DE4231351C2

DE4231351C2 - Erdschlußnachweisverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE4231351C2
Application number: DE4231351A
Authority: DE
Inventors: Nobuhiro Mikami
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-09-08
Filing date: 1992-09-18
Publication date: 2000-02-10
Anticipated expiration: 2012-09-19
Also published as: GB9219560D0; US5483167A; DE4231351A1; HK1004038A1; GB2270809A; GB2270809B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Erdschlußnachweisverfah ren und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, um sicherzustellen, daß unbeabsichtigte Erdung eines Ausgangs einer Gleichspannung in Wechselspannung umwandelnden Wechselrich tereinheit wahrgenommen wird, um die Wechselrichtereinheit zu schützen.

Eine herkömmliche Erdschlußnachweiseinheit ist in Fig. 10 der beigefügten Zeichnungen als Blockschaltbild darge stellt. Wie Fig. 10 zeigt, weist ein Wechselrichterbe reich 1 eine Vielzahl von Dioden auf, und die Spannung des Wechselrichterbereichs 1 wird mittels eines Glättungs kondensators 2 geglättet. Die Gleichspannung wird von einer Hauptwechselrichterschaltung 3 in Wechselspannung umgewan delt, und der von der Hauptwechselrichterschaltung 3 abgege bene Strom mit Hilfe von drei Detektoren 4 erfaßt. An die Hauptwechselrichterschaltung 3 ist ein Induktionsmotor 5 an geschlossen. In einer Vergleichsschaltung 110 wird ein Er dungsniveau auf seiten eines positiven und eines Nullpha senstroms verglichen, während eine Vergleichsschaltung 120 ein Erdungsniveau auf seiten eines negativen und eines Nullphasenstroms vergleicht. Anhand der von den jeweiligen Vergleichsschaltungen 110 und 120 ausgegebenen Signale er zeugt ein Abschaltsignal-Erzeugerbereich 130 ein Abschalt signal. Ein Steuerbereich 70 ist mit Mitteln zum Berechnen der von der Wechselrichtereinheit ausgegebenen Spannung und Frequenz versehen und als Zentraleinheit CPU ausgebildet, die einen Aufwärts/Abwärts-Zähler 70a in Form von Software enthält. Um anhand eines vom Steuerbereich 70 ausgegebenen Spannungsbefehls sowie eines Frequenzbefehls ein Signal zur Impulsbreitenmodulation, d. h. ein PWM-Signal zu erzeugen, ist eine Verknüpfungsschaltanordnung 8 mit einem PWM-Si gnal-Erzeugerbereich 9 versehen. Zu der Verknüpfungsschalt anordnung gehört ferner ein Ober- und Unterzweig-Kurzschluß verhinderungszeit-Erzeugerbereich 10, der in Abhängigkeit von dem erzeugten PWM-Signal eine Zeitspanne schafft, wäh rend der Ober- und Unterzweig-Kurzschluß verhindert wird. Von der Verknüpfungsschaltanordnung 8 wird jeder der Transisto ren in der Hauptgleichrichterschaltung 3 aktiviert.

Als nächstes soll die Arbeitsweise beschrieben werden. Die in den Gleichrichterbereich 1 eingegebene Wechselspannung wird in Gleichspannung umgewandelt und vom Glättungskondensa tor 2 geglättet, um danach in die Hauptwechselrichterschal tung 3 eingegeben zu werden. In der Hauptewechselrichter schaltung 3 werden anhand eines vom Steuerbereich 70 ausge gebenen Frequenz/Spannung-Befehls die durch ein von der Verknüpfungsschaltanordnung 8 kommendes Antriebssignal mit einander in Brückenverbindung stehenden Transistoren er regt, um die Gleichspannung in eine Wechselspannung umzu wandeln, die eine vorherbestimmte Frequenz/Spannung hat. Auf diese Weise wird die umgewandelte Wechselspannung dann an den Induktionsmotor 5 angelegt.

