (30), which can be connected to an AC network (20) via a rectifier (1) comprising an AC / DC converter (10). The method comprises the following steps: - setting a source voltage at an output capacitance (4) of the rectifier (1) via a rectified power flow taken from the AC network (20), - connecting the output capacitance (4) of the rectifier (1) previously set to the source voltage ) to the input (32) of the DC load (30), further power flow from the AC network (20) into the rectifier (1) and an associated recharging of the output capacitance (4) being suppressed, - detection of an an input (32) of the DC load (30) applied voltage U and / or a current I flowing through the input (32) of the DC load (30) - signaling of a short circuit (33) when the detected voltage U, a time profile of the detected voltage U, the detected current I, a time profile of the detected current I, a combination of the detected voltage U and the detected current I and / or a combination of the time profiles of the detected voltage U and the de Tektierten current I meet at least one predetermined criterion. The application also relates to a rectifier (1) designed to carry out the method.

Description

Technisches Gebiet der ErfindungTechnical field of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren eines Kurzschlusses einer DC-Last, die über einen Gleichrichter an ein Wechselspannungs (AC) - Netz angeschlossen wird. Die Erfindung betrifft zusätzlich einen Gleichrichter, der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt und eingerichtet ist. Bei der DC-Last kann es sich beispielsweise um einen Elektrolyseur oder eine aufladbare Batterie handeln.The invention relates to a method for detecting a short circuit in a DC load that is connected to an alternating voltage (AC) network via a rectifier. The invention additionally relates to a rectifier which is designed and set up to carry out the method according to the invention. The DC load can be, for example, an electrolyzer or a rechargeable battery.

Stand der TechnikState of the art

Bei dem sogenannten Power-to-Gas Verfahren wird elektrische Energie in einen gasförmigen Energieträger, beispielsweise Wasserstoff, umgewandelt. Hierzu wird ein Elektrolyseur über einen Gleichrichter an ein Wechselspannungs (AC) - Netz angeschlossen. In dem als DC-Last operierenden Elektrolyseur erfolgt eine über einen Leistungsfluss aus dem AC-Netz getriebene Elektrolyse von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Dabei wird eine Reaktionsgeschwindigkeit der Elektrolyse über den Leistungsfluss durch den Gleichrichter gesteuert. Der Wasserstoff kann in einen anderen gasförmigen Energieträger (beispielsweise Methan) weiterverarbeitet oder auch direkt gespeichert werden. Der gespeicherte Wasserstoff kann zur Energieerzeugung, beispielsweise in einer Brennstoffzelle, oder auch als Ausgangsprodukt in der chemischen Industrie Verwendung finden.In the so-called power-to-gas process, electrical energy is converted into a gaseous energy carrier, for example hydrogen. For this purpose, an electrolyser is connected to an alternating voltage (AC) network via a rectifier. In the electrolyser, which operates as a DC load, the electrolysis of water into hydrogen and oxygen takes place via a power flow from the AC network. A reaction speed of the electrolysis is controlled via the power flow through the rectifier. The hydrogen can be processed into another gaseous energy carrier (e.g. methane) or stored directly. The stored hydrogen can be used to generate energy, for example in a fuel cell, or as a starting product in the chemical industry.

Bei derzeit üblichen Elektrolyseuren werden Leistungen von einigen MW bis ca. 10 MW umgesetzt. Dabei liegt ihr Arbeitsbereich im Strom-Spannungs-Diagramm zwischen 0,1 kA und 4 kA bzw. zwischen 0,3 und 1,5 kV. Aus Sicherheitsgründen ist vor Betriebsstart des Elektrolyseurs ein Kurzschlusstest an dessen Eingang erforderlich. Dabei erfolgt der Kurzschlusstest herkömmlicherweise über Vorladewiderstände, die sowohl an einem AC-Eingang, als auch an einem DC Ausgang des Gleichrichters vorgesehen sind. Die Vorladewiderstände haben die Aufgabe, einen Leistungsfluss aus dem AC-Netz, insbesondere im Falle eines lastseitigen Kurzschlusses zu begrenzen und so eine Beschädigung von Komponenten des als DC-Last operierenden Elektrolyseurs und/oder des Gleichrichters zu verhindern. Die Vorladewiderstände müssen zumindest kurzzeitig einen relativ hohen Leistungsfluss tolerieren können. Auch aus diesem Grund sind derartige Vorladewiderstände relativ teuer. In einem normalen Betrieb des Elektrolyseurs sind sie hingegen nicht erforderlich, sondern werden vielmehr niederimpedant überbrückt. Es ist daher wünschenswert, soweit möglich auf derartige Vorladewiderstände zu verzichten.In the case of electrolysers that are currently in use, outputs of a few MW to approx. 10 MW are implemented. Their working range in the current-voltage diagram is between 0.1 kA and 4 kA or between 0.3 and 1.5 kV. For safety reasons, a short-circuit test at the input of the electrolyser is required before starting operation. The short-circuit test is conventionally carried out using precharge resistors, which are provided both at an AC input and at a DC output of the rectifier. The precharging resistors have the task of limiting the flow of power from the AC network, in particular in the event of a load-side short circuit, and thus preventing damage to components of the electrolyzer operating as a DC load and / or the rectifier. The precharge resistors must be able to tolerate a relatively high power flow, at least for a short time. For this reason, too, such precharge resistors are relatively expensive. In normal operation of the electrolyzer, however, they are not required, but rather are bridged with low impedance. It is therefore desirable to dispense with such precharge resistors as far as possible.

Die Schrift US 6339526 B1 offenbart ein Batterie-Backup-System, das über eine Niederspannungs-Trennschaltung mit einer Last verbunden ist. Die Niederspannungs-Trennschaltung umfasst einen zwischen einem Eingang und einem Ausgang der Niederspannungs-Trennschaltung geschalteten Niederspannungswächter, sowie einen von dem Niederspannungswächter gesteuerten Trennschalter, der ausgelegt ist, den Eingang mit dem Ausgang zu verbinden. Die Niederspannungs-Trennschaltung umfasst weiterhin einen Kurzschlussschutzschaltung, die ausgelegt ist, einen Kurzschluss der Last zu bestimmen und in Abhängigkeit eines bestimmten Kurzschlusses zusammen mit dem Niederspannungswächter das Schließen des Trennschalters zu verhindern.The font US 6339526 B1 discloses a battery backup system connected to a load through a low voltage disconnect circuit. The low-voltage isolating circuit comprises a low-voltage monitor connected between an input and an output of the low-voltage isolating circuit, as well as an isolating switch controlled by the low-voltage monitor, which is designed to connect the input to the output. The low-voltage isolating circuit furthermore comprises a short-circuit protection circuit which is designed to determine a short circuit in the load and, together with the low-voltage monitor, to prevent the isolating switch from closing as a function of a specific short circuit.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Detektieren eines Kurzschlusses an einem Eingang einer DC-Last anzugeben, die über einen Gleichrichter, insbesondere einen aktiv steuerbaren Gleichrichter mit einem AC-Netz verbindbar ist. Dabei soll eine Beschädigung von Komponenten der DC-Last und/oder des Gleichrichters, insbesondere im Fall eines tatsächlich vorliegenden Kurzschlusses der DC-Last, möglichst ausgeschlossen sein. Das Verfahren soll möglichst kostengünstig durchführbar sein. Es ist zudem Aufgabe der Erfindung, einen für das Verfahren geeigneten Gleichrichter aufzuzeigen. Konkret soll auch der für das Verfahren notwendige Gleichrichter möglichst kostengünstig sein, und insbesondere mit möglichst wenig vorzuhaltenden Vorladewiderständen ausgelegt sein.The invention is based on the object of specifying a method for detecting a short circuit at an input of a DC load which can be connected to an AC network via a rectifier, in particular an actively controllable rectifier. Damage to components of the DC load and / or the rectifier, in particular in the event of an actual short circuit in the DC load, should be excluded as far as possible. The method should be able to be carried out as inexpensively as possible. It is also an object of the invention to provide a rectifier suitable for the method. Specifically, the rectifier required for the method should also be as inexpensive as possible and, in particular, be designed with as few precharge resistors as possible.

Lösungsolution

Die Aufgabe, ein Verfahren zum Detektieren eines Kurzschlusses am Eingang einer über einen Gleichrichter mit einem AC-Netz verbindbaren DC Last aufzuzeigen, wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 11 wiedergegeben. Die Aufgabe, einen zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Gleichrichter aufzuzeigen, wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Gleichrichters sind in den Ansprüchen 13 bis 16 wiedergegeben.The object of providing a method for detecting a short circuit at the input of a DC load that can be connected to an AC network via a rectifier is achieved according to the invention with a method having the features of independent claim 1. Advantageous embodiments of the method are set out in the claims 2 to 11 reproduced. The object of indicating a rectifier suitable for carrying out the method is achieved according to the invention with the features of independent claim 12. Advantageous embodiments of the rectifier are set out in the claims 13th to 16 reproduced.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient dem Detektieren eines Kurzschlusses einer DC-Last, die über einen einen AC/DC-Wandler umfassenden Gleichrichter mit einem AC-Netz verbindbar ist. Das Verfahren umfasst die Schritte:

  • - Einstellen einer Quellspannung an einer Ausgangskapazität des Gleichrichters über einen dem AC-Netz entnommenen gleichgerichteten Leistungsfluss,
  • - Verbinden der zuvor auf die Quellspannung eingestellten Ausgangskapazität des Gleichrichters mit dem Eingang der DC-Last, wobei ein weiterer Leistungsfluss aus dem AC-Netz in den Gleichrichter und ein damit verbundenes Wiederaufladen der Ausgangskapazität unterdrückt wird,
  • - Detektion einer an einem Eingang der DC-Last anliegenden Spannung U und/oder eines über den Eingang der DC-Last fließenden Stromes I, und
  • - Signalisieren eines Kurzschlusses der DC-Last, wenn die detektierte Spannung U, ein Zeitverlauf der detektierten Spannung U, der detektierte Strom I, ein Zeitverlauf des detektierten Stroms I, eine Kombination der detektierten Spannung U und des detektierten Stroms I, und/oder eine Kombination der Zeitverläufe der detektierten Spannung U und des detektierten Stroms I zumindest ein vorgegebenes Kriterium erfüllen.
A method according to the invention is used to detect a short circuit in a DC load which can be connected to an AC network via a rectifier comprising an AC / DC converter. The procedure consists of the following steps:
  • - Setting a source voltage at an output capacitance of the rectifier via a rectified power flow taken from the AC network,
  • - Connect the output capacitance of the rectifier, which was previously set to the source voltage, to the input of the DC load, further power flow from the AC network into the rectifier and an associated recharging of the output capacitance being suppressed,
  • - Detection of a voltage present at an input of the DC load U and / or a current flowing through the input of the DC load I. , and
  • - Signaling of a short circuit of the DC load when the detected voltage U , a time course of the detected voltage U , the detected current I. , a time course of the detected current I. , a combination of the detected voltage U and the detected current I. , and / or a combination of the time courses of the detected voltage U and the detected current I. meet at least one predetermined criterion.

