DE69433701T2

DE69433701T2 - Gerät zur Prüfung der elektrischen Bauteile eines Wechselrichters

Info

Publication number: DE69433701T2
Application number: DE69433701T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Sayama-shi Ueyama; Fumitomo Sayama-shi Takano; Yoshinari Sayama-shi Tsukada
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1993-11-08
Filing date: 1994-11-08
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2014-11-09
Also published as: US5497095A; DE69428326T2; EP1046923A2; EP0652445A2; DE69428326D1; EP0652445B1; US5798648A; EP1046923A3; EP1326085A3; EP0652445A3; EP1326085A2; US5694051A; EP1046923B1; DE69433701D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen eines elektrischen Bauteils in einer Wechselrichterschaltung, insbesondere betrifft sie eine Prüfvorrichtung zum Prüfen eines elektrischen Bauteils in einer Wechselrichterschaltung, die einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt, während das elektrische Bauteil in einer Wechselrichterschaltung verschaltet ist.
Bislang dienten Wechselrichter zum Ein- und Ausschalten von Transistoren aufgrund von Steuerimpulsen, die von einer Steuerung geliefert wurden, um einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umzuwandeln und mit diesem eine Last wie beispielsweise eine Schweißmaschine, einen Wechselstrommotor oder dergleichen mit Energie zu speisen.
Eine typische Wechselrichterschaltung enthält einen Elektrolytkondensator zum Glätten einer Spannung, mehrere Transistoren sowie mehrere zu diesen antiparallel geschaltete Dioden. Diese elektrischen Bauteile müssen unmittelbar nach ihrem Einbau geprüft und auch später in gewissen periodischen Zeitintervallen geprüft werden, weil ihr Zustand sich während des Betriebs verschlechtert. Es war üblich, jedes elektrische Bauteil aus der Wechselrichterschaltung auszubauen und das ausgebaute Teil mit einem Spezialinstrument zu prüfen, um festzustellen, ob das elektrische Bauteil noch akzeptierbare Qualität aufwies oder nicht.
Bislang wurde ein Elektrolytkondensator folgendermaßen überprüft: die elektrostatische Kapazität und der Ersatz-Serienwiderstand des Elektrolytkondensators werden beispielsweise mit einem LCR-Meßgerät gemessen, und der Elektrolytkondensator wird bezüglich seiner Qualität anhand der gemessenen elektrostatischen Kapazität und des Ersatzserienwiderstands beurteilt. Während des Prüfprozesses mit Hilfe des LCR-Meßgeräts wird eine an dem Elektrolytkondensator liegende Spannung gemessen, während ein kleiner Wechselstrom von einigen mA durch den Elektrolytkondensator läuft, und anhand der gemessenen Spannung werden die elektrostatische Kapazität und der Ersatzserienwiderstand des Elektrolytkondensators berechnet. Die Qualität des Elektrolytkondensators wird dadurch ermittelt, daß geprüft wird, ob die berechnete elektrostatische Kapazität und der Ersatzserienwiderstand in vorbestimmte Bereiche fallen oder nicht.
Ein weiteres Prüfverfahren ist in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 5-215800 beschrieben. Bei diesem Prüfverfahren wird ein zu prüfender Elektrolytkondensator über einen Widerstand aufgeladen, und die Ladezeit vom Beginn der Aufladung des Elektrolytkondensators bis zum Aufladen auf eine vorbestimmte Spannung wird gemessen. Die gemessene Ladezeit wird mit einer Referenzzeit verglichen, die verbraucht wird, bis eine Spannung an einem normalen Elektrolytkondensator die vorbestimmte Spannung beim Aufladen des normalen Elektrolytkondensators erreicht. Ist die gemessene Ladezeit kürzer als die Referenzzeit, hat sich die Qualität des geprüften Elektrolytkondensators verschlechtert.
