DE4132745C2 - - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur schnellen Loka
lisierung eines defekten (kurzgeschlossenen) steuerbaren Halblei
ter-Bauelementes in vollgesteuerten netzgelöschten Brückenschal
tungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein solches Verfahren, mit Hilfe dessen die Durchlegierung eines
steuerbaren Halbleiter-Bauelementes des Stromrichters erkannt
wird, ist in der DE 37 23 067 A1 beschrieben. Dort werden beim
Zuschalten bzw. nach dem Auftreten eines Überstromes in einem
mehrere Hauptzweige aufweisenden Stromrichter zur Ermittlung
eines durchlegierten Halbleiter-Bauelementes in der normalen
Einschaltreihenfolge der zu zündenden steuerbaren Halbleiter-
Bauelemente die jedem Hauptzweig entsprechend der Phasenlage der
Anschlußspannung zugeordneten Hauptimpulse auf die jeweils zuge
hörigen steuerbaren Halbleiter-Bauelemente durchgeschaltet. Der
Aufbau eines Stromflusses aufgrund der durchgeschalteten Haupt
impulse wird als Störung gewertet, worauf die Impulslage der
durchgeschalteten Hauptimpulse von der Wechselrichtergrenzlage
so lange in Richtung Gleichrichterbetrieb verschoben werden, bis
ein Sicherungsfall am Ort des durchlegierten steuerbaren Halblei
ter-Bauelementes erfolgt.
Das vorgenannte Verfahren macht eine Fehlerlokalisierung erst
aufgrund des Abschmelzens der jeweiligen Zweigsicherungen mög
lich. Ferner bedingt das Verfahren, daß die auf ihre Sperrfähig
keit zu kontrollierenden steuerbaren Halbleiter-Bauelemente eines
Stromrichters für den durchzuführenden Test immer in ihrer nor
malen Einschaltreihenfolge gezündet werden müssen.
Weiterhin ist aus der DE 30 38 246 A1 ein Verfahren zum Betrieb
von netzgeführten Stromrichtern bekannt, bei dem zur Vermeidung
von Überströmen oder Sicherungsausfällen die Bildung oder Weiter
leitung von Nachimpulsen gesperrt wird, wenn die Geschwindigkeit,
mit der der Stromrichter in Richtung Gleichrichterbetrieb gesteuert
wird, einen Schwellwert übersteigt.
Dieses Verfahren beinhaltet nicht die Lokalisierung defekter Thy
ristoren einer Brückenschaltung, sondern dient ausschließlich der
Vermeidung von kritischen Betriebszuständen (Überstrom, Siche
rungsfall), sofern der Stromrichter während des Betriebes sehr
schnell in Richtung Gleichrichterbetrieb verstellt wird.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur schnellen Lokalisierung eines defekten (kurzgeschlossenen)
steuerbaren Halbleiter-Bauelementes in vollgesteuerten netz
gelöschten Brückenschaltungen zu schaffen, welches das Abschmelzen
von Sicherungen vermeidet und das eine Zündung der steuerbaren
Halbleiter-Bauelemente unabhängig von ihrer normalen Einschalt
reihenfolge ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale
gelöst.
In einer Weiterführung der Erfindung wird der Prüfablauf so lange
mit einem jeweils schrittweise verringerten Zündwinkel wieder
holt, bis ein Fehlerstrom sicher erfaßbar ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Lokalisierung
eines kurzgeschlossenen steuerbaren Halbleiter-Bauelementes an
hand der Feststellung aus dem Fehlerstromvergleich, ob ein Netz
kurzschlußstrom oder ein Laststrom fließt.