Das Verfahren nutzt den Effekt, dass beim und während des Verbindens der Ausgangskapazität mit dem Eingang der DC-Last ein direkter (im Sinne von durchgängig erfolgender) Leistungsfluss aus dem AC-Netz über den Gleichrichter in die DC-Last unterdrückt wird. Vielmehr erfolgt die Entnahme eines Leistungsflusses aus dem AC-Netz in den Gleichrichter einerseits und die Abgabe eines Leistungsflusses von dem Gleichrichter in die DC-Last andererseits nicht zeitgleich, sondern zeitversetzt zueinander. Konkret wird bei dem Einstellen der Quellspannung an der Ausgangskapazität der Gleichrichter über eine AC-Trenneinheit mit dem AC-Netz verbunden. Durch die Verbindung erfolgt ein Leistungsfluss aus dem AC-Netz in den Gleichrichter, wobei jedoch eine gleichzeitig erfolgende Abgabe eines Leistungsflusses von dem Gleichrichter in die DC-Last unterdrückt wird. Stattdessen wird die aus dem AC-Netz entnommene Energie zunächst in dem Gleichrichter zwischengespeichert und erst zeitversetzt, insbesondere später an die DC-Last weitergeleitet.The method uses the effect that when and during the connection of the output capacitance to the input of the DC load, a direct (in the sense of continuous) power flow from the AC network via the rectifier into the DC load is suppressed. Rather, the removal of a power flow from the AC network into the rectifier, on the one hand, and the output of a power flow from the rectifier into the DC load, on the other hand, do not take place at the same time, but rather offset in time to one another. Specifically, when the source voltage is set at the output capacitance, the rectifier is connected to the AC grid via an AC disconnection unit. The connection results in a power flow from the AC network into the rectifier, but a simultaneous output of a power flow from the rectifier into the DC load is suppressed. Instead, the energy taken from the AC network is initially temporarily stored in the rectifier and only passed on with a time delay, in particular later on to the DC load.

Bei einem einstufigen Gleichrichter kann die Abgabe des Leistungsflusses an die DC-Last durch einen geöffneten DC-Trennschalter unterdrückt werden. Ein derartiger DC-Trennschalter, über den die Ausgangskapazität des Gleichrichters mit der DC-Last verbunden bzw. getrennt werden kann, ist üblicherweise ohnehin am DC-Ausgang entsprechender Gleichrichter angeordnet und stellt damit keine zusätzlich erforderliche Komponente dar. Bei einem zweistufigen Gleichrichter kann die Abgabe eines Leistungsflusses an die DC-Last auch über eine Deaktivierung eines DC/DC-Wandlers unterdrückt werden, der zwischen dem AC/DC-Wandler und dem DC-Ausgang des zweistufigen Gleichrichters angeordnet ist. Erst nachdem der Leistungsfluss aus dem AC-Netz entnommen wurde und dessen Energie in dem Gleichrichter, beispielsweise in dessen Ausgangskapazität und/oder einer Zwischenkreiskapazität des Gleichrichters zwischengespeichert wurde, erfolgt eine Abgabe von Leistung seitens des Gleichrichters an die DC-Last. Hierzu wird die Ausgangskapazität des Gleichrichters, die zumindest einen Teil der zuvor aus dem AC-Netz entnommenen Energie enthält, beispielsweise über ein Schließen des DC-Trennschalters elektrisch mit der DC-Last verbunden. Dabei wird jedoch ein weiterer Leistungsfluss aus dem AC-Netz in den Gleichrichter, insbesondere in die mit der DC-Last verbundene Ausgangskapazität des Gleichrichters unterdrückt. Die Unterdrückung kann dadurch erfolgen, dass die zuvor geschlossene AC-Trenneinheit wieder geöffnet wird und der AC/DC-Wandler des Gleichrichters galvanisch von dem AC-Netz getrennt wird. Alternativ oder kumulativ dazu kann bei einem zweistufigen Gleichrichter der Leistungsfluss aus dem AC-Netz in die Ausgangskapazität des Gleichrichters jedoch auch über einen deaktivierten DC/DC-Wandler des Gleichrichters unterdrückt werden.With a single-stage rectifier, the output of the power flow to the DC load can be suppressed by an open DC disconnector. Such a DC disconnector, via which the output capacitance of the rectifier can be connected to or disconnected from the DC load, is usually arranged at the DC output of the corresponding rectifier and is therefore not an additional component. In the case of a two-stage rectifier, the output can a power flow to the DC load can also be suppressed by deactivating a DC / DC converter which is arranged between the AC / DC converter and the DC output of the two-stage rectifier. Only after the power flow has been taken from the AC network and its energy has been temporarily stored in the rectifier, for example in its output capacitance and / or an intermediate circuit capacitance of the rectifier, the rectifier delivers power to the DC load. For this purpose, the output capacitance of the rectifier, which contains at least part of the energy previously drawn from the AC network, is electrically connected to the DC load, for example by closing the DC isolating switch. However, a further flow of power from the AC network into the rectifier, in particular into the output capacitance of the rectifier connected to the DC load, is suppressed. The suppression can take place in that the previously closed AC disconnection unit is opened again and the AC / DC converter of the rectifier is galvanically isolated from the AC network. Alternatively or cumulatively, in the case of a two-stage rectifier, the power flow from the AC network into the output capacitance of the rectifier can, however, also be suppressed via a deactivated DC / DC converter of the rectifier.

Das Einstellen der Quellspannung an der Ausgangskapazität des Gleichrichters über den dem AC-Netz entnommenen Leistungsfluss kann, muss aber nicht zwingend zeitgleich zu der Entnahme des Leistungsflusses aus dem AC-Netz erfolgen. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass das Einstellen der Quellspannung an der Ausgangskapazität und ein damit verbundenes Aufladen der Ausgangskapazität zeitversetzt zu der Entnahme des Leistungsflusses aus dem AC-Netz erfolgt. Konkret kann beispielsweise bei einem zweistufig ausgelegten Gleichrichter ein Leistungsfluss aus dem AC-Netz entnommen werden, der zunächst in einer der Ausgangskapazität vorgelagerten Zwischenkreiskapazität gespeichert wird. Die Einstellung der Ausgangskapazität auf die Quellspannung kann dann zu einem späteren Zeitpunkt über einen Ladungstransport von der Zwischenkreiskapazität an die Ausgangskapazität erfolgen.The setting of the source voltage at the output capacitance of the rectifier via the power flow taken from the AC network can, but does not necessarily have to take place at the same time as the power flow is drawn from the AC network. As an alternative to this, it is also possible that the setting of the source voltage at the output capacitance and the associated charging of the output capacitance take place with a time delay to the removal of the power flow from the AC network. Specifically, in the case of a two-stage rectifier, for example, a power flow can be drawn from the AC network, which is initially stored in an intermediate circuit capacitance upstream of the output capacitance. The output capacitance can then be set to the source voltage at a later point in time via charge transport from the intermediate circuit capacitance to the output capacitance.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein eventuell vorhandener Kurzschluss der DC-Last nur mittels einer begrenzten Energiemenge detektiert, die zuvor dem AC-Netz entnommen und in dem Gleichrichter zwischengespeichert wurde. Über eine geeignete Wahl der begrenzten Energiemenge kann eine Beschädigung von Komponenten des Gleichrichters und/oder der DC-Last ausgeschlossen werden. Dabei kann ein Wert der Quellspannung an der Ausgangskapazität des Gleichrichters so gewählt sein, dass eine Beschädigung von Komponenten der DC-Last und/oder des Gleichrichters bei Übertragung einer der Quellspannung zugeordneten Energiemenge auf die DC-Last, insbesondere im Falle eines an der DC-Last vorliegenden Kurzschlusses, ausgeschlossen ist.In the method according to the invention, a possibly existing short circuit in the DC load is only detected by means of a limited amount of energy that was previously taken from the AC network and temporarily stored in the rectifier. A suitable choice of the limited amount of energy can prevent damage to components of the rectifier and / or the DC load. A value of the source voltage at the output capacitance of the rectifier can be chosen so that components of the DC load and / or the rectifier is excluded when an amount of energy assigned to the source voltage is transferred to the DC load, in particular in the case of a short circuit present at the DC load.

Die Detektion der an dem Eingang der DC-Last anliegenden Spannung U und des über den Eingang der DC-Last fließenden Stroms I kann auch eine Detektion eines Zeitverlaufs der jeweiligen Größen umfassen. Dabei kann die Detektion über eine separate Messeinheit direkt an der DC-Last vorgenommen werden. Alternativ kann die Detektion jedoch auch über eine ohnehin an dem DC-Ausgang des Gleichrichters angeordnete Messeinheit des Gleichrichters erfolgen. Eine Auswertung der detektierten Spannung U und/oder des detektierten Stroms I kann ebenfalls durch eine ohnehin vorhandene Steuerungseinheit des Gleichrichters erfolgen. Auf diese Weise kann das Verfahren möglichst kostengünstig durchgeführt werden, da keine zusätzlichen Komponenten des Gleichrichters zur Durchführung des Verfahrens erforderlich sind. Da eine Leistungsentnahme aus dem AC-Netz in den Gleichrichter und eine Leistungsabgabe von dem Gleichrichter in die DC-Last zeitversetzt zueinander erfolgen, kann auf ein Vorhalten von Vorladewiderständen an dem DC-Ausgang des Gleichrichters verzichtet werden. Diese sind vielmehr lediglich noch an dem AC-Eingang des Gleichrichters erforderlich. Obwohl das Verfahren nicht auf einen besonderen Typ einer DC-Last beschränkt ist, kann die DC-Last jedoch insbesondere einen Elektrolyseur umfassen.The detection of the voltage present at the input of the DC load U and the current flowing through the input of the DC load I. can also include a detection of a time course of the respective variables. Detection can be carried out directly on the DC load using a separate measuring unit. Alternatively, however, the detection can also take place via a measuring unit of the rectifier which is anyway arranged at the DC output of the rectifier. An evaluation of the detected voltage U and / or the detected current I. can also be done by an already existing control unit of the rectifier. In this way, the method can be carried out as inexpensively as possible, since no additional components of the rectifier are required to carry out the method. Since power is drawn from the AC network into the rectifier and power is output from the rectifier to the DC load, there is no need to provide precharge resistors at the DC output of the rectifier. Rather, these are only required at the AC input of the rectifier. Although the method is not limited to a particular type of DC load, the DC load can in particular comprise an electrolyzer.

In einer vorteilhaften Variante des Verfahrens kann zur Signalisierung eines Kurzschlusses der DC-Last zumindest eines der folgenden Kriterien überprüft werden:

  • - ein Betrag einer zeitlichen Änderung der an dem Eingang der DC-Last anliegenden Spannung dU/dt übersteigt einen der Quellspannung zugeordneten ersten Schwellwert (dU/dt)TH , und/oder
  • - der über den DC-Eingang der DC-Last fließende Strom I übersteigt einen zweiten Schwellwert ITH , und/oder
  • - ein Quotient der an dem Eingang der DC-Last anliegenden Spannung und des über den Eingang der DC-Last fließenden Stroms I unterschreitet einen dritten Schwellwert RTH . Das Verfahren kann einen Kurzschluss der DC-Last signalisieren, wenn bei der Überprüfung zumindest eines der Kriterien erfüllt wird. Zusätzlich ist es möglich, einen Kurzschluss dann zu signalisieren, wenn mehrere der Kriterien gleichzeitig erfüllt werden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Werte von Spannung U und Strom I mit Zeitstempeln versehen sein können, die den Zeitpunkt ihrer Detektion kennzeichnen. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn Zeitverläufe der Spannung U bzw. des Stroms I detektiert und ausgewertet werden. In diesem Fall können zeitgleich oder zumindest zeitnah detektierte Werte von Spannung U und Strom I einander zugeordnet werden. Für eine Signalisierung eines Kurzschlusses der DC-Last ist es ausreichend, wenn das zumindest eine Kriterium lediglich während einer begrenzten Zeitspanne innerhalb des detektierten Zeitverlaufs, und nicht in dem gesamten detektierten Zeitverlauf erfüllt ist.
In an advantageous variant of the method, at least one of the following criteria can be checked to signal a short circuit in the DC load:
  • an amount of a change over time in the voltage dU / dt applied to the input of the DC load exceeds a first threshold value assigned to the source voltage (dU / dt) TH , and or
  • - the current flowing through the DC input of the DC load I. exceeds a second threshold value I TH , and or
  • - a quotient of the voltage present at the input of the DC load and the current flowing through the input of the DC load I. falls below a third threshold value R TH . The method can signal a short circuit in the DC load if at least one of the criteria is met during the check. It is also possible to signal a short circuit if several of the criteria are met at the same time. It is within the scope of the invention that the values of voltage U and electricity I. can be provided with time stamps that identify the time of their detection. This is particularly useful when the voltage changes over time U or the current I. can be detected and evaluated. In this case, voltage values detected at the same time or at least in real time U and electricity I. can be assigned to each other. For signaling a short circuit in the DC load, it is sufficient if the at least one criterion is met only during a limited time span within the detected time profile and not in the entire detected time profile.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Gleichrichter als einstufiger Gleichrichter ausgelegt. Dabei kann die Ausgangskapazität des einstufig ausgelegten Gleichrichters über Freilaufdioden des AC/DC-Wandlers bis auf eine Quellspannung aufgeladen werden, die der Amplitude der Wechselspannung des AC-Netzes entspricht. Die Aufladung der Ausgangskapazität erfolgt bei geschlossener AC-Trenneinheit. Bei dem Verbinden der Ausgangskapazität mit der DC-Last hingegen kann die Ausgangskapazität über eine geöffnete AC-Trenneinheit des Gleichrichters galvanisch von dem AC-Netz getrennt sein, wodurch ein weiterer Leistungsfluss aus dem AC-Netz in die Ausgangskapazität des einstufigen Gleichrichters effektiv unterdrückt werden kann. In einigen Fällen kann es erforderlich sein, dass die Ausgangskapazität des einstufigen Gleichrichters auf eine Quellspannung eingestellt werden soll, deren Wert unterhalb einer Amplitude der Wechselspannung des AC-Netzes liegt. Hierbei kann das Einstellen der Ausgangskapazität auf die Quellspannung beinhalten, dass eine anfänglich oberhalb der Quellspannung liegende Spannung der Ausgangskapazität durch eine Dissipation der in der Ausgangskapazität gespeicherten Energie auf den gewünschten Wert der Quellspannung verringert wird. Dabei kann die Dissipation der in der Ausgangskapazität gespeicherten Energie durch ein Takten von Halbleiterschaltern des AC/DC-Wandlers erfolgen. Alternativ oder kumulativ kann die Dissipation jedoch auch durch einen Betrieb von zumindest einem an die Ausgangskapazität angeschlossenen Kleinverbraucher, z.B. einem Lüfter des Gleichrichters herbeigeführt werden. Damit bei der Dissipation der Energie ein weiterer Leistungsfluss aus dem AC-Netz in die Ausgangskapazität hinein und damit ein erneutes Aufladen der Ausgangskapazität unterdrückt wird, kann die Ausgangskapazität während der Dissipation der in ihr gespeicherten Energie von dem AC-Netz getrennt sein.In one embodiment of the method, the rectifier is designed as a single-stage rectifier. The output capacitance of the single-stage rectifier can be charged via freewheeling diodes of the AC / DC converter to a source voltage that corresponds to the amplitude of the AC voltage of the AC network. The output capacity is charged when the AC disconnection unit is closed. When connecting the output capacitance to the DC load, on the other hand, the output capacitance can be galvanically isolated from the AC network via an opened AC isolating unit of the rectifier, whereby a further power flow from the AC network into the output capacitance of the single-stage rectifier can be effectively suppressed . In some cases it may be necessary for the output capacitance of the single-stage rectifier to be set to a source voltage whose value is below an amplitude of the alternating voltage of the AC network. The setting of the output capacitance to the source voltage can include that a voltage of the output capacitance which is initially above the source voltage is reduced to the desired value of the source voltage by dissipating the energy stored in the output capacitance. The energy stored in the output capacitance can be dissipated by pulsing semiconductor switches in the AC / DC converter. Alternatively or cumulatively, however, the dissipation can also be brought about by operating at least one small consumer connected to the output capacitance, e.g. a fan of the rectifier. So that when the energy is dissipated, another power flow from the AC network into the output capacitance and thus a renewed charging of the output capacitance is suppressed, the output capacitance can be separated from the AC network during the dissipation of the energy stored in it.

In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens kann der Gleichrichter als mehrstufiger Gleichrichter ausgelegt sein und einen dem AC/DC-Wandler nachgeschalteten DC/DC-Wandler und eine dazwischen angeordnete Zwischenkreiskapazität umfassen. Hierbei kann ein Leistungsfluss von dem AC-Netz in die Ausgangskapazität über eine zumindest temporäre Deaktivierung des DC/DC-Wandlers, beispielsweise über einen geöffneten Halbleiterschalter des DC/DC-Wandlers, unterdrückt werden. Bei dem mehrstufig ausgelegten Gleichrichter kann die Ausgangskapazität über den der Ausgangskapazität vorgeschalteten DC/DC-Wandler auf eine Quellspannung eingestellt werden, deren Wert unterhalb der Amplitude der Wechselspannung des AC-Netzes liegt. Zu diesem Zweck kann eine begrenzte Ladungsmenge durch den DC/DC-Wandler der vorgeschalteten Zwischenkreiskapazität entnommen und der Ausgangskapazität zugeführt werden. Die begrenzte Ladungsmenge kann die gesamte oder auch nur einen Teil der in der Zwischenkreiskapazität vorhandenen Ladungsmenge umfassen. Bei der Verbindung der Ausgangskapazität mit der DC-Last kann der weitere Leistungsfluss von dem AC-Netz in den Gleichrichter, insbesondere in dessen Ausgangskapazität über eine Deaktivierung des DC/DC-Wandlers, z.B. über einen geöffneten Halbleiterschalter des DC/DC-Wandlers unterdrückt werden. Alternativ oder kumulativ ist es natürlich auch möglich, bei der Verbindung der Ausgangskapazität mit der DC-Last den weiteren Leistungsfluss von dem AC-Netz in den Gleichrichter durch ein Öffnen der AC-Trennschalter 6, 8 der AC-Trenneinheit zu verhindern.In an alternative embodiment of the method, the rectifier can be designed as a multi-stage rectifier and comprise a DC / DC converter connected downstream of the AC / DC converter and an intermediate circuit capacitance arranged between them. Here, a power flow from the AC grid into the output capacity can be achieved by at least temporarily deactivating the DC / DC Converter, for example via an open semiconductor switch of the DC / DC converter, are suppressed. In the case of the multi-stage rectifier, the output capacitance can be set to a source voltage via the DC / DC converter connected upstream of the output capacitance, the value of which is below the amplitude of the alternating voltage of the AC network. For this purpose, a limited amount of charge can be taken from the upstream intermediate circuit capacitance by the DC / DC converter and fed to the output capacitance. The limited amount of charge can include all or only part of the amount of charge present in the intermediate circuit capacitance. When connecting the output capacitance to the DC load, the further flow of power from the AC network to the rectifier, in particular in its output capacitance, can be suppressed by deactivating the DC / DC converter, e.g. using an open semiconductor switch of the DC / DC converter . Alternatively or cumulatively, it is of course also possible, when connecting the output capacitance to the DC load, to control the further flow of power from the AC network into the rectifier by opening the AC isolating switch 6th , 8th the AC disconnection unit.

Unabhängig davon, ob es sich um einen einstufigen oder mehrstufigen Gleichrichter handelt, kann der Leistungsfluss zum Einstellen der Quellspannung an der Ausgangskapazität über einen an dem AC-Eingang des Gleichrichters angeordneten Vorladewiderstand aus dem AC-Netz entnommen werden. Über den Vorladewiderstand kann ein Strom in die anfänglich ungeladene Ausgangskapazität bzw. Zwischenkreiskapazität des Gleichrichters effektiv begrenzt werden.Regardless of whether it is a single-stage or multi-stage rectifier, the power flow for setting the source voltage at the output capacitance can be taken from the AC network via a precharge resistor arranged at the AC input of the rectifier. A current in the initially uncharged output capacitance or intermediate circuit capacitance of the rectifier can be effectively limited via the precharge resistor.

Ein erfindungsgemäßer Gleichrichter ist zur Wandlung einer Wechselspannung in eine Gleichspannung ausgelegt. Hierzu beinhaltet der Gleichrichter einen AC-Eingang zur Verbindung des Gleichrichters mit einem AC-Netz und einen DC-Ausgang zur Verbindung des Gleichrichters mit einer DC-Last. Der Gleichrichter umfasst weiterhin

  • - einen AC/DC-Wandler,
  • - eine mit dem DC-Ausgang des Gleichrichters verbundene Ausgangskapazität,
  • - eine mit dem AC-Eingang verbundene AC-Trenneinheit und einen mit dem DC-Ausgang verbundenen DC-Trennschalter. Zusätzlich umfasst der Gleichrichter eine Steuerungseinheit zur Ansteuerung des Gleichrichters, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und dessen Ausführungsformen ausgelegt und eingerichtet ist. Es ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren erläuterten Vorteile.
A rectifier according to the invention is designed to convert an alternating voltage into a direct voltage. For this purpose, the rectifier has an AC input to connect the rectifier to an AC network and a DC output to connect the rectifier to a DC load. The rectifier also includes
  • - an AC / DC converter,
  • - an output capacitance connected to the DC output of the rectifier,
  • - an AC disconnection unit connected to the AC input and a DC disconnector connected to the DC output. In addition, the rectifier comprises a control unit for controlling the rectifier, which is designed and set up to carry out the method according to the invention and its embodiments. The advantages already explained in connection with the method result.

In einer Ausführungsform des Gleichrichters umfasst die AC-Trenneinheit einen Vorladewiderstand. Insbesondere ist die AC-Trenneinheit ausgelegt, eine Verbindung des AC/DC-Wandlers des Gleichrichters mit dem AC-Netz einerseits über den Vorladewiderstand und andererseits in direkter Art und Weise, also ohne Zwischenschaltung des Vorladewiderstandes bereitzustellen. Bei der Verbindung des dem Gleichrichter zugeordneten AC/DC-Wandlers mit dem AC-Netz wird eine Zwischenschaltung des Vorladewiderstandes insbesondere dann benötigt, wenn ein zuvor ungeladener Energiespeicher des Gleichrichters mit einem Leistungsfluss aus dem AC-Netz aufgeladen wird. Hierbei wird der Leistungsfluss in den ungeladenen Energiespeicher auf einen Wert begrenzt, bei dem eine Beschädigung von Komponenten des Gleichrichters verhindert wird. Bei dem Energiespeicher kann es sich beispielsweise um die Ausgangskapazität eines einstufig ausgelegten Gleichrichters handeln. In einer weiteren Ausführungsform kann der Gleichrichter mehrstufig ausgelegt sein und einen zwischen dem AC/DC-Wandler und der Ausgangskapazität angeordneten DC/DC-Wandler umfassen. In diesem Fall kann der Vorladewiderstand auch den Leistungsfluss in eine zuvor ungeladene Zwischenkreiskapazität als Energiespeicher des mehrstufig ausgelegten Gleichrichters begrenzen.In one embodiment of the rectifier, the AC disconnection unit comprises a precharge resistor. In particular, the AC disconnection unit is designed to provide a connection between the AC / DC converter of the rectifier and the AC network, on the one hand via the precharge resistor and, on the other hand, in a direct manner, i.e. without interposing the precharge resistor. When the AC / DC converter assigned to the rectifier is connected to the AC network, an intermediate connection of the precharge resistor is required in particular when a previously uncharged energy store of the rectifier is charged with a power flow from the AC network. In this case, the power flow into the uncharged energy store is limited to a value at which damage to components of the rectifier is prevented. The energy store can be, for example, the output capacitance of a single-stage rectifier. In a further embodiment, the rectifier can be designed in multiple stages and comprise a DC / DC converter arranged between the AC / DC converter and the output capacitance. In this case, the precharge resistor can also limit the power flow into a previously uncharged intermediate circuit capacitance as an energy store for the multi-stage rectifier.