Transistoren, die in Wechselrichterschaltungen eingesetzt werden, müssen überprüft werden bezüglich der Sättigungsspannungs-Emitterstrom-Kennlinie (V_CE – I_C-Kennlinie) zwischen Emitter und Kollektor sowohl bei normaler Temperatur als auch bei einer bestimmten erhöhten Temperatur geprüft werden, damit die Wechselrichterschaltungen ihre Zuverlässigkeit bewahren. Um festzustellen, ob ein Transistor einer Wechselrichterschaltung akzeptierbar ist oder nicht, war es bislang üblich, den Transistor aus der Wechselrichterschaltung (im folgenden einfach: Wechselrichter) herauszulösen, die V_CE – I_C-Kennlinie des Transistors mit einem Kennlinienschreiber aufzuzeichnen und zu prüfen, ob die aufgezeichnete V_DE – I_C-Kennlinie gegenüber einer Referenz-V_CE – I_C-Kennlinie in einen vorbestimmten Bereich fällt. Die V_CE – I_C-Kennlinie wird gemessen, wenn der Transistorübergang Normaltemperatur, beispielsweise 25°C aufweist, und wenn er eine vorbestimmte erhöhte Temperatur von zum Beispiel 125°C aufweist. Der geprüfte Transistor wird akzeptiert, wenn beide bei diesen Temperaturen aufgenommenen V_CE – I_C-Kennlinien gegenüber einer Referenz-V_CE – I_C-Kennlinie in einen vorbestimmten Bereich fällt.
Bei dem oben erläuterten herkömmlichen Prüfverfahren zum Bestimmen eines Elektrolytkondensators durch Berechnen der elektrostatischen Kapazität und des Ersatzserienwiderstands des Kondensators, die mit dem LCR-Meßgerät gemesen werden, ist die an den Transistor angelegte Spannung gering, während der Stromdurchfluß klein ist. Wenn ein als Glättungskondensator in einem Wechselrichter verwendeter Elektrolytkondensator geprüft wird, sind die Bedingungen, unter denen die Prüfung erfolgt, stark verschieden von jenen, die im tatsächlichen Betrieb angetroffen werden, so daß der Kondensator nicht unter den Bedingungen geprüft wird, unter denen er tatsächlich zum Einsatz gelangt. Das Ergebnis der Prüfung kann also nicht als Ergebnis angesehen werden, welches unter tatsächlichen Einsatzbedingungen erhalten wurde. Ein weiteres Problem besteht darin, daß der zu prüfende Elektrolytkondensator aus dem Wechselrichter entnommen werden muß.
Der Ersatzserienwiderstand eines Elektrolytkondensators wird deshalb als wichtig angesehen, weil er verantwortlich ist für die Aufheizung des Kondensators und damit in starkem Maß die Lebensdauer des Elektrolytkondensators abträglich beeinflußt. Bei der Prüfprozedur, bei der eine gemessene Ladezeit mit einer Referenzzeit verglichen wird, kann der Ersatzserienwiderstand eines Elektrolytkondensators nicht gemessen oder berechnet werden, da es lediglich möglich ist, festzustellen, daß sich die elektrostatische Kapazität des geprüften Elektrolytkondensators um einen gewissen Betrag gegenüber derjenigen des Referenzkondensators verringert hat.
Das oben erläuterte herkömmliche Verfahren zum Prüfen eines Transistors ist insofern problematisch, als ein zu prüfender Transistor aus der fraglichen Wechselrichterschaltung herausgenommen werden muß und folglich der Prüfvorgang langwierig und zeitraubend ist, wenn der Wechselrichter sich in Betrieb befindet. Der Vorgang ist deshalb zeitraubend, weil die Temperatur von Normaltemperatur (25°C) auf erhöhte Temperatur (125°C) gefahren werden muß. Das Verfahren erfordert ein Spezialinstrument wie beispielsweise einen Kurvenschreiber oder dergleichen, und es beinhaltet eine große Anzahl von Schritten zum Prüfen von Transistoren im Rahmen einer Massenfertigungsstraße.