Die Vorteile, die mit der Erfindung erzielt werden, bestehen
darin, daß das Abschmelzen von Sicherungen vermieden wird, daß
ohne zusätzliche Meßmittel eine gezielte Fehlerermittlung sowie
-beseitigung möglich ist, und sich die Reparaturzeit des Strom
richters verkürzt. Bei Stromrichtern in Gegenparallelschaltung
kann mit dem Verfahren das Halbleiterpaar, dem ein kurzgeschlos
senes Halbleiter-Bauelement angehört, ermittelt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
Die einzelnen Figuren zeigen:
Fig. 1 eine an ein dreiphasiges Netz angeschlossene 6-puls-
Brückenschaltung zur Steuerung eines Gleichstrommotors,
Fig. 2 die Spannungsverhältnisse an einer 6-puls-Brücke,
Fig. 3 die Zuordnung der Fehlerströme zu den kurzgeschlossenen
steuerbaren Halbleiter-Bauelementen bei Zündung eines
Halbleiter-Bauelementes der 6-puls-Brücke
mit alpha = 175 Grad,
Fig. 4 den Prüfablauf für den Kurzschlußtest einer 6-puls-Brücke,
dargestellt für die Auswertung der Phase T.
Für die in Fig. 1 dargestellte an ein dreiphasiges Netz ange
schlossene und mit Thyristoren ausgestattete 6-puls-Brückenschal
tung zur Steuerung eines Gleichstrommotors sind folgende Voraus
setzungen gegeben:
- - jeder der 6 Thyristoren ist mit beliebigem Zündwinkel ansteuerbar,
- - die Ansteuerung ist mit dem speisenden Netz synchronisiert,
- - ein Meßwert des Netzstromes steht zur Auswertung zur Verfügung,
- - der Lastkreis ist geschlossen.
Das Verfahren läuft wie folgt ab:
- 1. Ausgabe eines einzelnen Zündimpulses an einen Thyristor der an
das Netz angeschlossenen und synchronisierten Brückenschaltung.
Im Normalfall kommt es zu keinem Stromfluß, da alle anderen Ven
tile gesperrt sind. Ist in der Schaltung jedoch ein Ventil kurz
geschlossen, so bildet sich je nach der Lage des defekten Thy
ristors und in Abhängigkeit vom Zündwinkel ein Stromfluß aus.
Um diesen Fehlerstrom zu begrenzen, wird der Zündverzögerungswin kel des zu zündenden Thyristors so gewählt, daß der Momentanwert der Netzspannung über dem gezündeten und dem defekten Ventil entsprechend klein ist. - 2. Messen und Abspeichern des Netzstromes nach erfolgter Zündung
des einzelnen Thyristors.
Der Strom ist Null, wenn kein weiterer Thyristor in dem zu prü fenden Phasenzweig durchlässig ist.
Der Strom ist hoch, wenn er durch ein defektes Ventil als direk ter Netzkurzschluß fließen kann.
Der Strom ist niedriger, wenn ein defektes Ventil so gelegen ist, daß er über die Last des Stromrichters fließt. - 3. Zündung eines einzelnen Thyristors im nächsten Phasenzweig,
wenn kein Strom gemessen wurde.
Zündung des Thyristors im gleichen Phasenzweig, aber in der an deren Polarität, wenn vorher ein Fehlerstrom festgestellt wurde. Der Vergleich des sich jetzt einstellenden Stromes mit dem vorher gemessenen Fehlerstrom gestattet eine Wertung, ob Netzkurzschluß strom oder Laststrom vorliegt, woraus die Lage des defekten Ven tils abgeleitet werden kann. - 4. Wiederholung des Prüfablaufes mit einer geringeren Zündverzö
gerung , wenn vorher kein Fehlerstrom gemessen wurde.
Der Beginn der Prüfung mit einem hohen Zündwinkel ist erforder lich, um bei "harten" Netzen mit einer geringen vorgelagerten Impedanz ein Ansprechen der Sicherungen zu verhindern. Die Fort setzung der Prüfung mit geringeren Zündwinkeln ist notwendig, um bei "weichen" Netzen mit einer größeren Impedanz einen eventuel len Fehlerstrom sicher registrieren zu können.