Unabhängig davon, ob der Gleichrichter als einstufiger oder mehrstufiger, insbesondere zweistufiger Gleichrichter ausgelegt ist, kann der Gleichrichter, insbesondere dessen AC/DC-Wandler, gegebenenfalls auch dessen DC/DC-Wandler, in Bezug auf eine Richtung des Leistungsflusses für einen bidirektionalen Betrieb ausgelegt und eingerichtet sein. Dabei ist ein bidirektional operierender Gleichrichter in einem ersten Betriebsmodus ausgelegt, eine Wechselspannung in eine Gleichspannung zu wandeln. Demgegenüber ist er in einem zweiten Betriebsmodus ausgelegt, als Wechselrichter zu operieren und eine Gleichspannung in eine Wechselspannung zu wandeln. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Gleichrichter an seinem DC-Ausgang einerseits mit einer DC-Last, als auch andererseits mit einer DC-Energieerzeugungsanlage, beispielsweise einer Photovoltaik (PV) - Anlage oder einer Brennstoffzelle, verbunden werden kann. Ein bidirektional operierender Gleichrichter ist auch dann sinnvoll, wenn der Gleichrichter DC-seitig mit einer Batterie verbunden wird.Regardless of whether the rectifier is designed as a single-stage or multi-stage, in particular two-stage rectifier, the rectifier, in particular its AC / DC converter, possibly also its DC / DC converter, can be designed for bidirectional operation in relation to one direction of the power flow and be set up. In this case, a bidirectionally operating rectifier is designed in a first operating mode to convert an alternating voltage into a direct voltage. In contrast, it is designed in a second operating mode to operate as an inverter and convert a direct voltage into an alternating voltage. This is particularly advantageous if the rectifier can be connected at its DC output on the one hand to a DC load and on the other hand to a DC power generation system, for example a photovoltaic (PV) system or a fuel cell. A bidirectional rectifier is also useful if the rectifier is connected to a battery on the DC side.

Prinzipiell ist es möglich, dass zur Detektion der an dem Eingang der DC-Last anliegenden Spannung U, wie auch des über den Eingang der DC-Last fließenden Stroms I eine separate Messeinheit verwendet wird. Dabei kann die separate Messeinheit steuerungstechnisch so mit dem Gleichrichter verbunden sein, dass eine Weiterleitung der gemessenen Werte von Spannung U und/oder Strom I an die Steuerungseinheit des Gleichrichters gewährleistet ist. In diesem Fall erfolgt die Detektion außerhalb des Gleichrichters, die Auswertung der detektierten Werte von Spannung U und/oder Strom I jedoch innerhalb des Gleichrichters, nämlich insbesondere durch die Steuerungseinheit des Gleichrichters. In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Gleichrichter selbst jedoch eine Messeinheit zur Detektion einer an der DC-Last anliegenden Spannung und/oder eines über den Eingang der DC-Last fließenden Stroms. Bei der Messeinheit kann es sich um eine ohnehin in dem Gleichrichter vorhandene Messeinheit handeln, die ausgelegt ist, einen über den DC-Ausgang des Gleichrichters fließenden Stroms I und/oder einer an dem DC-Ausgang des Gleichrichters anliegende Spannung U zu detektieren. Wie auch in Verbindung mit den 1 und 2 beschrieben, entspricht bei üblicher Verschaltung des Gleichrichters mit der DC-Last die an dem Eingang der DC-Last anliegende Spannung U der an dem DC-Ausgang des Gleichrichters anliegenden Spannung U. Gleichfalls entspricht in diesem Fall (der üblichen Verschaltung des Gleichrichters mit der DC-Last) der über den Eingang der DC-Last fließende Strom I auch dem über den DC-Ausgang des Gleichrichters fließenden Strom. Eine gleiche Entsprechung gilt bei üblicher Verschaltung von Gleichrichter und DC-Last auch für die an der Ausgangskapazität anliegende Spannung wie auch für den von der Ausgangskapazität in Richtung des DC-Ausgangs fließenden Stroms.In principle, it is possible for the voltage present at the input of the DC load to be detected U as well as the current flowing through the input of the DC load I. a separate measuring unit is used. In this case, the separate measuring unit can be connected to the rectifier for control purposes in such a way that the measured values of voltage can be forwarded U and / or electricity I. to the control unit of the rectifier is guaranteed. In this case the detection takes place outside the rectifier, the evaluation of the detected voltage values U and / or electricity I. however, within the rectifier, namely in particular by the control unit of the rectifier. In an advantageous embodiment, however, the rectifier itself comprises a measuring unit for detecting a voltage applied to the DC load and / or a current flowing via the input of the DC load. The measuring unit can be a measuring unit which is already present in the rectifier and is designed for a current flowing via the DC output of the rectifier I. and / or a voltage present at the DC output of the rectifier U to detect. As in connection with the 1 and 2 corresponds to the voltage applied to the input of the DC load when the rectifier is normally connected to the DC load U the voltage present at the DC output of the rectifier U . Likewise, in this case (the usual interconnection of the rectifier with the DC load), the current flowing through the input of the DC load corresponds I. also the current flowing through the DC output of the rectifier. The same correspondence applies to the usual interconnection of rectifier and DC load for the voltage applied to the output capacitance as well as for the current flowing from the output capacitance in the direction of the DC output.

Prinzipiell ist es möglich, dass die Steuerungseinheit des Gleichrichters ausgelegt ist einen zukünftigen Betrieb des Gleichrichters abhängig davon zu steuern, ob ein oder ob kein Kurzschluss an der DC-Last detektiert wurde. Konkret kann dann, wenn über das Verfahren kein Kurzschluss an der DC-Last detektiert wurde, die Steuerungseinheit einen normalen Betrieb des Gleichrichters zur Versorgung der DC-Last aus dem AC-Netz ermöglichen. Hierzu kann die Steuerungseinheit ausgelegt und eingerichtet sein, über ein Schließen der AC-Trenneinheit eine niederimpedante Verbindung des Gleichrichters mit dem AC-Netz einerseits und über ein Schließen des DC-Trennschalters zusätzlich eine niederimpedante Verbindung des Gleichrichters mit der DC-Last herzustellen. Hingegen kann die Steuerungseinheit dann, wenn über das Verfahren ein Kurzschluss der DC-Last detektiert wird, den Gleichrichter in Reaktion auf den detektierten Kurzschluss der DC-Last so steuern, dass ein dauerhafter Leistungsfluss aus dem AC-Netz über den Gleichrichter in die DC-Last und somit ein normaler Betrieb des Gleichrichters zur Versorgung der DC-Last verhindert wird. Zu diesem Zweck kann die Steuerungseinheit ausgelegt und eingerichtet sein, in Reaktion auf einen detektierten Kurzschluss der DC-Last ein Schließen der AC-Trenneinheit zu verhindern, sofern diese noch geöffnet ist. Sollte es sich um einen zweistufigen Gleichrichter handeln, kann die Steuerungseinheit optional auch ein Takten von Halbleiterschaltern des DC/DC-Wandlers verhindern und somit den DC/DC-Wandler deaktivieren. Sollte die AC-Trenneinheit bereits geschlossen sein, beispielsweise weil bei einem zweistufigen Gleichrichter ein Leistungsfluss durch den Gleichrichter über einen deaktivierten DC/DC-Wandler verhindert wird, kann die Steuerungseinheit ein Öffnen der AC-Trenneinheit und damit eine Trennung des Gleichrichters von dem AC-Netz herbeiführen. Sollte der Gleichrichter über einen geschlossenen DC-Trennschalter bereits niederimpedant mit der DC-Last verbunden sein, kann die Steuerungseinheit in Reaktion auf einen detektierten Kurzschluss der DC-Last ein Öffnen des DC-Trennschalters herbeiführen, um den Gleichrichter dauerhaft von der DC-Last galvanisch zu trennen.In principle, it is possible for the control unit of the rectifier to be designed to control future operation of the rectifier as a function of whether a short circuit or no short circuit was detected on the DC load. Specifically, if the method does not detect a short circuit on the DC load, the control unit can enable normal operation of the rectifier for supplying the DC load from the AC network. For this purpose, the control unit can be designed and set up to establish a low-impedance connection of the rectifier to the AC network on the one hand by closing the AC disconnection unit and, on the other hand, to establish a low-impedance connection of the rectifier to the DC load by closing the DC disconnector. On the other hand, if the method detects a short circuit in the DC load, the control unit can control the rectifier in response to the detected short circuit in the DC load so that a permanent power flow from the AC network via the rectifier into the DC Load and thus normal operation of the rectifier for supplying the DC load is prevented. For this purpose, the control unit can be designed and set up to prevent the AC disconnection unit from closing in response to a detected short circuit in the DC load, provided it is still open. If it is a two-stage rectifier, the control unit can optionally also prevent the semiconductor switches of the DC / DC converter from pulsing and thus deactivate the DC / DC converter. If the AC disconnection unit is already closed, for example because a two-stage rectifier prevents power flow through the rectifier via a deactivated DC / DC converter, the control unit can open the AC disconnection unit and thus disconnect the rectifier from the AC Create a network. If the rectifier is already connected to the DC load with low impedance via a closed DC isolating switch, the control unit can open the DC isolating switch in response to a detected short circuit in the DC load, in order to permanently disconnect the rectifier from the DC load to separate.

FigurenlisteFigure list

Im Folgenden wird die Erfindung mithilfe von Figuren dargestellt. Von diesen zeigen

  • 1 einen erfindungsgemäßen Gleichrichter zur Verbindung eines AC-Netzes und einer DC-Last in einer ersten Ausführungsform;
  • 2 einen erfindungsgemäßen Gleichrichter zur Verbindung eines AC-Netzes und einer DC-Last in einer zweiten Ausführungsform;
  • 3 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Variante;
  • 4 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer zweiten Variante.
The invention is illustrated below with the aid of figures. From these show
  • 1 a rectifier according to the invention for connecting an AC network and a DC load in a first embodiment;
  • 2 a rectifier according to the invention for connecting an AC network and a DC load in a second embodiment;
  • 3rd a flow chart of a method according to the invention in a first variant;
  • 4th a flow chart of a method according to the invention in a second variant.