Wie oben ausgeführt, werden elektrische Bauteile für Wechselrichter mit den herkömmlichen Prüfverfahren individuell geprüft. Die herkömmlichen Prüfverfahren erfordern einen langen Zeitraum, bis die Prüfung einer elektrischen Komponente abgeschlossen ist, da die Notwendigkeit besteht, jede elektrische Komponente aus dem Wechselrichter zu entfernen, die Komponente zu prüfen und anschließend die Komponente wieder anzuschließen, wenn sie sich für die Wechselrichterschaltung als geeignet erwiesen hat.
Die SU-A-1196699 zeigt eine herkömmliche Ausgestaltung, bei der die Ausgangsgrößen von jedem eines Paars von Transistoren an den invertierenden und den nicht-invertierenden Eingang eines Verstärkers angeschlossen sind.
Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zum Prüfen eines elektrischen Bauteils in einer Wechselrichterschaltung anzugeben, wobei die Prüfung einfach und in hohem Maße genau unter Bedingungen vorgenommen werden soll, die jenen des tatsächlichen Betriebs nahe kommen, während das elektrische Bauteil in der Wechselrichterschaltung verbleibt.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Prüfen eines Transistors in einer Wechselrichterschaltung geschaffen, während der Transistor in der Wechselrichterschaltung geschaltet ist, umfassend folgende Schritte: (a) Einschalten ausschließlich des zu prüfenden Transistors, der in der Wechselrichterschaltung verschaltet ist; (b) Einspeisen eines vorbestimmten Kollektorstroms in den Transistor aus einer Energiequelle, bis eine Übergangstemperatur des Transistors einen vorbestimmten Temperaturwert erreicht, und (c) Feststellen, daß der Transistor akzeptierbar ist, wenn die Differenz zwischen der Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors bei Einspeisen des vorbestimmten Kollektorstroms von der Energiequelle und einer Kollektor-Emittier-Spannung des Transistors, wenn die Übergangstemperatur des Transistors die vorbestimmte Temperatur erreicht, in einen voreingestellten Bereich fällt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Prüfen eines Transistors in einer Wechselrichterschaltung geschaffen, während der Transistor in der Wechselrichterschaltung geschaltet ist, umfassend: eine Gleichstromquelle zum Liefern eines vorbestimmten Stroms; eine Spannungsdetektoreinrichtung zum Erfassen von Kollektor-Emitter-Spannungen der Transistoren; eine Schalteinrichtung zum Koppeln der Gleichstromquelle und der Spannungsdetektoreinrichtung an die Wechselrichterschaltung, um den vorbestimmten Strom als Kollektorströme in die Transistoren einzuspeisen, und um die Kollektor-Emitter-Spannungen der Transistoren zu erfassen, und eine Steuereinrichtung, die an die Wechselrichterschaltung, die Spannungsdetektoreinrichtung und die Schalteinrichtung gekoppelt ist, um einen ausgewählten Transistor aus den Transistoren einzuschalten, die Schalteinrichtung so zu steuern, daß der ausgewählte Transistor mit einem vorbestimmten Strom gespeist wird, und die Spannungsdetektoreinrichtung an den ausgewählten Transistor zu koppeln, um eine erste Kollektor-Emitter-Spannung des ausgewählten Transistors zu erfassen, wenn der vorbestimmte Strom durch den ausgewählten Transistor fließt, um festzustellen, wann eine Übergangstemperatur des ausgewählten Transistors einen vorbestimmten Temperaturwert erreicht, um eine zweite Kollektor-Emitter-Spannung des ausgewählten Transistors mit der Spannungsdetektoreinrichtung zu erfassen, wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht ist, und um festzustellen, daß der ausgewählte Transistor akzeptierbar ist, falls die Differenz zwischen der ersten und der zweiten Kollektor-Emitter-Spannung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
Die Transistor-Feststellungseinrichtung kann alternativ jeden der Transistoren dadurch feststellen, daß ermittelt wird, ob eine Differenz zwischen einer Kollektor-Emitter-Spannung jedes der Transistoren, wie sie von der Spannungsdetektoreinrichtung nachgewiesen wird, wenn ein gegebener Kollektorstrom von der Gleichstromquelle in den Transistor eingespeist wird, was von der Stromdetektoreinrichtung nachgewiesen wird, und einer Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors, wie sie von der Spannungsdetektoreinrichtung nachgewiesen wird, wenn der gegebene Kollektorstrom zugeführt wird, bis eine Übergangstemperatur des Transistors eine vorbestimmte Temperatur erreicht, in einen voreingestellten Bereich fällt.