Dabei erfassen die Detektoren 4 den aus der Hauptwechsel richterschaltung 3 kommenden Strom, und die Ausgänge der jeweiligen Detektoren 4 werden in drei Phasen addiert und ihr Nullphasenstrom an die Vergleichsschaltungen 110 und 120 angelegt. In der Vergleichsschaltung 110 wird der ein gegebene Nullphasenstrom mit dem Erdungsniveau an der posi tiven Seite verglichen. Wenn der Nullphasenstrom größer ist als das Erdungsniveau an der positiven Seite, wird ein "H"- Signal abgegeben. In der Vergleichsschaltung 120 wird der eingegebene Nullphasenstrom mit dem Erdungsniveau an der negativen Seite verglichen. Ist der Nullphasenstrom größer als das Erdungsniveau an der negativen Seite, wird ein "H"- Signal abgegeben. Die von den beiden Vergleichsschaltungen 110 und 120 gelieferten Signale werden an den Abschaltsi gnal-Erzeugerbereich 130 angelegt, um ein Abschaltsignal zu erzeugen, welches auf das "H"-Signal gebracht wird, falls der Nullphasenstrom größer ist als das Erdungsniveau an der positiven Seite oder kleiner als das Erdungsniveau an der negativen Seite. Das erzeugte Abschaltsignal wird in die Verknüpfungsschaltanordnung 8 eingegeben. Ist das erzeugte Abschaltsignal das "H"-Signal, so wird ein Antriebs- oder Erregungssignal abgeschaltet, um die Hauptwechselrichter schaltung 3 vor unbeabsichtigter Erdung zu schützen. Bei der herkömmlichen Erdschlußnachweiseinheit bedeutet "Erde" eine Betriebserdung oder Erdung des Systems einschließlich einer Wechselrichtereinheit und eines Induktionsmotors 5 als Verbraucher.

Als weitere technische Vorveröffentlichungen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung sei auf folgende hingewiesen: "Distribution-Line Ground Protecting Apparatus", offenbart im japanischen Patent der Offenlegungsnummer HEI 3-78424, "Accident-Section Detecting Apparatus For Power Equipment", offenbart im japanischen Patent der Offenlegungsnummer SHO 64-38668, "Ground Protecting Apparatus", offenbart im japanischen Patent der Offenlegungsnummer SHO 58-148618, sowie "Ground Detecting Apparatus For Inverter", offenge legt im japanischen Gebrauchsmuster der Offenlegungsnummer SHO 63-182634.

Da die bekannte Erdschlußnachweisvorrichtung so ausgelegt ist, daß ein Erdschlußzustand allein anhand eines Ver gleichsprozesses festgestellt wird, ergibt sich folgende Schwierigkeit. Die Erdschlußnachweisvorrichtung kann einen intermittierenden Erdschlußstrom nicht exakt nachweisen. Folglich kann nicht sichergestellt werden, daß eine Wechsel richtereinheit tatsächlich vor unbeabsichtigter Erdung ge schützt werden kann.

Es gibt noch eine weitere Schwierigkeit. Da die herkömmli che Erdschlußnachweisvorrichtung aus Hardware aufgebaut ist, ergeben sich für die Wechselrichtereinheit als solches hohe Kosten.

Außerdem muß ein Störungsfilter deshalb eingebaut werden, weil Störsignale die Stromnachweisvorrichtung beeinflussen. Dieser Störfilter besteht wiederum aus Hardware. Folglich kann eine Konstante des Störfilters nicht jeweils anhand der Störbedingung flexibel variiert werden. Eine Fehlfunk tion läßt sich deshalb nicht exakt erfassen.

Aus der DE 39 23 594 A1 ist beispielsweise eine derartige Erd schlußnachweisvorrichtung, die aus Hardwarekomponenten besteht, bekannt. Zur Ausfilterung der stark oberwellenbehafteten Spannung im Meßkreis wird als Störungsfilter ein Kondensator eingesetzt. Das Signal wird nachfolgend nach Passieren eines Trennverstärkers noch in einem Integrator geglättet.

Gleichermaßen arbeitet das Erdschlußnachweisverfahren nach der DE 36 00 172 A1. Auch hier ist ein Kondensator als Störfilter vor gesehen.