FigurenbeschreibungFigure description

In 1 ist ein erfindungsgemäßer Gleichrichter 1 in einer ersten Ausführungsform dargestellt. Der Gleichrichter 1 ist zur Wandlung einer Wechselspannung in eine Gleichspannung ausgelegt und hierzu an seinem AC-Eingang 2 mit einem Wechselspannungs (AC) - Netz 20 und an seinem DC-Ausgang 3 mit einem Eingang 32 einer DC-Last 30 verbunden. Exemplarisch ist das AC-Netz 20 als dreiphasiges AC-Netz und der Gleichrichter 1 als dreiphasiger Gleichrichter mit drei Phasenanschlüssen an seinem AC-Eingang 2 illustriert. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, dass das AC-Netz 20 eine andere Anzahl von Phasenleitern, beispielsweise zwei Phasenleiter oder lediglich einen Phasenleiter aufweisen kann. Entsprechend kann auch der Gleichrichter 1 an seinem AC-Ausgang 2 eine andere Anzahl von Phasenanschlüssen aufweisen. Die DC-Last 30 ist in 1 exemplarisch als Elektrolyseur 31 dargestellt. Im Rahmen der Erfindung kann die DC-Last 30 jedoch auch als eine von einem Elektrolyseur verschiedene DC-Last ausgeführt sein. Die DC-Last 30 muss nicht zwingend ausschließlich auf einen Leistungsverbrauch ausgelegt sein, sondern kann, insbesondere im Fall eines bidirektionalen Gleichrichters 1, zusätzlich zu dem leistungsverbrauchenden Betriebsmodus auch einen leistungserzeugenden Betriebsmodus aufweisen. Dies ist beispielsweise bei einer als Batterie ausgeführten DC-Last 30 der Fall.In 1 is a rectifier according to the invention 1 shown in a first embodiment. The rectifier 1 is designed to convert an alternating voltage into a direct voltage and for this purpose at its AC input 2 with an alternating voltage (AC) network 20th and at its DC output 3rd with an entrance 32 a DC load 30th connected. The AC network is an example 20th as a three-phase AC network and the rectifier 1 as a three-phase rectifier with three phase connections at its AC input 2 illustrated. In the context of the invention, however, it is also possible that the AC network 20th may have a different number of phase conductors, for example two phase conductors or just one phase conductor. The rectifier can also do the same 1 at its AC output 2 have a different number of phase connections. The DC load 30th is in 1 exemplarily as an electrolyzer 31 shown. In the context of the invention, the DC load 30th however, it can also be designed as a DC load other than an electrolyzer. The DC load 30th does not necessarily have to be designed exclusively for power consumption, but can, especially in the case a bidirectional rectifier 1 , in addition to the power-consuming operating mode, also have a power-generating operating mode. This is for example in the case of a DC load designed as a battery 30th the case.

In 1 ist der Gleichrichter 1 als einstufiger Gleichrichter ausgeführt und beinhaltet (aus einer Blickrichtung von dem AC-Netz 20) eine AC-Trenneinheit 5, einen Sinus-Filter 9, einen AC/DC-Wandler 10, eine zwischen dem AC/DC-Wandler 10 und dem DC-Ausgang 3 des Gleichrichters 1 angeordnete Ausgangskapazität 4, einen DC-Trennschalter 14 und eine Steuerungseinheit 15 zur Steuerung der Komponenten des Gleichrichters 1. Die Verbindungen zur Steuerung und/oder Kommunikation sind in 1 durch gestrichelt dargestellte Pfeile symbolisiert. Die AC-Trenneinheit 5 beinhaltet einen Vorladewiderstand 7 einen ersten AC-Trennschalter 6 und einen zweiten AC-Trennschalter 8. Der erste AC-Trennschalter 6 ist in Reihe zu dem Vorladewiderstand 7 verschaltet. Der zweite AC-Trennschalter 8 ist parallel zu der Reihenschaltung aus Vorladewiderstand 7 und erstem AC-Trennschalter 6 angeschlossen. Auf diese Weise ist die AC-Trenneinheit 5 ausgelegt, den AC/DC-Wandler 10 und die an diesen angeschlossene Ausgangskapazität 4 in einem ersten Betriebsmodus über den Vorladewiderstand 7 und in einem zweiten Betriebsmodus direkt bzw. niederimpedant und ohne Zwischenschaltung des Vorladewiderstandes 7 mit dem AC-Netz 20 zu verbinden. Der Sinus-Filter 9 ist ausgelegt, hochfrequente Störsignale, die aufgrund einer Taktung von Halbleiterschaltern des AC/DC-Wandlers 10 erzeugt werden, in ihrer Ausbreitung in Richtung des AC-Netzes 20 zu dämpfen. Gleichfalls ist der Sinus-Filter 9 ausgelegt, im AC-Netz 20 bereits vorhandener Störsignale in ihrer Ausbreitung in Richtung des DC-Ausgangs 3 des Gleichrichters 1 zu dämpfen. Der DC-Trennschalter 14 kann sowohl einpolig als auch mehrpolig ausgeführt sein. Er kann für ein Trennen der DC-Last 30 während eines Stromflusses ausgelegt sein und daher Mittel zur Lichtbogenlöschung und/oder Lichtbogenunterdrückung aufweisen. Der DC-Trennschalter 14 ist ausgelegt, die Ausgangskapazität 4 im geschlossenen Zustand niederimpedant mit der DC-Last 30 zu verbinden und im geöffneten Zustand von der DC-Last 30 zu trennen. Im Gegensatz zu der AC-Trenneinheit 5 ist der DC-Trennschalter 14 insbesondere frei von einem Vorladewiderstand.In 1 is the rectifier 1 designed and included as a single-stage rectifier (viewed from the AC grid 20th ) an AC disconnection unit 5 , a sine filter 9 , an AC / DC converter 10 , one between the AC / DC converter 10 and the DC output 3rd of the rectifier 1 arranged output capacitance 4th , a DC disconnector 14th and a control unit 15th to control the components of the rectifier 1 . The connections for control and / or communication are in 1 symbolized by arrows shown in dashed lines. The AC disconnection unit 5 includes a precharge resistor 7th a first AC circuit breaker 6th and a second AC breaker 8th . The first AC disconnector 6th is in series with the precharge resistor 7th interconnected. The second AC breaker 8th is parallel to the series connection of the precharge resistor 7th and the first AC disconnector 6th connected. This is how the AC disconnect unit is 5 designed the AC / DC converter 10 and the output capacitance connected to it 4th in a first operating mode via the precharge resistor 7th and in a second operating mode direct or low-impedance and without the interposition of the precharge resistor 7th with the AC grid 20th connect to. The sine filter 9 is designed to withstand high-frequency interference signals due to the pulsing of semiconductor switches in the AC / DC converter 10 are generated in their propagation in the direction of the AC network 20th to dampen. Likewise is the sine filter 9 designed in the AC network 20th of already existing interference signals in their propagation in the direction of the DC output 3rd of the rectifier 1 to dampen. The DC disconnector 14th can be single-pole or multi-pole. It can be used to disconnect the DC load 30th be designed during a current flow and therefore have means for arc extinction and / or arc suppression. The DC disconnector 14th is designed the output capacitance 4th when closed, low-impedance with the DC load 30th to connect and when open from the DC load 30th to separate. In contrast to the AC disconnection unit 5 is the DC disconnector 14th in particular free of a precharge resistor.

Der Gleichrichter 1 weist weiterhin eine Messeinheit 13 auf, die zur Messung einer an der Ausgangskapazität 4 anliegenden Spannung U und/oder eines von der Ausgangskapazität 4 in Richtung auf den DC-Ausgang 3 fließenden Stroms I, insbesondere von deren Zeitverläufen ausgelegt und eingerichtet ist. Die Messeinheit 13 ist ausgelegt die gemessenen Werte von Spannung U und Strom I zur Auswertung an die Steuerungseinheit 15 zu übergeben. Die Steuerungseinheit 15 ist gleichzeitig in der Lage, die detektierten Werte von Spannung U und/oder Strom I entsprechend des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Detektion eines Kurzschlusses 33 der DC-Last 30 auszuwerten. Weiterhin kann die Steuerungseinheit 15 dazu ausgelegt und eingerichtet sein, den Gleichrichter 1 in Abhängigkeit eines Ergebnisses der Auswertung zu steuern. Insbesondere kann die Steuerungseinheit 15 eingerichtet sein, bei einem detektierten Kurzschluss 33 an dem Eingang 32 der DC-Last 30 sowohl den DC-Trennschalter 14, als auch die AC-Trennschalter 6, 8 der AC-Trenneinheit 5 zu öffnen, sofern die jeweiligen Trennschalter 6, 8, 14 nicht schon geöffnet sind. Auf diese Weise kann sowohl ein Leistungsfluss aus dem AC-Netz 20 in den Gleichrichter 1 als auch ein Leistungsfluss von dem Gleichrichter 1 in die DC-Last 30 sicher unterdrückt werden.The rectifier 1 furthermore has a measuring unit 13th on that to measure one at the output capacitance 4th applied voltage U and / or one of the output capacitance 4th towards the DC output 3rd flowing stream I. , in particular designed and set up by their time courses. The unit of measurement 13th is designed the measured values of voltage U and electricity I. for evaluation to the control unit 15th to hand over. The control unit 15th is at the same time able to get the detected values of voltage U and / or electricity I. according to the method according to the invention for detecting a short circuit 33 the DC load 30th to evaluate. Furthermore, the control unit 15th to be designed and set up the rectifier 1 to control depending on a result of the evaluation. In particular, the control unit 15th be set up in the event of a detected short circuit 33 at the entrance 32 the DC load 30th both the DC disconnector 14th , as well as the AC circuit breaker 6th , 8th the AC disconnection unit 5 to open, provided the respective disconnector 6th , 8th , 14th are not already open. In this way, both a power flow from the AC network 20th into the rectifier 1 as well as a power flow from the rectifier 1 into the DC load 30th sure to be suppressed.

In 2 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gleichrichters 1 zur Versorgung einer DC-Last 30 aus einem AC-Netz 20 dargestellt. Der Gleichrichter 1 entspricht in vielen Merkmalen den bereits in 1 beschriebenen Gleichrichter 1, weswegen hinsichtlich der übereinstimmenden Merkmale auf die Beschreibung unter 1 verwiesen wird. Im Folgenden werden daher lediglich die Unterschiede zur 1 näher erläutert.In 2 is a second embodiment of the rectifier according to the invention 1 for supplying a DC load 30th from an AC network 20th shown. The rectifier 1 corresponds in many features to those already in 1 described rectifier 1 , therefore refer to the description below with regard to the matching characteristics 1 is referred. Therefore, only the differences to the 1 explained in more detail.

Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 1 ist der Gleichrichter 1 in 2 als mehrstufiger Gleichrichter 1 ausgeführt. Hierzu beinhaltet er zusätzlich einen DC/DC-Wandler 12 der eingangsseitig über eine Zwischenkreiskapazität 11 an den AC/DC-Wandler 10 und ausgangsseitig über die Ausgangskapazität 4 mit dem DC-Ausgang 3 des Gleichrichters 1 verbunden ist. Über den DC/DC-Wandler 12 wird die Zwischenkreiskapazität 11 von der Ausgangskapazität 4 entkoppelt, so dass eine Einstellung unterschiedlicher Spannungswerte an der Zwischenkreiskapazität 11 und der Ausgangskapazität 4 möglich ist. Durch den DC/DC-Wandler 12 kann der Gleichrichter 1 zudem ausgelegt sein, einen Leistungsfluss aus dem AC-Netz 20 in die Ausgangskapazität 4 - wie auch über den DC-Ausgangs 3 - auch bei geschlossener AC-Trenneinheit 5 zu verhindern. Hierzu können Halbleiterschalter des DC/DC-Wandlers 12 geöffnet sein. Der DC/DC-Wandler 12 kann zudem ausgelegt sein, einen Ladungstransport von der Zwischenkreiskapazität 11 in die Ausgangskapazität 4 durchzuführen, so dass die Ausgangskapazität 4 durch den Ladungstransport auf den gewünschten Wert der Quellspannung eingestellt wird.In contrast to the embodiment according to FIG 1 is the rectifier 1 in 2 as a multi-stage rectifier 1 executed. It also includes a DC / DC converter for this purpose 12th the input side via a DC link capacitance 11 to the AC / DC converter 10 and on the output side via the output capacitance 4th with the DC output 3rd of the rectifier 1 connected is. Via the DC / DC converter 12th becomes the DC link capacitance 11 from the output capacitance 4th decoupled, so that different voltage values can be set on the intermediate circuit capacitance 11 and the output capacitance 4th is possible. With the DC / DC converter 12th can the rectifier 1 also be designed to allow a power flow from the AC network 20th into the output capacitance 4th - as well as via the DC output 3rd - even when the AC disconnection unit is closed 5 to prevent. Semiconductor switches of the DC / DC converter can be used for this purpose 12th to be open. The DC / DC converter 12th can also be designed to allow charge transport from the intermediate circuit capacitance 11 into the output capacitance 4th perform so that the output capacitance 4th is adjusted to the desired value of the source voltage by the charge transport.