Mit Hilfe der obigen Ausgestaltung wird die Schalteinrichtung derart betrieben, daß die Positionen, an denen der Gleichstrom von der Gleichstromquelle in die Wechselrichterschaltung eingespeist wird, und die Positionen, bei denen die Spannung in der Wechselrichterschaltung von der Spannungsdetektoreinrichtung nachgewiesen werden, geändert werden.
Dann wird die Schalteinrichtung so betätigt, daß sie die Positionen, an denen der Gleichstrom von der Gleichstromquelle in die Wechselrichterschaltung ein gespeist wird, die Positionen, an denen die Spannung in der Wechselrichterschaltung von der Spannungsdetektoreinrichtung nachgewiesen wird, und die Positionen, an denen der Strom in der Wechselrichterschaltung von der Stromdetektoreinrichtung erfaßt wird, ändert, wobei die Transistorbestimmungseinrichtung feststellt, ob die aus der Kollektor-Emitter-Spannung V_CE des Transistors, wie sie durch die Spannungsdetektoreinrichtung ermittelt wird, und aus dem Kollektorstrom I_C des Transistors, der von der Stromdetektoreinrichtung erfaßt wird, erzeugte V_CE – I_C-Kennlinie in einen voreingestellten Bereich fällt.
Mit der oben erläuterten Ausgestaltung wird die Schalteinrichtung so betrieben, daß sie die Positionen, an denen der Gleichstrom von der Gleichstromquelle in die Wechselrichterschaltung eingespeist wird, und die Positionen, an denen die Spannung in der Wechselrichterschaltung von der Spannungsdetektoreinrichtung erfaßt wird, ändert.
Die elektrischen Bauteile der Wechselrichterschaltung können geprüft werden, während sie in der Wechselrichterschaltung verschaltet bleiben, anstatt sie aus der Wechselrichterschaltung zu lösen.
Die oben angegebenen sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft darstellen.
1 ist ein Blockdiagramm meiner Vorrichtung zum Prüfen eines elektrischen Bauteils in einem Wechselrichter gemäß der Erfindung;
2 ist ein Blockdiagramm einer Steuerung in der in 1 gezeigten Vorrichtung;
3 ist ein Schaltungsdiagramm einer Wechselrichterschaltung, die sich aus elektrischen Bauteilen zusammensetzt, die sich durch die in 1 gezeigte Vorrichtung prüfen lassen;
4 ist ein Blockdiagramm einer Prüfanordnung, in der die Vorrichtung nach 1 verwendet wird, um zu ermitteln, ob ein Elektrolytkondensator brauchbar ist oder nicht;
5 ist ein Flußdiagramm einer Betriebsablauffolge der in 4 gezeigten Prüfanordnung zum Berechnen einer elektrostatischen Kapazität und zum Feststellen, ob der Elektrolytkondensator akzeptierbar ist oder nicht;
6 ist eine Ersatzschaltung eines Elektrolytkondensators;
7 ist ein Flußdiagramm einer Betriebsablauffolge zum Berechnen des Ersatzserienwiderstands des Elektrolytkondensators, um festzustellen, ob dieser akzeptierbar ist oder nicht, was mit Hilfe der in 4 dargestellten Schaltung geschieht;
8 ist ein Ersatzschaltungsdiagramm, welches die Berechnung des Ersatzserienwiderstands des Elektrolytkondensators mit der in 4 gezeigten Schaltung veranschaulicht;
9 ist ein Diagramm, welches zeigt, wie eine Spannung an dem Elektrolytkondensator sich im Verlauf der Zeit der Berechnung des Ersatzserienwiderstands des Elektrolytkondensators mit der in 4 gezeigten Schaltung ändert;
