Die Erfindung bezieht sich zunächst auf ein Verfahren zum Schutz leistungs
elektronischer Einrichtungen mit Spannungszwischenkreis, wie es im Oberbe
griff des Anspruches 1 näher definiert ist.The invention first relates to a method for protection performance
electronic devices with a DC link, as in the Oberbe
handle of claim 1 is defined in more detail.
Derartige Verfahren sind bekannt (ZEY-Glasers Annalen 110 (1986) Nr. 5, Mai, S. 147-152). Fig. 1 zeigt schematisch eine solche
Anordnung für einen Umrichter, bestehend aus einem steuerbaren Gleichrich
ter als Spannungsstellglied 1 (ggf. auch Chopper oder dgl.), einem Spannungs
zwischenkreis 2 und einem spannungsgeführten nachgeschalteten Wechselrich
ter 3, an den nicht gezeigte Verbraucher angeschlossen sein können. Im
Spannungszwischenkreis 2 sind eine Längsdrossel 4, eine spannungsstützende
Kondensatorbatterie 5 und eine kurzschließende Schutzeinrichtung 6 ange
ordnet. Die Zwischenkreisspannung (Istwert) als -Udx bezeichnet, wird von
einem Spannungserfassungglied 7 ermittelt und der Meßwert einer Zwischen
kreisregelung 8, z. B. hier einer Spannungsregelung mit unterlagerter Strom
regelung, zugeführt. Mit 9 ist ein zugehöriges Stromerfassungsglied ange
deutet. Die Zwischenkreisregelung 8 wirkt auf das Spannungsstellglied 1.
Mit 10 ist noch ein Komparator angegeben, der die Zwischenkreisspannung -Udx
mit einem Maximalwert vergleicht und über einen Auslöser 11 und Leitung a
die Schutzeinrichtung 6 auslöst.Such methods are known (ZEY-Glasers Annalen 110 (1986) No. 5, May, pp. 147-152). Fig. 1 shows schematically such an arrangement for a converter, consisting of a controllable rectifier ter as a voltage actuator 1 (possibly also chopper or the like.), A voltage intermediate circuit 2 and a voltage-connected downstream inverter ter 3 , to be connected to the consumer, not shown can. In the voltage intermediate circuit 2 , a series choke 4 , a voltage-supporting capacitor bank 5 and a short-circuit protective device 6 are arranged. The intermediate circuit voltage (actual value) referred to as -U dx is determined by a voltage detection element 7 and the measured value of an intermediate circuit control 8 , for. B. here a voltage control with subordinate current control supplied. With 9 an associated current detection element is indicated. The intermediate circuit control 8 acts on the voltage actuator 1 . 10 also indicates a comparator which compares the intermediate circuit voltage -U dx with a maximum value and triggers the protective device 6 via a release 11 and line a.
Die Funktion dieser Anordnung ist folgende: Im Normalfall wird die Zwischen
kreisspannung -Udx konstant gehalten und die Schutzeinrichtung 6 spricht
nicht an. Bei zu hoher Zwischenkreisspannung löst die Schutzeinrichtung aus
und durch Kurzschließen des Zwischenkreises werden Schäden an den Einrichtungen
verhindert.
The function of this arrangement is as follows: In the normal case, the intermediate circuit voltage -U dx is kept constant and the protective device 6 does not respond. If the DC link voltage is too high, the protective device trips and short-circuiting the DC link prevents damage to the devices.
Ist die Spannungserfassung selbst oder sind nachgeordnete Elemente defekt,
dann wird der Meßwert verfälscht und/oder fällt aus, die Zwischenkreis
spannung kann unkontrolliert ansteigen und die Schutzeinrichtung evtl. nicht
mehr reagieren. Das kann zu Schäden bis hin zur Explosion der Kondensator
batterie 5 führen. Ursache ist, daß die Regelung dann auf Istwert 0 erkennt
und UStell ständig erhöht wird. Zur Abhilfe wurde bisher durch redundante
Spannungserfassung die Verfügbarkeit und damit die Sicherheit erhöht.If the voltage detection itself or downstream elements are defective, the measured value is falsified and / or fails, the DC link voltage can rise uncontrollably and the protective device may no longer respond. This can lead to damage or even an explosion of the capacitor battery 5 . The reason is that the control then recognizes the actual value as 0 and the U Stell is constantly increased. To remedy this, availability and thus safety have been increased so far through redundant voltage detection.
Vorbekannte Lösungen weisen eine mehrfache paralleleErfassung von Meßgrößen
und eine entsprechende Auswertung aus. Dies bedeutet einen vermeidbaren
Mehraufwand an Meßgliedern und Logikverknüpfungen. Hier setzt die Erfindung
an mit der Aufgabe, einen Weg aufzuweisen, wie ohne aufwendige und teure
Zusatzeinrichtungen bei Ausfall einer wichtigen Meßgröße schädliche Spannungs
überhöhungen im Spannungszwischenkreis mit den aufgezeigten Folgen vermieden
werden können.Previously known solutions have multiple, parallel acquisition of measured variables
and a corresponding evaluation. This means an avoidable one
Additional expenditure on measuring elements and logic connections. This is where the invention comes in
with the task of showing a way, like without complex and expensive
Additional devices in the event of failure of an important measured variable of harmful voltage
Elevations in the DC link with the consequences shown are avoided
can be.
Die derartige aufgezeigte Aufgabe wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Folgean
sprüche beziehen sich auf Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens mit
vorteilhaften Ausgestaltungen.The task shown in this way is achieved by the method according to the invention
solved according to the characterizing features of claim 1. The sequence
sayings refer to instructions for carrying out the method
advantageous embodiments.