Prinzipiell kann der DC/DC-Wandler 12 als Hochsetzsteller, Tiefsetzsteller oder als kombinierter Hoch-/Tiefsetzsteller ausgelegt sein. Bei dem DC/DC-Wandler 12 kann es sich, je nach Art des Gleichrichters 1, um einen unidirektional als auch um einen bidirektional betreibbaren DC/DC-Wandler 12 handeln.In principle, the DC / DC converter 12th be designed as a step-up converter, step-down converter or as a combined step-up / step-down converter. With the DC / DC converter 12th it can be, depending on the type of rectifier 1 to get a unidirectional as well as a bidirectional DC / DC converter 12th act.

In 3 ist ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer ersten Variante dargestellt, wie es dem in 1 dargestellten Gleichrichter 1 durchgeführt werden kann. Im Hinblick auf eine bessere Nachvollziehbarkeit werden in der folgenden Beschreibung die auch in 1 aufgeführten Bezugszeichen verwendet.In 3rd a flowchart of the method according to the invention is shown in a first variant, as is the case in FIG 1 shown rectifier 1 can be carried out. With a view to better traceability, in the following description, those in 1 listed reference numerals are used.

Das Verfahren zur Detektion eines Kurzschlusses 33 beginnt in einem Zustand, bei dem der Gleichrichter 1 sowohl aufgrund einer geöffneten AC-Trenneinheit 5 von dem AC-Netz 20, als auch aufgrund eines geöffneten DC-Trennschalters 14 von der DC-Last 30 getrennt ist. In einem ersten Schritt S1 wird der erste AC-Trennschalter 6 geschlossen, so dass die Ausgangskapazität 4 über den Vorladewiderstand 7 mit dem AC-Netz 20 verbunden ist. Der DC-Trennschalter 14 bleibt zunächst geöffnet. Dabei wird in einem zweiten Schritt S2 die Ausgangskapazität 4 durch einen dem AC-Netz 20 entnommenen Leistungsfluss und über den Halbleiterschaltern des AC/DC-Wandlers 10 zugeordnete Freilaufdioden aufgeladen. Der dem AC-Netz 20 entnommene und in die zunächst ungeladene Ausgangskapazität 4 fließende Leistungsfluss ist dabei durch den Vorladewiderstand 7 derart begrenzt, dass eine Beschädigung von Komponenten des Gleichrichters 1 ausgeschlossen ist. Während der Aufladung der Ausgangskapazität 4 kann ein Zeitverlauf der Spannung U über der Ausgangskapazität 4 durch die Messeinheit 13 verfolgt werden. Während der Schritte S1 und S2 ist der DC-Trennschalter 14 geöffnet, sodass ein Leistungsfluss von dem Gleichrichter 1 in die DC-Last 30 verhindert wird. In einem dritten Schritt S3 wird die AC-Trenneinheit 5, insbesondere deren erster AC-Trennschalter 6 durch die Steuerungseinheit 15 geöffnet, wodurch eine weitere Aufladung der Ausgangskapazität 4 aus dem AC-Netz 20 verhindert wird. Das Öffnen des ersten AC-Trennschalters 6 kann bei Erreichen eines Wertes der Quellspannung erfolgen, der der Amplitude der Wechselspannung in dem AC-Netz 20 entspricht und bei dem eine weitere Aufladung auch bei geschlossener AC-Trenneinheit 5 ohnehin nicht mehr erfolgen würde. Die AC-Trenneinheit 5 kann jedoch auch schon vorher geöffnet werden und die Aufladung der Ausgangskapazität 4 aktiv stoppen, sollte ein kleinerer Wert der Quellspannung gewünscht sein. Sollte die Spannung der Ausgangskapazität 4 beim Öffnen der AC-Trenneinheit 5 oberhalb eines gewünschten Wertes der Quellspannung liegen, kann sich ein optionaler vierter Schritt S4 anschließen, bei dem der höhere Spannungswert an der Ausgangskapazität 4 durch Dissipation auf den gewünschten Wert der Quellspannung verringert wird. Die Dissipation kann durch eine Aktivierung von an die Ausgangskapazität 4 angeschlossenen Kleinverbrauchern, z.B. einem Lüfter des Gleichrichters 1 (in 1 nicht dargestellt), oder durch einen geeigneten Betrieb von Halbleiterschaltern des AC/DC-Wandlers 10 herbeigeführt werden. Der lediglich optional durchzuführende vierte Schritt S4 ist in 3 gestrichelt dargestellt. In einem fünften Schritt S5 wird die auf die Quellspannung eingestellte Ausgangskapazität 4 durch Schließen des DC-Trennschalters 14 mit der DC-Last 30 verbunden. Während die Ausgangskapazität 4 mit der DC-Last 30 über den geschlossenen DC-Trennschalter 14 verbunden ist, wird die AC-Trenneinheit 5 in einem geöffneten Zustand betrieben. Hierdurch wird lediglich eine begrenzte Energiemenge auf die DC-Last 30 übertragen. Die von der Quellspannung abhängende in der Ausgangskapazität 4 gespeicherte Energiemenge ist dabei so bemessen, dass selbst im Fall eines Kurzschlusses 33 der DC-Last 30 eine Beschädigung der DC-Last 30 und/oder von Komponenten des Gleichrichters 1 ausgeschlossen ist. Durch das niederimpedante Verbinden der Ausgangskapazität 4 mit der DC-Last 30 erfolgt ein Ladungstransport von der Ausgangskapazität 4 zur DC-Last. Dabei werden in einem sechsten Schritt S6 Zeitverläufe der an der Ausgangskapazität 4 abfallenden Spannung U und der von der Ausgangskapazität 4 in Richtung des DC-Ausgangs 3 fließenden Stroms I durch die Messeinheit 13 detektiert. Wie aus 1 (und auch 2) ersichtlich, entspricht die Spannung U über der Ausgangskapazität 4 bei geschlossenem DC-Trennschalter 14 sowohl einer an dem DC-Ausgang 3 des Gleichrichters 1 anliegenden Spannung als auch einer an der DC-Last 30 anliegenden Spannung U. Gleichfalls entspricht der von der Ausgangskapazität 4 in Richtung des DC-Ausgangs 3 fließende Strom I einem über den DC-Ausgang 3 fließenden Strom I einerseits, als auch einem über den Eingang 32 der DC-Last 30 fließenden Strom I andererseits. In einem siebten Schritt S7 erfolgt eine Auswertung der detektierten Werte von Spannung U und/oder Strom I bzw. deren Zeitverläufen durch die Steuerungseinheit 15. Hierbei wird überprüft, ob die detektierte Spannung U, der detektierte Strom I, und/oder eine Kombination der detektierten Spannung U und des detektierten Stroms I zumindest ein vorgegebenes Kriterium erfüllen. Exemplarisch werden in 3 als Kriterien überprüft, ob eine zeitliche Änderung der Spannung dU/dt einen ersten Schwellwert (dU/dt)TH übersteigt, ob der der detektierte Strom I einen zweiten Schwellwert ITH übersteigt und/oder ob der Quotient aus Spannung und Strom U/I einen dritten Schwellwert RTH unterschreitet. Wenn die detektierten Werte von Spannung U und/oder Strom I bei der Überprüfung keines der Kriterien erfüllen, so schließt die Steuerungseinheit, dass die DC-Last 30 keinen Kurzschluss 33 aufweist. Entsprechend wird in einem achten Schritt S8 die AC-Trenneinheit 5, insbesondere deren zweiter AC-Trennschalter 8, durch die Steuerungseinheit 15 gesteuert geschlossen. Hierdurch wird der AC/DC-Wandler 10 niederimpedant mit dem AC-Netz 20 verbunden wird. Der DC-Trennschalter 14 ist bereits geschlossen und der Gleichrichter 1 nimmt gesteuert durch die Steuerungseinheit 15 seinen normalen Betrieb zur Versorgung der DC-Last 30 auf. Erfüllen hingegen die detektierten Werte von Spannung U und/oder Strom I zumindest eines der genannten Kriterien, so schließt die Steuerungseinheit 15 bei der Überprüfung der detektierten Werte von Spannung U und Strom I auf einen an der DC-Last 30 vorliegenden Kurzschluss 33. Ein niederimpedantes Verbinden des AC/DC-Wandlers 10 mit dem AC-Netz 20 hätte in diesem Fall einen Leistungsfluss mit schädigender Wirkung auf Komponenten der DC-Last 30 und/oder des Gleichrichters 1 zur Folge. Konsequenterweise verzweigt das Verfahren in einen zehnten Schritt S10, bei dem die Steuerungseinheit 15 einen an der DC-Last 30 vorliegenden Kurzschluss 33 signalisiert und in einem elften Schritt S11 ein Öffnen aller AC -Trennschalter 6, 8 der AC-Trenneinheit 5 wie auch des DC-Trennschalters 14, sofern die entsprechenden Trennschalter nicht schon geöffnet sind, herbeiführt. Der Gleichrichter 1 ist somit galvanisch sowohl von dem AC-Netz 20, als auch von der DC-Last 30 getrennt. Jeglicher Leistungsfluss durch den Gleichrichters 1, sowohl aus dem AC-Netz 20 in den Gleichrichter, wie auch von dem Gleichrichter 1 in die DC-Last 30, wird somit sicher unterdrückt. Der Kurzschluss an der DC-Last 30 kann gefahrlos beseitigt werden.The procedure for detecting a short circuit 33 starts in a state where the rectifier 1 both due to an open AC disconnection unit 5 from the AC grid 20th , as well as due to an open DC disconnector 14th from the DC load 30th is separated. In a first step S1 becomes the first AC disconnector 6th closed so that the output capacitance 4th via the precharge resistor 7th with the AC grid 20th connected is. The DC disconnector 14th initially remains open. This will be done in a second step S2 the output capacitance 4th through one of the AC grid 20th drawn power flow and via the semiconductor switches of the AC / DC converter 10 assigned freewheeling diodes charged. The AC grid 20th removed and into the initially uncharged output capacitance 4th flowing power flow is through the precharge resistor 7th so limited that damage to components of the rectifier 1 is excluded. During the charging of the output capacity 4th can be a time course of tension U above the output capacitance 4th through the measuring unit 13th to be tracked. During the steps S1 and S2 is the DC disconnector 14th opened, allowing power flow from the rectifier 1 into the DC load 30th is prevented. In a third step S3 becomes the AC disconnection unit 5 , especially their first AC disconnector 6th by the control unit 15th opened, thus further charging the output capacitance 4th from the AC grid 20th is prevented. The opening of the first AC disconnector 6th can take place when the source voltage reaches a value that corresponds to the amplitude of the alternating voltage in the AC network 20th and with which a further charge even with the AC disconnection unit closed 5 wouldn't happen anyway. The AC disconnection unit 5 however, it can also be opened beforehand and the output capacity is charged 4th stop actively if a lower value of the source voltage is desired. Should be the voltage of the output capacitance 4th when opening the AC disconnection unit 5 are above a desired value of the source voltage, an optional fourth step can take place S4 at which the higher voltage value at the output capacitance 4th is reduced by dissipation to the desired value of the source voltage. The dissipation can be activated by activating the output capacitance 4th connected small consumers, e.g. a fan of the rectifier 1 (in 1 not shown), or by suitable operation of semiconductor switches of the AC / DC converter 10 be brought about. The fourth step, which is only optional S4 is in 3rd shown in dashed lines. In a fifth step S5 becomes the output capacitance set to the source voltage 4th by closing the DC disconnector 14th with the DC load 30th connected. While the output capacitance 4th with the DC load 30th via the closed DC disconnector 14th connected, the AC disconnection unit 5 operated in an open state. This only puts a limited amount of energy on the DC load 30th transfer. The output capacitance that depends on the source voltage 4th The amount of energy stored is calculated so that even in the event of a short circuit 33 the DC load 30th damage to the DC load 30th and / or components of the rectifier 1 is excluded. Through the low-impedance connection of the output capacitance 4th with the DC load 30th a charge is transported from the output capacitance 4th to the DC load. This will be in a sixth step S6 Time courses of the at the output capacitance 4th falling voltage U and that of the output capacitance 4th towards the DC output 3rd flowing stream I. through the measuring unit 13th detected. How out 1 (and also 2 ), corresponds to the voltage U above the output capacitance 4th when the DC disconnector is closed 14th both one at the DC output 3rd of the rectifier 1 applied voltage as well as one at the DC load 30th applied voltage U . It also corresponds to that of the output capacitance 4th towards the DC output 3rd flowing stream I. one via the DC output 3rd flowing stream I. on the one hand, and one via the entrance 32 the DC load 30th flowing stream I. on the other hand. In a seventh step S7 an evaluation of the detected voltage values takes place U and / or electricity I. or their time courses by the control unit 15th . It is checked whether the detected voltage U , the detected current I. , and / or a combination of the detected voltage U and the detected current I. meet at least one predetermined criterion. In 3rd checked as criteria whether a change in voltage dU / dt over time has a first threshold value (dU / dt) TH exceeds whether the current detected I. a second threshold I TH exceeds and / or whether the quotient of voltage and current U / I. a third threshold R TH falls below. When the detected values of voltage U and / or electricity I. when checking none of the criteria, the control unit concludes that the DC load 30th no short circuit 33 having. Correspondingly, in an eighth step S8 the AC disconnection unit 5 , especially their second AC disconnector 8th , through the control unit 15th controlled closed. This will make the AC / DC converter 10 low impedance with the AC network 20th is connected. The DC disconnector 14th is already closed and the rectifier 1 takes controlled by the control unit 15th its normal operation to supply the DC load 30th on. Conversely, meet the detected voltage values U and / or electricity I. the control unit closes at least one of the criteria mentioned 15th when checking the detected values of voltage U and electricity I. on one at the DC load 30th present short circuit 33 . A low-impedance connection of the AC / DC converter 10 with the AC grid 20th in this case would have a power flow with a damaging effect on components of the DC load 30th and / or the rectifier 1 result. The process consequently branches into a tenth step S10 , in which the control unit 15th one on the DC load 30th present short circuit 33 signaled and in an eleventh step S11 opening of all AC disconnectors 6th , 8th the AC disconnection unit 5 as well as the DC disconnector 14th provided that the relevant disconnectors are not already open. The rectifier 1 is thus galvanic from both the AC network 20th as well as the DC load 30th Cut. Any power flow through the rectifier 1 , both from the AC network 20th into the rectifier as well as from the rectifier 1 into the DC load 30th , is thus surely suppressed. The short circuit on the DC load 30th can be disposed of safely.