10 ist ein Diagramm, welches zeigt, wie ein Entladestrom des Elektrolytkondensators sich im Verlauf der Zeit der Berechnung des Ersatzserienwider stands des Elektrolytkondensators mit der in 4 gezeigten Schaltung ändert;
11 ist ein Diagramm, welches zeigt, wie der Ersatzserienwiderstand des Elektrolytkondensators sich mit der Zeit in Verbindung mit der in 4 gezeigten Schaltung ändert;
12 zeigt als Diagramm, wie der Ersatzserienwiderstand des Elektrolytkondensators sich mit der in 4 gezeigten Schaltungsanordnung gegenüber dem Entladestrom ändert;
13 ist ein Blockdiagramm einer weiteren Prüfanordnung, in der die in 1 gezeigte Vorrichtung dazu eingesetzt wird, festzustellen, ob ein Elektrolytkondensator akzeptierbar ist oder nicht;
14 ist ein Blockdiagramm einer Prüfanordnung, in der die in 1 gezeigte Vorrichtung dazu eingesetzt wird, festzustellen, ob ein Transistor akzeptierbar ist oder nicht;
15 ist ein Flußdiagramm einer Betriebsablauffolge der in 14 gezeigten Prüfanordnung zum Bestimmen, ob der Transistor akzeptierbar ist oder nicht;
16A ist ein Diagramm der Wellenform eines Kollektorstroms im Rahmen der Betriebsablauffolge der Prüfanordnung nach 14, um zu bestimmen, ob der Transistor akzeptierbar ist oder nicht;
16B ist ein Diagramm, welches die Änderung der Kollektor-Emitter-Spannung während des Betriebsablaufs der in 14 gezeigten Prüfanordnung zum Bestimmen, ob der Transistor akzeptierbar ist oder nicht, zeigt;
16C ist ein Diagramm der Beziehung zwischen dem Kollektorstrom und der Kollektor-Emitter-Spannung beim Betrieb der Prüfanordnung nach 14 zum Bestimmen, ob der Transistor akzeptierbar ist oder nicht;
17 ist ein Blockdiagramm einer Prüfanordnung, in welcher die in 1 gezeigte Vorrichtung dazu eingesetzt wird, festzustellen, ob eine Diode akzeptierbar ist oder nicht; und
18 ist ein Flußdiagramm einer Betriebsablauffolge der in 17 gezeigten Prüfanordnung, um zu bestimmen, ob die Diode akzeptierbar ist oder nicht.
4 bis 13 beziehen sich auf die Kondensatorprüfung, und die 17 bis 18 beziehen sich auf das Prüfen von Dioden. Diese Figuren beziehen sich nicht auf die Ansprüche, sind aber hier aus Gründen der Vollständigkeit in der vorliegenden Anmeldung enthalten. Darüber hinaus bildet in 2 die Kapazitätsbestimmungsschaltung nicht einen Teil der beanspruchten Erfindung.
1 zeigt in Form eines Blockdiagramms eine Vorrichtung zum Prüfen eines elektrischen Bauteils in einer Wechselrichterschaltung (Wechselrichter) gemäß der Erfindung, wobei der Wechselrichter selbst in 1 ebenfalls dargestellt ist.
Die allgemein mit 10 bezeichnete Vorrichtung besitzt eine Gleichstromquelle 11 zum Bereitstellen eines Gleichstroms für einen Wechselrichter 12, der aus zu prüfenden elektrischen Bauteilen besteht, einen Spannungsdetektor 16 zum Messen einer Spannung an einer gewünschten Stelle innerhalb des Wechselrichters 12, einen Stromdetektor 18 zum Erfassen eines Stroms an einer gewünschten Stelle innerhalb des Wechselrichters 12, und eine Schalteinrichtung 24 mit einer Matrix aus Schaltern oder Schaltkontakten zum Schalten zwischen einer Stelle, an der der Gleichstrom aus der Gleichstromquelle 14 eingespeist werden soll, und Stellen, die von dem Spannungsdetektor 16 und dem Stromdetektor 18 vermessen werden sollen.