Ferner ist noch aus der DE 40 11 076 A1 eine Erdschlußnachweis vorrichtung für Starkstromleitungen bekannt. Dort werden zwei aufeinanderfolgend abgetastete Nullstromsignale miteinander verglichen. Wenn die berechnete Differenz einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wird auf Erdschluß geschlossen. Wird der festgelegte Schwellenwert nicht überschritten, so wird der Vergleichswert verworfen. Die Beurteilung, ob Erdschluß vorliegt oder nicht erfolgt daher in einem einzigen Vergleichs schritt, in dem der Differenzwert mit dem festgelegten Schwellenwert verglichen wird. Ist dieser Differenzwert auf grund einer Kurzzeitschwankung höher als der festgelegte Schwellenwert, wird sofort auf Erdschluß geschlossen, selbst dann, wenn die Fehlfunktion nicht von nennenswerter Dauer ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Erdschlußnachweisverfahren und eine entsprechende Vorrichtung für eine Wechselrichterein heit zu schaffen, mit dem bzw. der ein Erdschlußstrom exakt nachweisbar ist, um die Wechselrichtereinheit vor unbeabsich tigter Erdung zu schützen. Dabei soll die Wechselrichtereinheit gleichzeitig preisgünstig sein.

Diese Aufgabe wird alternativ durch die Ansprüche 1, 6, 8 und 11 gelöst.

Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß ein Wechsel richter mit Erdschlußnachweis geschaffen wird, bei dem eine Konstante eines Störfilters flexibel variiert werden kann. Da durch wird sichergestellt, daß jegliche Fehlfunktion genau nachweisbar ist.

Bei der vorliegenden Erfindung wird der Ausgangsstrom der Wechselrichtereinheit mit Hilfe einer Stromnachweisschaltung oder eines Detektors wahrgenommen. Der erfaßte Strom wird addiert, um den Nullphasenstrom zu berechnen. Wenn der Nullphasenstrom das Erdungsniveau übersteigt, wird einem Zähler ein erster Wert hinzugefügt. Wenn der Wert des Zäh lers ein vorherbestimmtes Niveau erreicht, wird dies als Erdschluß beurteilt, um die Wechselrichtereinheit zu schüt zen. Erreicht der Nullphasenstrom nicht das Erdungsniveau, wird ein kleinerer Wert als der zuerst genannte Wert vom Zähler subtrahiert, um eine Operation durchzuführen, die den Wert des Zählers herabsetzt. Hierzu wird der intermit tierende Erdungsstrom exakt festgestellt, damit die Wechsel richtereinheit vor zufälligem Erdschluß geschützt wird. Die Wechselrichtereinheit ist dabei von preisgünstigem Aufbau. Außerdem läßt sich die Konstante des in der Einheit verwen deten Störfilters variieren, so daß eine Fehlfunktion exakt gemessen werden kann.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausfüh rungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung einer Erd schlußnachweisvorrichtung für eine Wechselrich tereinheit gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm, welches den ganzen Arbeitsvor gang eines Erdschlußnachweisverfahrens für die Wechselrichtereinheit gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm, welches den Vorgang der Auf wärts- und Abwärtsverarbeitung eines Zählerwertes bei dem Erdschlußnachweisverfahren für den Wechsel richter gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm, welches den Erdschlußbeurtei lungsvorgang bei dem Erdschlußnachweisverfahren für den Wechselrichter gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 5a und 5b Stromverlaufskurven, die die Arbeitsweise für den Fall zeigen, daß die Wechselrichtereinheit unter Erdungsbedingung startet, sowie eine Ansicht der Zähleroperation;

Fig. 6 eine Stromverlaufskurve, die die Arbeitsweise für den Fall zeigt, daß die Wechselrichtereinheit unter Erdungsbedingung startet, sowie eine Ansicht der Zähleroperation;

Fig. 7 eine Stromverlaufskurve, die die Arbeitsweise für den Fall zeigt, daß die Wechselrichtereinheit unter Erdungsbedingung startet, sowie eine Ansicht der Zähleroperation;

Fig. 8 eine Stromverlaufskurve, die die Arbeitsweise für den Fall zeigt, daß die Wechselrichtereinheit unter Erdungsbedingung startet, sowie eine Ansicht der Zähleroperation;

Fig. 9 eine Stromverlaufskurve, die die Arbeitsweise für den Fall zeigt, daß die Wechselrichtereinheit unter Erdungsbedingung startet, sowie eine Ansicht der Zähleroperation; und

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Anordnung einer Erdschlußnachweisvorrichtung für eine Wechselrichtereinheit.