In 4 ist ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer zweiten Variante dargestellt. Die zweite Variante des Verfahrens kann mit dem in 2 dargestellten Gleichrichter 1 durchgeführt werden. Das Verfahren ähnelt in vielen Schritten dem in 3 dargestellten Verfahren. Im Folgenden werden daher lediglich die Unterschiede zu dem in 3 dargestellten Verfahrensvariante beschrieben.In 4th a flowchart of the method according to the invention is shown in a second variant. The second variant of the procedure can be carried out with the in 2 shown rectifier 1 be performed. The procedure is similar in many steps to that in 3rd presented procedure. In the following, only the differences to the one in 3rd described process variant shown.

Auch in diesem Fall startet das Verfahren in einem Zustand bei dem alle AC-Trennschalter 6, 8 der AC-Trenneinheit 5 und der DC-Trennschalter 14 geöffnet sind. In einem Schritt S20 wird der erste AC-Trennschalter 6 der AC-Trenneinheit geschlossen. Wie auch in 3 beschrieben wird hierdurch der AC/DC-Wandler 10 über den Vorladewiderstand 7 mit dem AC-Netz 20 verbunden. Über den sich einstellenden Leistungsfluss aus dem AC-Netz 20 wird in einem Schritt S21 zunächst die Zwischenkreiskapazität 11 auf eine Spannung aufgeladen, die der Amplitude der Wechselspannung in dem AC-Netz 20 entspricht. In einem Schritt S22 wird eine Quellspannung an der Ausgangskapazität 4 eingestellt. Hierzu wird durch einen geeigneten Betrieb des DC/DC-Wandlers 12 solange eine Ladungsmenge von der Zwischenkreiskapazität 11 in die Ausgangskapazität 4 transportiert, bis der gewünschter Wert der Quellspannung an der Ausgangskapazität 4 erreicht ist. Dabei kann die aktuell an der Ausgangskapazität 4 anliegende Spannung U über die Messeinheit 13 beobachtet werden. Nach Erreichen des gewünschten Wertes der Quellspannung an der Ausgangskapazität 4 wird der DC/DC-Wandler 12 in einem Schritt S23 deaktiviert, so dass ein weiterer Ladungstransport aus der Zwischenkreiskapazität 11 in die Ausgangskapazität 4 verhindert wird. In einem optional durchführbaren Schritt S24 kann ein Öffnen der AC-Trenneinheit 5, insbesondere des ersten AC-Trennschalters 6 der AC-Trenneinheit 5 erfolgen. Der Schritt S24 ist jedoch nur optional und nicht zwingend notwendig, da ein Leistungsfluss aus dem AC-Netz 20 in die Ausgangskapazität 4 schon durch den deaktivierten DC/DC-Wandler 12 verhindert wird. In 4 ist daher der optionale Schritt S24 gestrichelt dargestellt. In einem folgenden Schritt S25 wird schließlich die zuvor auf die Quellspannung aufgeladene Ausgangskapazität 4 durch Schließen des DC-Trennschalters 14 niederimpedant mit der DC-Last 30 verbunden.In this case, too, the process starts in a state in which all AC disconnectors are present 6th , 8th the AC disconnection unit 5 and the DC disconnector 14th are open. In one step S20 becomes the first AC disconnector 6th the AC disconnection unit is closed. As in 3rd This describes the AC / DC converter 10 via the precharge resistor 7th with the AC grid 20th connected. About the resulting power flow from the AC grid 20th is in one step S21 first the intermediate circuit capacitance 11 charged to a voltage equal to the amplitude of the alternating voltage in the AC network 20th corresponds to. In one step S22 becomes a source voltage at the output capacitance 4th set. This is done by operating the DC / DC converter appropriately 12th as long as an amount of charge from the intermediate circuit capacitance 11 into the output capacitance 4th transported until the desired value of the source voltage at the output capacitance 4th is reached. The currently at the output capacity 4th applied voltage U about the measuring unit 13th to be observed. After reaching the desired value of the source voltage at the output capacitance 4th becomes the DC / DC converter 12th in one step S23 deactivated, so that a further charge transport from the intermediate circuit capacitance 11 into the output capacitance 4th is prevented. In an optional step S24 opening of the AC disconnection unit 5 , especially the first AC disconnector 6th the AC disconnection unit 5 respectively. The step S24 however, it is only optional and not absolutely necessary, as power flows from the AC network 20th into the output capacitance 4th thanks to the deactivated DC / DC converter 12th is prevented. In 4th is therefore the optional step S24 shown in dashed lines. In a following step S25 finally becomes the output capacitance previously charged to the source voltage 4th by closing the DC disconnector 14th low impedance with the DC load 30th connected.

Die Schritte S25 bis S31 entsprechen den Schritten S6 bis S11 der bereits in 3 dargestellten Verfahrensvariante. Konkret gelten dabei die folgenden Entsprechungen: S5 = S25, S6 = S26, S7 = S27, ... S11 = S31. Zur Vermeidung redundanter Information wird daher auf die Beschreibung der Verfahrensvariante gemäß 3 verwiesen.The steps S25 to S31 correspond to the steps S6 to S11 who is already in 3rd process variant shown. Specifically, the following equations apply: S5 = S25 , S6 = S26 , S7 = S27 , ... S11 = S31 . To avoid redundant information, refer to the description of the method variant according to 3rd referenced.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
GleichrichterRectifier
22
AC-EingangAC input
33
DC-AusgangDC output
44th
AusgangskapazitätOutput capacitance
55
AC-TrenneinheitAC disconnection unit
66th
AC-TrennschalterAC disconnector
77th
VorladewiderstandPrecharge resistor
88th
AC-TrennschalterAC disconnector
99
Sinus-FilterSine filter
1010
AC/DC-WandlerAC / DC converter
1111
DC-ZwischenkreisDC link
1212th
DC/DC-WandlerDC / DC converter
1313th
MesseinheitMeasuring unit
1414th
DC-TrennschalterDC disconnector
1515th
SteuerungseinheitControl unit
2020th
AC-NetzAC grid
3030th
DC-LastDC load
3131
ElektrolyseurElectrolyzer
3232
Eingangentrance
3333
Kurzschluss Short circuit
UU
Spannungtension
II.
Stromelectricity
(dU/dt)TH (dU / dt) TH
SchwellwertThreshold
ITH I TH
SchwellwertThreshold
RTH R TH
SchwellwertThreshold
S1 -S11S1 -S11
VerfahrensschrittProcess step
S20-S31S20-S31
VerfahrensschrittProcess step

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 6339526 B1 [0004]US 6339526 B1 [0004]

Claims (16)