Die Abarbeitung der einzelnen Prüfschritte geschieht zweckmäßi
gerweise durch Verwendung eine Mikrorechners, der die Zündimpuls
kanäle mit entsprechender Verzögerung einzeln aktivieren und den
netzseitig gemessenen Strom auswerten kann.
Im Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß als erstes ein
Zündimpuls an das Ventil R+ in Fig. 1 mit einer Verzögerung
alpha von 175 Grad gegenüber dem natürlichen Zündzeitpunkt und
einer Zündimpulslänge von nicht größer als 5 Grad ausgegeben
wird. Die Fig. 2 zeigt dazu die verketteten Spannungen URS, UST,
UTR sowie die jeweils um 180 Grad phasenverschobenen Verläufe von
USR, UTS und URT, die direkt für die Bildung der Gleichspannung
maßgeblich sind. Dabei ergibt sich z. B. der Zeitverlauf von URS
aus der Differenz der Momentanwerte der Phasenspannungen UR und
US, der Zeitverlauf von UST aus der Differenz der Momentanwerte
der Phasenspannungen US und UT usw.
Zum Zeitpunkt der Zündung ist die Spannung der Phase R negativ
gegenüber der Phasenspannung S; der Momentanwert von URS liegt
(siehe Fig. 2) nahe an seinem negativen Extremwert. Über das
Ventil R+ kann also unter keinen Umständen Strom zur Phase S
fließen.
Die Spannung URT hingegen hat zum Zündzeitpunkt (siehe Fig. 2)
einen leicht positiven Wert (d. h. UR ist größer als UT).
Falls nun das Ventil T+ kurzgeschlossen ist, fließt ein Kurz
schlußstrom von der Phase R nach der Phase T. Die den Strom an
treibende Spannungs-Zeit-Fläche ist aufgrund des gewählten Zünd
winkels so klein (siehe Fig. 2), daß der sich bei einem Kurz
schluß ausbildende Strom unter dem Grenzlastintegral der Schmelz
sicherungen in den Netzphasen bleibt. Falls T- defekt ist, fließt
der Fehlerstrom über R+, T- und die Last. Der Fehlerstrom über
die Last ist damit geringer, als der direkte Netzkurzschlußstrom.
Wird ein Stromfluß gemessen, so muß zur genauen Lokalisierung
des defekten Thyristors ermittelt werden, ob es sich um den
Kurzschlußstrom (dann ist T+ defekt) oder um den Motorstrom (dann
ist T- defekt) handelt. Das ist möglich, indem als zweites Ventil
R- gezündet wird (alpha = 175 Grad) und der sich einstellende
Strom mit dem ersten Stromwert verglichen wird.
Falls nach der Zündung von R+ kein Strom registriert wurde, muß
der nächste Zweig mit S+ gezündet werden. Zum Zeitpunkt der Zün
dung ist UST negativ und USR leicht positiv. Im Falle eines Feh
lerstromes ist das defekte Ventil also R+ oder R-, was durch eine
Zündung von S- und anschließenden Stromvergleich festgestellt
werden kann.
Ist kein Stromfluß meßbar, wird schließlich durch die Zündung von
T+ ermittelt, ob S+ oder S- defekt ist.
Die Zuordnung des jeweils gezündeten Ventils zu den gemessenen
Strömen bei Kurzschluß eines Ventils zeigt die Tabelle in der
Fig. 3.
Eine ausreichende Sicherheit, daß kein Kurzschluß eines Ventils
vorliegt, erhält man erst, nachdem der beschriebene Prüfablauf
mit geringeren Zündwinkeln (z. B. alpha = 170 Grad, alpha = 165
Grad, alpha = 160° Grad, alpha = 155 Grad) wiederholt wurde, da
die Höhe der Fehlerströme je nach Netz- und Lastimpedanz stark
unterschiedlich sein kann.
Im Falle eines Fehlers kann die Bezeichnung des kurzgeschlossenen
Thyristors über ein mit dem Mikrorechner gekoppeltes Display
angezeigt werden.