In Fig. 1 ist eine Erdschlußnachweisvorrichtung gemäß der Erfindung für eine Wechselrichtereinheit dargestellt, die Gleichspannung in Wechselspannung umwandelt. In einem Gleich richterbereich 1 wird eine Wechselspannung in gleichgerich tete Spannung umgeformt. Diese gleichgerichtete Spannung wird von einem Glättungskondensator 2 zu einer Gleichspan nung geglättet. In einer Hauptwechselrichterschaltung 3 wird dann die Gleichspannung in eine Wechselspannung umgewan delt. Der von der Hauptwechselrichterschaltung 3 abgegebene Strom wird mit drei Detektoren 4 erfaßt. An die Haupt wechselrichterschaltung 3 ist ein Induktionsmotor 5 ange schlossen. Ein Steuerbereich 7 weist eine Eingabe/Ausgabe- Schnittstelle 11 mit einem A/D-Umsetzer auf, die zur Ein- und Ausgabe erfaßter Strominformation sowie eines Span nung/Frequenz-Befehls und eines Steuerbefehls und derglei chen in vorherbestimmter Form dient. Zu dem Steuerbereich gehört ferner ein Speicher ROM 13, in dem Programme zum Ausführen verschiedener Kontrollvorgänge gespeichert sind, sowie eine Zentraleinheit 12, welche entsprechend den im ROM 13 gespeicherten Programmen verschiedene Berechnungen durchführt (12a bezeichnet einen Aufwärts/Abwärts-Zähler in Form von Software). Ferner gehört zu dem Steuerbereich 7 ein Speicher RAM 14 zum Speichern von Verarbeitungsergeb nissen der Zentraleinheit CPU 12 sowie weiterer Daten. Es ist eine Verknüpfungsschaltanordnung 8 vorgesehen, die einen PWM-Signal-Erzeugerbereich 9 aufweist, der ein Im pulsbreitenmodulationssignal oder PWM-Signal auf der Basis des vom Steuerbereich 7 ausgegebenen Frequenz/Spannung-Be fehls erzeugt. Die Verknüpfungsschaltanordnung 8 weist fer ner einen Ober- und Unterzweig-Kurzschlußverhinderungszeit- Erzeugerbereich 10 auf, der im Hinblick auf das erzeugte PWM-Signal eine Zeitspanne erzeugt, während der ein Ober- und Unterzweig-Kurzschluß verhindert wird. Mit der Verknüp fungsschaltanordnung 8 wird eine Vielzahl von Transistoren in der Hauptwechselrichterschaltung 3 erregt. 15a bezeichnet ein Abschaltsignal und 15b einen Frequenz/Spannung-Befehl.

Unter Hinweis auf Fig. 2 soll nun die Arbeitsweise be schrieben werden. Ein Programm zum Betreiben der Wechsel richtereinheit als Ganzes ist im ROM 13 gespeichert, und der anhand von Fig. 2 erläuterte Vorgang beginnt im Pro gramm zu einem bestimmten Zeitpunkt. Der von der Wechsel richtereinheit ausgegebene Stromwert wird von den Detekto ren 4 in einer festgesetzten Zykluszeit erfaßt (z. B. ein Zyklus in der Größenordnung von 1/2 einer Trägerperiode oder weniger). Erfaßte Stromwertinformation wird über die E/A-Schnittstelle 11 in den Steuerbereich 7 eingegeben. Die Zentraleinheit CPU 12 summiert die drei Phasenströme ent sprechend den im ROM 13 gespeicherten Programmen um den Null phasenstrom aufzufinden (S20). Anschließend erfolgt eine Berechnung zur Vergrößerung oder Verkleinerung eines Wertes in dem als Software verwirklichten Aufwärts/Abwärts-Zählers 12a anhand eines Wertes des berechneten Nullphasenstroms (S21).