Die Vorrichtung 10 enthält weiterhin eine Steuerung 26 zum Anlegen von Treibersignalen an den Wechselrichter 12 über eine Wechselrichtersteuereinheit 21, die Gleichstromquelle 14 und die Schalteinrichtung 24, zum Lesen einer Spannung, die von dem Spannungsdetektor 16 abgegeben wird, und eines von dem Stromdetektor 18 ausgegebenen Stroms, und um festzustellen, ob jede der elektrischen Komponenten innerhalb des Wechselrichters 12 akzeptierbar ist oder nicht, außerdem eine an die Steuerung 26 angeschlossene Anzeigeeinheit 28 zum Anzeigen von Information.
Die Steuerung 26 ist in 2 in Form eines Blocks dargestellt.
Die Steuerung 26 enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 32, einen Schreib-/Lesespeicher (RAM) 34 zum vorübergehenden Speichern von Ergebnissen von Berechnungen, die von der CPU 32 ausgeführt werden, einen Festspeicher (ROM) 36 zum Speichern eines Programms, nach welchem die Steuerung 26 die Vorrichtung 10 steuert, eine Schnittstelle (I/F) 38 bezüglich der Wechselrichtersteuereinheit 21, eine I/F 40 bezüglich der Gleichstromquelle 14 und eine I/F 42 bezüglich der Schalteinrichtung 24.
Außerdem enthält die Steuerung 26 einen Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) 44 zum Umwandeln eines nachgewiesenen Ausgangssignals des Spannungsdetektors 16 in ein digitales Signal, einen A/D-Wandler 46 zum Umwandeln eines Ausgangssignals des Stromdetektors 18 in ein digitales Signal, eine Kapazitätsbestimmungsschaltung 48 zum Bestimmen, ob ein in der Wechselrichterschaltung 12 enthaltener Elektrolytkondensator akzeptierbar ist oder nicht, basierend auf der elektrostatischen Kapazität des Elektrolytkondensators, eine Ersatzserienwiderstand-Bestimmungsschaltung 50 zum Ermitteln, ob der in dem Wechselrichter 12 enthaltene Elektrolytkondensator akzeptierbar ist oder nicht, basierend auf dem Ersatzserienwiderstand R_ESR des Elektrolytkondensators, eine Transistorbestimmungsschaltun 52 zum Feststellen, ob ein in den Wechselrichter 12 eingesetzter Transistor akzeptierbar ist oder nicht, anhand der Kennlinie zwischen Kollektorstrom I_C in Abhängigkeit der Kollektor-Emitter-Spannung V_CE (V_CE – I_C-Kennlinie) des Transistors, eine Diodenbestimmungsschaltung 54 zum Feststellen, ob eine in dem Wechselrichter 12 befindliche Diode akzeptierbar ist oder nicht, und eine Ladezeit-Meßschaltung 56 zum Messen einer Ladezeit, in der ein Elektrolytkondensator aufgeladen wird.
3 zeigt eine elektrische Schaltung für den Wechselrichter 12. Der Wechselrichter 12 enthält einen Elektrolytkondensator C, mehrere Transistoren Q₁ ~ Q₆, und mehrere Dioden D₁ ~ D₆, die zwischen den Kollektoren und den Emittern der Transistoren Q₁ ~ Q₆ liegen.
Der Elektrolytkondensator C, die Transistoren Q₁ ~ Q₆, und Dioden D₁ ~ D₆ der Wechselrichterschaltung 12 sind zu prüfende elektrische Bauteile oder Komponenten, welche von der Vorrichtung 10 zu prüfen sind.
Im folgenden sollen verschiedene Prüfanordnungen erläutert werden, mit denen festgestellt wird, ob diese elektrischen Bauteile akzeptierbar sind oder nicht.
Als erstes wird eine Prüfanordnung zum Prüfen eines Elektrolytkondensators C darauf, ob dieser akzeptierbar ist oder nicht, näher beschrieben.