Durch die Erfindung werden jetzt für einen Schutz erhöhter Sicherheit keine
zusätzlichen Wandler mehr benötigt. Man kommt mit den sowieso vorhandenen
Meßgrößen aus. Diese werden nach Plausibilitätskriterien verwendet.By means of the invention, none are now used for increased security
additional converter more needed. You come with the existing ones anyway
Measurands. These are used according to plausibility criteria.
Die Fig. 2 zeigt eine um eine erfindungsgemäße Anordnung X (strichpunktiert
umrahmt) ergänzte Schaltung, wie sie prinzipmäßig schon Fig. 1 entnehmbar
ist. Die dortige Überwachung ist ergänzt bzw. ersetzt durch die Anordnung X.
Über die Zwischenkreisspannung erfolgt die Auslösung einer gemeinsamen
oder auch übergeordneten Schutzeinrichtung 6. Auch die Bildung der Frequenz
des Wechselrichters 3 mit der eingeprägten Spannung -Udx ist angedeutet und
erfolgt über einen Spannungs-/Frequenzumsetzer 15. FIG. 2 shows a circuit supplemented by an arrangement X according to the invention (framed by dash-dotted lines), as can be seen in principle from FIG. 1. The monitoring there is supplemented or replaced by the arrangement X. A common or higher-level protective device 6 is triggered via the intermediate circuit voltage. The formation of the frequency of the inverter 3 with the impressed voltage -U dx is also indicated and is carried out via a voltage / frequency converter 15 .
Es wird bei der Erfindung davon ausgegangen, daß der Sollwert (USoll) und
Istwert der Zwischenkreisspannung (-Udx) im Normalfall nicht über einen Tole
ranzwert -x3 hinaus längere Zeit unterschiedlich sein können. Es wird des
halb nach Fig. 2 in einem Additionspunkt 20 ein Differenzwert Δx zwischen
dem Spannungssollwert USoll und dem Toleranzwert -x3 gebildet, in einem
Komparator 21 mit dem Spannungsistwert -Udx verglichen und der Ausgang über
ein Zeitglied 22 mit Ansprechverzögerung t2 auf ein UND-Glied 23 geführt.
Ein nachgeschalteter Auslöse-Impulsgeber 24 betätigt zusätzlich die Schutz
einrichtung 6 über eine Leitung b, sofern weitere Kriterien vorliegen. Ein
solches weiteres Kriterium ist die Größe des Istwertes des Stromes vom
Spannungsstellglied 1. Der Strom IGX kann dann normalerweise nicht hoch
sein, wenn die Zwischenkreisspannung fehlt oder gering ist, da der Zwischen
kreis, d. h. Kondensator 5, geladen wird. Deshalb wird in einem zweiten Kom
parator 25 der Strom IGX mit einem Vergleichswert x2 verglichen und bei
einem High am Ausgang des Komparators 25 über ein ODER-Gatter 26 die UND-
Funktion des UND-Gatters 23 erfüllt. Die Schutzeinrichtung 6 spricht dann
ebenso an, als wenn ein drittes über das ODER-Gatter 26 geführtes Kriterium
vorliegt. Dieses Kriterium ist aus folgender Überlegung abgeleitet, daß
auch die Spannungsstellgröße UStell der Zwischenkreisregelung 8 dann nor
malerweise nicht hoch sein kann, wenn der Spannungsistwert - Udx - z. B.
durch Aderbruch - fehlt. Die Spannungsstellgröße UStell wird deshalb in
einem dritten Komparator 27 mit einem Schwellwert X1 verglichen und die
Differenz über ein weiteres Zeitglied 28 mit Ansprechverzögerung t1 geführt.
Bei ausreichender Differenz und Zeitdauer t1 gibt das Zeitglied 28 High-
Signal, das über ODER-Gatter 26 wiederum die UND-Bedingung von Gatter 23
erfüllt, was zum Ansprechen von Schutzeinrichtung 6 führt.It is assumed in the invention that the target value (U target ) and actual value of the intermediate circuit voltage (-U dx ) can not normally be different over a tolerance value -x 3 for a long time. It is the half of FIG. 2 in an addition point 20, a difference value Ax between the voltage value U Req and the tolerance value -x 3 formed compared dx in a comparator 21 with the actual voltage -U and the output of a timer 22 to delay t 2 led to an AND gate 23 . A downstream trigger pulse generator 24 also actuates the protective device 6 via a line b, if other criteria are present. Another such criterion is the size of the actual value of the current from the voltage control element 1 . The current I GX can then normally not be high if the intermediate circuit voltage is missing or low, since the intermediate circuit, ie capacitor 5 , is charged. Therefore, the current I GX with a comparison value x 2 is compared in a second com parator 25 and meets at a high at the output of the comparator 25 via an OR gate 26, the AND function of AND gate 23rd The protective device 6 then responds as if a third criterion passed via the OR gate 26 is present. This criterion is derived from the following consideration that the voltage manipulated variable U Stell of the intermediate circuit control 8 cannot normally be high if the actual voltage value - U dx - z. B. by broken wire - missing. The voltage manipulated variable U Stell is therefore compared in a third comparator 27 with a threshold value X 1 and the difference is passed through a further timing element 28 with a response delay t 1 . If there is a sufficient difference and time duration t 1 , the timer 28 gives a high signal, which in turn fulfills the AND condition of gate 23 via OR gate 26 , which leads to the protective device 6 being triggered.
Durch die Erfindung kann auf einfache Weise mit nur wenigen einfachen lo
gischen Mitteln, ein umfassender Schutz von Spannungszwischenkreis und
den angeschlossenen Geräten gegen Spannungsüberhöhung erzielt werden.The invention can be easily with only a few simple lo
means, comprehensive protection of the DC link and
the connected devices against excessive voltage.