Bei dem Vorgang der Vergrößerung oder Verkleinerung des Wertes des Aufwärts/Abwärts-Zählers 12a im Schritt S21 wird im Schritt S30 beurteilt, ob der Nullphasenstrom das Er dungsniveau übersteigt oder nicht, wie Fig. 3 zeigt. Wenn entschieden wird, daß der Nullphasenstrom das Erdungsniveau übersteigt, wird dem Aufwärts/Abwärts-Zähler 12a im Schritt S31 "4" hinzugefügt. Wenn im Gegensatz dazu der Nullphasen strom das Erdungsniveau nicht übersteigt, wird im Schritt S32 der Wert "1" vom Aufwärts/Abwärts-Zähler 12a subtra hiert.

Danach wird ein Erdschlußbeurteilungsverfahren durchge führt, in dem festgestellt wird, ob es sich um Erdschluß auf der Basis des Wertes des Aufwärts/Abwärts-Zählers 12a handelt (S22). Wie Fig. 4 zeigt, wird beurteilt (S40), ob der Wert des Aufwärts/Abwärts-Zählers 12a die Ziffer "12" erreicht oder nicht. Wenn der Aufwärts/Abwärts-Zähler 12a diesen Wert nicht erreicht hat, wird das Erdschlußbeurtei lungsverfahren beendet, und der Verlauf kehrt zum Hauptpro gramm zurück. Erreicht andererseits der Aufwärts/Abwärts- Zähler 12a den Wert "12", dann gibt die CPU 12 über die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 11 ein Abschaltsignal 15a aus. Dies Abschaltsignal 15a wird in den PWM-Signal-Erzeu gerbereich 9 eingegeben, der innerhalb der Verknüpfungs schaltanordnung 8 angeordnet ist. Infolgedessen wird die Hauptwechselrichterschaltung 3 der Wechselrichtereinheit ab geschaltet, damit die Wechselrichtereinheit nicht zerstört werden kann (S41).

Da der Aufwärts/Abwärts-Zähler 12a den Wert "12" bei Stö rungen kurzer Impulse nicht in einer Zeit innerhalb der Länge erreicht, die zwei Zyklen der Stromerfassung auf die sem Wege entspricht, wird das Abschaltsignal 15a nicht aus gegeben, so daß eine Fehlfunktion aufgrund einer Störung vermieden wird. Bei der vorliegenden Erfindung bedeutet "Erde" eine Betriebserdung, mit anderen Worten eine Erdung des Systems einschließlich Wechselrichtereinheit und Induk tionsmotor 5 als Verbraucher.

Für den Fall, daß die Wechselrichtereinheit geerdet ist, kann intermittierender Erdschlußstrom fließen, wie Fig. 5a zeigt. Wenn die Einheit auf diese Weise geerdet ist, gibt es jedoch Momente, bei denen der Erdschlußstrom nicht in jedem Trägerzyklus fließt. Wenn die Zeitpunkte zum Erfassen des Erdschlußstroms miteinander genau in diesem Moment zu sammenfallen, kann der Erdschlußstrom selbst dann nicht festgestellt werden, wenn eine Erdung vorliegt.

Auch wenn der Zeitpunkt, zu dem der Erdschlußstrom erfaßt wird, mit einem Moment in jeder Trägerperiode zusammen fällt, bei dem der Erdschlußstrom fließt, kann der Erdungs zustand nicht festgestellt werden, wenn das für die Beur teilung herangezogene Erdungsstromniveau in diesem Moment eine Hüllkurve (Sinuswellenform) des Erdschlußstroms nicht übersteigt. Ist die Anordnung also so getroffen, daß sie nur dann als geerdet beurteilt wird, wenn der Erdschluß strom, der das Erdungsstromniveau übersteigt, mehrmals festgestellt wird (beispielsweise dreimal), wird der Erd schlußzustand, selbst wenn er vorliegt, nicht erfaßt. Diese Erscheinung kann mit dem anhand von Fig. 3 und 4 erläuter ten Verfahren eliminiert werden.