Verfahren zum Detektieren eines Kurzschlusses (33) einer DC-Last (30), die über einen einen AC/DC-Wandler (10) umfassenden Gleichrichter (1) mit einem AC-Netz (20) verbindbar ist, mit den Schritten: - Einstellen einer Quellspannung an einer Ausgangskapazität (4) des Gleichrichters (1) über einen dem AC-Netz (20) entnommenen gleichgerichteten Leistungsfluss, - Verbinden der zuvor auf die Quellspannung eingestellten Ausgangskapazität (4) des Gleichrichters (1) mit dem Eingang (32) der DC-Last (30), wobei ein weiterer Leistungsfluss aus dem AC-Netz (20) in den Gleichrichter (1) und ein damit verbundenes Wiederaufladen der Ausgangskapazität (4) unterdrückt wird, - Detektion einer an einem Eingang (32) der DC-Last (30) anliegenden Spannung U und/oder eines über den Eingang (32) der DC-Last (30) fließenden Stromes I, - Signalisieren eines Kurzschlusses (33) der DC-Last, wenn die detektierte Spannung U, ein Zeitverlauf der detektierten Spannung U, der detektierte Strom I, ein Zeitverlauf des detektierten Stroms I, eine Kombination der detektierten Spannung U und des detektierten Stroms I und/oder eine Kombination der Zeitverläufe der detektierten Spannung U und des detektierten Stroms I zumindest ein vorgegebenes Kriterium erfüllen.Method for detecting a short circuit (33) of a DC load (30), which can be connected to an AC network (20) via a rectifier (1) comprising an AC / DC converter (10), with the following steps: - Setting a source voltage at an output capacitance (4) of the rectifier (1) via a rectified power flow taken from the AC network (20), - Connect the output capacitance (4) of the rectifier (1), previously set to the source voltage, to the input (32) of the DC load (30), with a further power flow from the AC network (20) into the rectifier (1) and an associated recharging of the output capacitance (4) is suppressed, - Detection of a voltage U present at an input (32) of the DC load (30) and / or a current I flowing via the input (32) of the DC load (30), - Signaling of a short circuit (33) of the DC load when the detected voltage U, a time curve of the detected voltage U, the detected current I, a time curve of the detected current I, a combination of the detected voltage U and the detected current I and / or a combination of the time courses of the detected voltage U and the detected current I meet at least one predetermined criterion. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine vorgegebene Kriterium zumindest eines der folgenden Kriterien umfasst: - ein Betrag einer zeitlichen Änderung der an dem Eingang (32) der DC-Last (30) anliegenden Spannung dU/dt übersteigt einen der Quellspannung zugeordneten ersten Schwellwert (dU/dt)TH, und/oder - der über den Eingang (32) der DC-Last fließende Strom I übersteigt einen zweiten Schwellwert ITH, und/oder - ein Quotient der an dem Eingang (32) der DC-Last (30) anliegenden Spannung U und des über den Eingang (32) der DC-Last (30) fließenden Stroms I unterschreitet einen dritten Schwellwert RTH.Procedure according to Claim 1 , the at least one predetermined criterion comprising at least one of the following criteria: an amount of a change over time in the voltage dU / dt applied to the input (32) of the DC load (30) exceeds a first threshold value (dU / dt assigned to the source voltage ) TH , and / or - the current I flowing through the input (32) of the DC load exceeds a second threshold value I TH , and / or - a quotient of the voltage applied to the input (32) of the DC load (30) U and the current I flowing through the input (32) of the DC load (30) falls below a third threshold value R TH . Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Wert der Quellspannung so gewählt ist, dass bei Übertragung einer der Quellspannung zugeordneten Energiemenge auf die DC-Last (30), insbesondere im Falle eines vorliegenden Kurzschlusses (33) der DC-Last (30), eine Beschädigung von Komponenten der DC-Last (30) und/oder des Gleichrichters (1) ausgeschlossen ist.Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein a value of the source voltage is selected so that when an amount of energy assigned to the source voltage is transferred to the DC load (30), in particular in the event of a short circuit (33) of the DC load (30), damage to components of the DC Load (30) and / or the rectifier (1) is excluded. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Gleichrichter (1) als einstufiger Gleichrichter ausgelegt ist und der weitere Leistungsfluss aus dem AC-Netz (20) in die Ausgangskapazität (4) dadurch unterdrückt wird, dass bei dem Verbinden der Ausgangskapazität (4) mit der DC-Last (30) die Ausgangskapazität (4) über eine geöffnete AC-Trenneinheit (5) galvanisch von dem AC-Netz (20) getrennt ist.Method according to one of the Claims 1 to 3rd , wherein the rectifier (1) is designed as a single-stage rectifier and the further power flow from the AC network (20) into the output capacitance (4) is suppressed in that when the output capacitance (4) is connected to the DC load (30 ) the output capacitance (4) is galvanically isolated from the AC network (20) via an opened AC isolating unit (5). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, wobei die Ausgangskapazität (4) des einstufig ausgelegten Gleichrichters (1) über Freilaufdioden des AC/DC-Wandlers (10) bis auf eine Quellspannung aufgeladen wird, die der Amplitude der Wechselspannung des AC-Netzes (20) entspricht.Method according to one of the preceding Claims 1 to 4th , the output capacitance (4) of the single-stage rectifier (1) being charged via free-wheeling diodes of the AC / DC converter (10) to a source voltage which corresponds to the amplitude of the alternating voltage of the AC network (20). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Gleichrichter (1) als mehrstufiger Gleichrichter mit einem dem AC/DC-Wandler (10) nachgeschalteten DC/DC-Wandler (12) und einer dazwischen angeordneten Zwischenkreiskapazität (11) ausgelegt ist, und wobei bei dem Verbinden der Ausgangskapazität (4) mit der DC-Last (30) der weitere Leistungsfluss von dem AC-Netz (20) in den Gleichrichter (1) über einen geöffneten Halbleiterschalter des DC/DC-Wandlers (12) unterdrückt wird.Method according to one of the Claims 1 to 3rd , wherein the rectifier (1) is designed as a multi-stage rectifier with a DC / DC converter (12) connected downstream of the AC / DC converter (10) and an intermediate circuit capacitance (11) arranged in between, and wherein when connecting the output capacitance (4 ) with the DC load (30), the further power flow from the AC network (20) into the rectifier (1) is suppressed via an open semiconductor switch of the DC / DC converter (12). Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Ausgangskapazität (4) des mehrstufig ausgelegten Gleichrichters (1) über einen der Ausgangskapazität (4) vorgeschalteten DC/DC-Wandler (12) auf eine Quellspannung eingestellt wird, deren Wert unterhalb der Amplitude der Wechselspannung des AC-Netzes (20) liegt.Procedure according to Claim 6 , the output capacitance (4) of the multi-stage rectifier (1) being set to a source voltage via a DC / DC converter (12) connected upstream of the output capacitance (4), the value of which is below the amplitude of the alternating voltage of the AC network (20) lies. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Leistungsfluss zum Einstellen der Quellspannung an der Ausgangskapazität (4) dem AC-Netz (20) über einen Vorladewiderstand (7) entnommen wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the power flow for setting the source voltage at the output capacitance (4) is taken from the AC network (20) via a precharge resistor (7). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Gleichrichter (1) einstufig ausgeführt ist und das Einstellen der Ausgangskapazität (4) auf die Quellspannung beinhaltet, dass eine anfänglich oberhalb der Quellspannung liegende Spannung der Ausgangskapazität (4) durch Dissipation der in der Ausgangskapazität (4) gespeicherten Energie auf den Wert der Quellspannung verringert wird, und wobei die Ausgangskapazität (4) während der Dissipation von dem AC-Netz (20) getrennt ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the rectifier (1) is designed in a single stage and the setting of the output capacitance (4) to the source voltage includes that a voltage of the output capacitance (4) which is initially above the source voltage is generated by dissipating the in the output capacitance (4 ) stored energy is reduced to the value of the source voltage, and wherein the output capacitance (4) is separated from the AC grid (20) during the dissipation. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Dissipation der in der Ausgangskapazität (4) gespeicherten Energie durch ein Takten von Halbleiterschaltern des AC/DC-Wandlers (10) oder durch einen Betrieb von zumindest einem an die Ausgangskapazität (4) angeschlossenen Kleinverbraucher, z.B. einem Lüfter herbeigeführt wird.Procedure according to Claim 9 , whereby the dissipation of the energy stored in the output capacitance (4) is brought about by pulsing semiconductor switches of the AC / DC converter (10) or by operating at least one small consumer connected to the output capacitance (4), e.g. a fan. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die DC-Last (30) einen Elektrolyseur (31) umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the DC load (30) comprises an electrolyzer (31). Gleichrichter (1) zur Wandlung einer Wechselspannung in eine Gleichspannung, mit einem AC-Eingang (2) zur Verbindung des Gleichrichters (1) mit einem AC-Netz (20) und einem DC-Ausgang (3) zur Verbindung des Gleichrichters (1) mit einer DC-Last (30), umfassend - einen AC/DC-Wandler (10), - eine mit dem DC-Ausgang (3) des Gleichrichters (1) verbundene Ausgangskapazität (4), - eine mit dem AC-Eingang (2) verbundene AC-Trenneinheit (5) und einen mit dem DC-Ausgang (3) verbundenen DC-Trennschalter (14), und - eine Steuerungseinheit (15) zur Ansteuerung des Gleichrichters (1), die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgelegt und eingerichtet ist.Rectifier (1) for converting an alternating voltage into a direct voltage, with an AC input (2) for connecting the rectifier (1) to an AC network (20) and a DC output (3) for connecting the rectifier (1) with a DC load (30), comprising - an AC / DC converter (10), - an output capacitance (4) connected to the DC output (3) of the rectifier (1), - one connected to the AC input ( 2) connected AC disconnection unit (5) and a DC disconnector (14) connected to the DC output (3), and - a control unit (15) for controlling the rectifier (1), which is used to carry out the method according to one of the preceding claims is designed and established. Gleichrichter (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die AC-Trenneinheit (5) einen Vorladewiderstand (7) umfasst und ausgelegt ist, eine Verbindung des dem Gleichrichter (1) zugeordneten AC/DC-Wandlers (10) mit dem AC-Netz (20) einerseits über den Vorladewiderstand (7) und andererseits in direkter Art und ohne Zwischenschaltung des Vorladewiderstandes (7) bereitzustellen.Rectifier (1) Claim 12 , characterized in that the AC disconnection unit (5) comprises a precharge resistor (7) and is designed to connect the AC / DC converter (10) assigned to the rectifier (1) to the AC network (20) on the one hand via the Provide precharge resistor (7) and on the other hand in a direct manner and without the interposition of the precharge resistor (7). Gleichrichter (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichter (1), insbesondere der AC/DC-Wandler (10) in Bezug auf einen Leistungsfluss für einen bidirektionalen Betrieb ausgelegt und eingerichtet ist.Rectifier (1) Claim 12 or 13th , characterized in that the rectifier (1), in particular the AC / DC converter (10), is designed and set up with regard to a power flow for bidirectional operation. Gleichrichter (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichter (1) mehrstufig ausgelegt ist und einen zwischen dem AC/DC-Wandler (10) und der Ausgangskapazität (4) angeordneten DC/DC-Wandler (12) umfasst.Rectifier (1) after one of the Claims 12 to 14th , characterized in that the rectifier (1) is designed in several stages and comprises a DC / DC converter (12) arranged between the AC / DC converter (10) and the output capacitance (4). Gleichrichter (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (15) des Gleichrichters (1) ausgelegt und eingerichtet ist, in Reaktion auf einen detektierten Kurzschluss (33) der DC-Last (30), einen dauerhaften Leistungsfluss aus dem AC-Netz (20) über den Gleichrichter (1) in die DC-Last (30) zu unterbinden, indem ein Schließen der AC-Trenneinheit (5) und/oder gegebenenfalls ein Takten von Halbleiterschaltern des DC/DC-Wandlers (12) verhindert wird.Rectifier (1) after one of the Claims 12 to 15th , characterized in that the control unit (15) of the rectifier (1) is designed and set up, in response to a detected short circuit (33) of the DC load (30), a permanent power flow from the AC network (20) via the To prevent rectifier (1) in the DC load (30) by preventing the AC disconnection unit (5) from closing and / or possibly pulsing of the semiconductor switches of the DC / DC converter (12).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021113205A1 (en) 2021-05-20 2022-11-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft PROCEDURE FOR OPERATION OF A SHORT-CIRCUIT PROTECTED SUPPLY SYSTEM AND SHORT-CIRCUIT PROTECTED SUPPLY SYSTEM

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6339526B1 (en) * 1998-07-01 2002-01-15 Lucent Technologies Inc. Low voltage cutoff circuit with short circuit detection capability and method of operation thereof
GB2520121A (en) * 2013-07-12 2015-05-13 Control Tech Ltd Short-circuit protection

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0563695B1 (en) * 1992-03-31 1999-05-26 Siemens Aktiengesellschaft Method and means for detecting short circuits in parts of electrical networks
JP2903863B2 (en) * 1992-05-29 1999-06-14 三菱電機株式会社 Inverter device
JP6765325B2 (en) * 2017-03-07 2020-10-07 株式会社日立産機システム Power converter and ground fault location determination method
JP6517862B2 (en) * 2017-03-27 2019-05-22 ファナック株式会社 Converter apparatus having short circuit fault detection function and short circuit fault detection method for converter apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6339526B1 (en) * 1998-07-01 2002-01-15 Lucent Technologies Inc. Low voltage cutoff circuit with short circuit detection capability and method of operation thereof
GB2520121A (en) * 2013-07-12 2015-05-13 Control Tech Ltd Short-circuit protection

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021113205A1 (en) 2021-05-20 2022-11-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft PROCEDURE FOR OPERATION OF A SHORT-CIRCUIT PROTECTED SUPPLY SYSTEM AND SHORT-CIRCUIT PROTECTED SUPPLY SYSTEM

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