Beginnt der Prüfdurchlauf gerade mit der Zündung eines Ventils,
das kurzgeschlossen ist, so bleibt die Zündung wirkungslos, da
zur Ausbildung eines Stromes immer 2 Ventile leitend sein müssen.
Das kurzgeschlossene Ventil wird erst dann lokalisiert, wenn die
Zündung in einem anderen Phasenzweig erfolgt.
Claims (3)
1. Verfahren zur Ermittlung eines kurzgeschlossenen steuerbaren
Halbleiter-Bauelementes in vollgesteuerten netzgelöschten Brücken
schaltungen, deren Lastkreis über einen Verbraucher geschlossen
ist und die über Strommeßglieder an ein speisendes Netz ange
schlossen sind, sowie eine mit dem speisenden Netz synchronisierte
Ansteuereinrichtung aufweisen, mittels der jedes steuerbare
Halbleiter-Bauelement der Brückenschaltung einzeln durch Haupt
impulse ansteuerbar ist, und in welchem ein Stromaufbau aufgrund
eines durchgeschalteten Hauptimpulses als Störung gewertet wird,
bei der eine Verschiebung der Impulslage des durchgeschalteten
Hauptimpulses so lange in Richtung Gleichrichterbetrieb erfolgt,
bis ein auswertbarer Fehlerstrom vorhanden ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß unabhängig von der normalen durch die Spannungsver
hältnisse an den Thyristoren der am speisenden Netz liegenden
Brückenschaltung vorgegebenen Einschaltreihenfolge ein beliebiges
steuerbares Halbleiter-Bauelement der Brückenschaltung durch
einen Einzelimpuls mit einem solch hohen Zündverzögerungswinkel
gezündet wird, daß der bei einem Kurzschluß auftretende Fehlerstrom
unterhalb eines zulässigen Wertes bleibt, der nicht zum
Sicherungsfall führt, daß der Netzstrom erfaßt wird und, sofern
kein Fehlerstrom gemessen wird, anschließend ein beliebiges
steuerbares Halbleiter-Bauelement im nächsten Phasenzweig der
Brückenschaltung gezündet wird, wenn aber ein Fehlerstrom gemessen
wurde, dieser gespeichert wird und anschließend das steuerbare
Halbleiter-Bauelement mit der anderen Polarität im gleichen
Phasenzweig gezündet wird und zur Lokalisierung des kurzgeschlossenen
steuerbaren Halbleiter-Bauelementes ein Vergleich des
aktuellen Fehlerstromes mit dem zuvor gemessenen Fehlerstrom
vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Prüfablauf so lange mit einem jeweils schrittweise verringerten
Zündwinkel wiederholt wird, bis ein Fehlerstrom sicher erfaßbar
ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Lokalisierung eines kurzgeschlossenen steuerbaren Halbleiter-
Bauelementes anhand der Feststellung aus dem Fehlerstromvergleich
erfolgt, ob ein Netzkurzschlußstrom oder ein Laststrom fließt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4132745A DE4132745C3 (de) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | Verfahren zur Ermittlung eines kurzgeschlossenen steuerbaren Halbleiter-Bauelementes in netzgelöschten Brückenschaltungen |
Applications Claiming Priority (1)
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DE4132745A DE4132745C3 (de) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | Verfahren zur Ermittlung eines kurzgeschlossenen steuerbaren Halbleiter-Bauelementes in netzgelöschten Brückenschaltungen |
Publications (3)
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DE4132745A1 DE4132745A1 (de) | 1993-04-08 |
DE4132745C2 true DE4132745C2 (de) | 1993-07-29 |
DE4132745C3 DE4132745C3 (de) | 1998-10-01 |
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ID=6441949
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DE4132745A Expired - Fee Related DE4132745C3 (de) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | Verfahren zur Ermittlung eines kurzgeschlossenen steuerbaren Halbleiter-Bauelementes in netzgelöschten Brückenschaltungen |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4132745C3 (de) |
Cited By (2)
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1991
- 1991-09-27 DE DE4132745A patent/DE4132745C3/de not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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