Hier wird, wenn das Erdungsniveau nicht überschritten wird, eine "1" subtrahiert, statt daß eine Ziffer "4" addiert wird, wie im Fall bei Überschreiten des Erdungsniveaus, was in Fig. 5b gezeigt ist. Wenn man so vorgeht, ist die Ge schwindigkeit, mit der der Wert des Aufwärts/Abwärts-Zäh lers 12a abnimmt, geringer als die Geschwindigkeit, mit der der Wert des Aufwärts/Abwärts-Zählers 12a zunimmt. Der Auf wärts/Abwärts-Zähler 12a erreicht also die Ziffer "12" nach Ablauf einer vorherbestimmten Zeit, selbst wenn der Null phasenstrom nicht kontinuierlich das Erdungsniveau über schreitet. Folglich wird der Erdschlußzustand festgestellt, um die Wechselrichtereinheit zu schützen.

Fig. 6 veranschaulicht eine Operation des Aufwärts/Abwärts- Zählers 12a für den Fall, bei dem der Erdschlußstrom konti nuierlich fließen kann. Der Aufwärts/Abwärts-Zähler 12a er reicht den Wert "12", wenn der Erdschlußstrom, der das Er dungsniveau übersteigt, kontinuierlich fließt (in Fig. 6 sind drei Abgriffspunkte beschrieben). Infolgedessen beur teilt die CPU 12 auf Erdschluß, die Wechselrichterhaupt schaltung 3 wird abgeschaltet, und die Wechselrichtereinheit auf diese Weise geschützt.

Fig. 7 zeigt die Operation des Aufwärts/Abwärts-Zählers 12a für den Fall, daß eine Störung von doppelter Länge oder we niger als der Abgriffszeit in die Wechselrichtereinheit ein geht. Obwohl der Erdungsstrom (Störung), der das Erdungsni veau übersteigt, zweimal abgetastet wird, erreicht in die sem Fall der Wert des Aufwärts/Abwärts-Zählers 12a nur "8" und nicht "12". Folglich lautet die Beurteilung der CPU 12 nicht auf Erdschluß. Der Wert des Aufwärts/Abwärts-Zählers 12a nimmt Schritt für Schritt um eins ab und erreicht schließlich "0", weil bis zum Eingang der nächsten Störung kein Erdschlußstrom abgetastet werden kann, der das Er dungsniveau übersteigt.

Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird dem Auf wärts/Abwärts-Zähler 12a die Ziffer "4" hinzugefügt, wenn der Erdschlußstrom das Erdungsniveau übersteigt, während eine "1" vom Aufwärts/Abwärts-Zähler 12a subtrahiert wird, wenn der Erdschlußstrom das Erdungsniveau nicht übersteigt.

Folglich wird auf Erdschluß geschlossen, wenn der Auf wärts/Abwärts-Zähler 12a den Wert "12" erreicht. Es ist aber auch möglich, andere Wertekombinationen vorzusehen, um den Effekt des Verhinderns einer Fehlfunktion in Überein stimmung mit einer eingegebenen Störcharakteristik zu er zielen. So wird beispielsweise dem Aufwärts/Abwärts-Zähler 12a eine "3" addiert, wenn der Erdschlußstrom das Erdungs niveau übersteigt, während eine "2" subtrahiert wird vom Aufwärts/Abwärts-Zähler 12a, wenn der Erdschlußstrom das Erdungsniveau nicht übersteigt. Die Beurteilung fällt dann für Erdschluß aus, wenn der Aufwärts/Abwärts-Zähler 12a den Wert "15" erreicht. Das Beispiel soll unter Hinweis auf Fig. 8 und 9 näher erläutert werden.

Fig. 8 zeigt die Operation des Aufwärts/Abwärts-Zählers 12a für den Fall, daß der Erdschlußstrom kontinuierlich fließen kann. Der Wert des Aufwärts/Abwärts-Zählers 12a erreicht "15", wenn der Erdschlußstrom, der das Erdungsniveau über steigt, kontinuierlich fließt (fünf Abgriffspunkt sind in Fig. 8 beschrieben). Infolgedessen schließt die CPU 12 auf Erdschluß, die Hauptwechselrichterschaltung 3 wird abge schaltet, und die Wechselrichtereinheit geschützt.

Fig. 9 zeigt die Operation des Aufwärts/Abwärts-Zählers 12a für den Fall, daß eine Störung an der Wechselrichtereinheit anliegt. In diesem Fall erreicht der Wert des Auf wärts/Abwärts-Zählers 12a "6" und erreicht nicht die Ziffer "15", obwohl der Erdschlußstrom (Störung), der das Erdungs niveau übersteigt, zweimal abgegriffen wird. Folglich beur teilt die CPU 12 dies nicht als Erdschluß. Der Wert des Aufwärts/Abwärts-Zählers 12a verringert sich außerdem schrittweise um zwei und erreicht schließlich "0", weil kein Erdschlußstrom, der das Erdungsniveau übersteigt, ab getastet werden kann, bis die nächste Störung eingeht.

Im Fall der Erfindung werden die Werte zum Addieren oder Subtrahieren zu oder vom Aufwärts/Abwärts-Zähler 12a sowie der Wert zur Beurteilung eines Erdschlusses mit Hilfe von Software bestimmt. Infolgedessen ist es leicht, den Additi ons- und Subtraktionswert für den Aufwärts/Abwärts-Zähler 12a sowie den Wert für die Beurteilung des Erdschlusses durch Änderung der Software zu variieren statt die Hardware ändern zu müssen. Das ermöglicht eine flexible Änderung des Charakters der Wechselrichtereinheit.

Durch eine Änderung der Reihenfolge der Schritte S21 und S22 in Fig. 2 kann ferner ein ähnlicher Erdschlußnachweis ermöglicht werden, obwohl eine Verzögerung entsprechend ei nes Zeitintervalls entsprechend der Stromerfassungs-Abfra gezeit vorliegt.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist als Verbraucher ein Induktionsmotor vorgesehen. Es können aber auch andere induktive Lasten als Verbraucher vorgese hen sein.

Außerdem ist das vorstehend beschriebene Ausführungsbei spiel so ausgelegt, daß zum Zeitpunkt des festen Zyklus zur Erdschlußerfassung die Ziffer "4" gezählt wird, wenn ein Erdschluß wahrgenommen wird, während die Ziffer "1" subtra hiert wird, wenn kein Erdschluß festgestellt wird. Das Pro gramm kann aber auch so ausgelegt sein, daß es einen Erd schluß dann als vorhanden beurteilt, wenn kontinuierlich mehrmals (z. B. dreimal) ein Erdungszustand jedesmal festge stellt wird, wenn eine Erfassung des Erdschlusses vorgenom men wird. Hierbei muß der Zeitpunkt, zu dem der Erdschluß festgestellt wird, synchron mit der Trägerperiode und der Hüllkurve (Sinuswellenform) des Erdschlußstroms erzeugt werden. Da in diesem Fall für die Synchronisation eine eigene Schaltung und dergleichen erforderlich ist, erhöhen sich die Vorrichtungskosten im Vergleich zu dem bevorzugten Aus führungsbeispiel. Allerdings ergeben sich ähnliche Vor teile.

Claims

1. Erdschlußnachweisverfahren für einen Wechselrichter, der eine Gleichspannung in einen mehrphasige Wechselspannung umwandelt, wobei

1. die Ausgangsströme innerhalb der einzelnen Phasen des Wechselrichters erfaßt werden,
2. der Nullphasenstrom durch Summierung der erfaßten Ausgangsströme berechnet wird,
3. ein Zählwert erzeugt wird, in dem bei jedem Zyklus der Ausgangsstromerfassung ein erster Wert addiert wird, wenn der Nullphasenstrom ein bestimmtes Er dungsstromniveau übersteigt und ein zweiter Wert von dem Zählwert subtrahiert wird, wenn der Nullphasen strom geringer ist als das Erdungsstromniveau und
4. auf einen Erdschlußzustand geschlossen wird, wenn der Zählwert einen vorbestimmten dritten Wert erreicht.

2. Erdschlußnachweisverfahren für einen Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wert kleiner ist als der erste Wert.

3. Erdschlußnachweisverfahren für einen Wechselrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von dem ersten und zweiten Wert mindestens einer wahlweise festlegbar ist.

4. Erdschlußnachweisverfahren für einen Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beurteilungsschritt innerhalb einer im voraus festge legten Zeitspanne durchgeführt wird.

5. Erdschlußnachweisverfahren für einen Wechselrichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorherbestimmte Zeitspanne mindestens zwei Zyklen ei nes Trägers entspricht.

6. Erdschlußnachweisverfahren für einen Wechselrichter, der Gleichspannung in Wechselspannung umwandelt, wobei

1. die Ausgangsströme der Wechselrichtereinheit mit einer festgesetzten Zykluszeit erfaßt werden;
2. der Nullphasenstrom auf der Basis des erfaßten Stroms berechnet wird; und
3. zur Feststellung eines Erdschlußfehlerzustands mehr fach beurteilt wird, ob der festgestellte Nullphasen strom ein Erdungsstromniveau übersteigt.

7. Erdschlußnachweisverfahren für einen Wechselrichter nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Erfassung der Ausgangsströme während eines Abfragezyklus in der Größenordnung von 1/2 einer Träger periode oder weniger durchgeführt wird.

8. Erdschlußnachweisvorrichtung für einen Wechselrichter, der Gleichspannung in Wechselspannung umwandelt, gekennzeich net durch

1. eine Detektoreinrichtung (4) zum Erfassen von Aus gangsströmen der Wechselrichtereinheit,
2. eine Recheneinrichtung (7) zum Berechnen des Nullpha senstroms auf der Basis der erfaßten Ausgangsströme;
3. eine Zähleinrichtung (12a) zum Erzeugen eines Zahl wertes durch Addieren eines ersten Wertes immer dann, wenn der Nullphasenstrom das Erdungsstromniveau über steigt und zum Subtrahieren eines zweiten Wertes von dem Zählwert, wenn der Nullphasenstrom niedriger ist als das Erdungsstromniveau; und
4. eine Beurteilungseinrichtung (12) zum Beurteilen des Vorhandenseins eines Erdungsstromniveaus, wenn der akkumulierte Zählwert einen vorherbestimmten Wert er reicht.

9. Erdschlußnachweisvorrichtung für einen Wechselrichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wert kleiner ist als der erste Wert.

10. Erdschlußnachweisvorrichtung für einen Wechselrichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtung (12a) einen Aufwärts/Abwärts-Zähler in Form von Software aufweist.

11. Erdschlußnachweisvorrichtung für einen Wechselrichter, der Gleichspannung in Wechselspannung umwandelt, gekennzeichnet durch

1. eine Detektoreinrichtung (4) zum Erfassen von Aus gangsströmen der Wechselrichtereinheit mit einer festgesetzten Zykluszeit;
2. eine Recheneinrichtung (7) zum Berechnen des Nullpha senstroms auf der Basis des erfaßten Stroms; und
3. eine Beurteilungseinrichtung (12) zum Feststellen ei nes Erdschlußfehlerzustands, die beurteilt, ob der erfaßte Nullphasenstrom mehrfach ein Erdungsstrom niveau übersteigt.

12. Erdschlußnachweisvorrichtung für einen Wechselrichter nach Anspruch 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung (4) die Ausgangsströme der Wech selrichtereinheit in einem Abfragezyklus erfaßt, der ge ringer ist oder gleich 1/2 einer Trägerperiode.

13. Erdschlußnachweisvorrichtung für einen Wechselrichter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung (4) die Ausgangsströme synchroni siert mit der Trägerperiode und der Hülle des Erdschluß stroms feststellt.

14. Erdschlußnachweisvorrichtung für einen Wechselrichter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Beurteilungseinrichtung (12) innerhalb einer vorherbe stimmten Zeitspanne ihre Beurteilung durchführt.

15. Erdschlußnachweisvorrichtung für einen Wechselrichter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die vorherbestimmte Zeitspanne mindestens zwei Zyklen ei nes Trägers entspricht.