4 zeigt eine Prüfanordnung, in der die in 1 gezeigte Vorrichtung dazu eingesetzt wird, festzustellen, ob der Elektrolytkondensator (im folgenden: Elko) C akzeptierbar ist oder nicht. Der Wechselrichter 12 ist in 4 ebenfalls dargestellt.
Wie aus 4 hervorgeht, ist eine Wechselrichtersteuereinheit 21 an den Wechselrichter 12 angeschlossen, um die Transistoren C₁ ~ Q₆ zu vorbestimmten Zeiten bei Erhalt eines Ausgangssignals von der Steuerung 26 ein- und auszuschalten.
Die Transistoren Q₁, Q₂ besitzen einen gemeinsamen Knoten "a", die Transistoren Q₃, Q₄ besitzen einen gemeinsamen Knoten "b" und die Transistoren Q₅, Q₆ besitzen einen gemeinsamen Knoten "c". Diese gemeinsamen Knoten "a", "b", "c" sind an die Wicklungsenden beispielsweise eines (nicht gezeigten) Drehstrommotors angeschlossen. Die Transistoren Q₁ ~ Q₆ werden von der Wechselrichtersteuereinheit 21 ein- und ausgeschaltet, um einen Gleichstrom aus der Gleichstromquelle 14 zum Erregen des Drehstrommotors in Wechselspannungen umzuwandeln.
Die Steuerung 26 enthält eine Kennzeichnungstaste 81 für die Messung der elektrostatischen Kapazität und eine Kennzeichnungstaste 82 für die Messung des Ersatzserienwiderstands. Die Schalteinrichtung 24 enthält eine Matrix aus Schaltern oder Schaltkontakten 101 – 116, die von einem Ausgangssignal der Steuerung 26 steuerbar sind, um Lade- und Entladewege für die Zufuhr eines Stroms von der Gleichstromquelle 14 direkt oder über einen Widerstand 64 und die Schalteinrichtung 24 zu dem Elko C zu bilden und den Elko C zu laden und ihn auch zu entladen über einen Strombegrenzungswiderstand 63 und einen Transistor 62. Die Vorrichtung 10 besitzt einen von einem Ausgangssignal der Steuerung 26 gesteuerten Treiber 61 zum Einschalten des Transistors 62, damit dieser den Elko C entlädt.
Der Widerstand 64 besitzt einen Widerstandswert, der größer ist als der Innenwiderstand der Gleichstromquelle 14 und der Ersatzserienwiderstand des Elkos C. Der Stromdetektor 18 enthält zum Beispiel einen Stromwandler, der in einem Strompfad angeordnet ist, um den Stromfluß durch den Strompfad zu erfassen, und einen Wandler zum Umwandeln eines Ausgangssignals des Stromwandlers in ein Signal vorbestimmten Pegels. Der Spannungsdetektor 16 ist so angeordnet, daß er die Spannung am Elko C erfaßt, und die erfaßte Spannung in einen Spannungswert vorbestimmten Pegels umwandelt und die umgewandelte Spannung ausgibt.
Die Steuerung 26 oder speziell die CPU 32, die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen der elektrostatischen Kapazität, 48, die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen des Ersatzserienwiderstands, 50, und die Ladezeitmeßschaltung 56 fungieren gemeinsam als Schalttreibersteuerschaltung 261, Taktgeber 262, Berechnungs-/Bestimmungsschaltungen 263, 265 und Ladesteuerschaltung 264.
Die Schalttreibersteuerschaltung 261 schaltet die Schaltkontakte 101 – 116 ein und aus, sie steuert den Treiber 61, und sie schaltet die Transistoren Q₁ ~ Q₆ über die Wechselrichtersteuereinheit 21 ein und aus.
Die Taktschaltung 262 spricht an auf ein Ausgangssignal von der Meß-Kennzeichnungstaste 61 für elektrostatische Kapazität, um die Schalteinrichtung 24 unter der Steuerung der Schalttreibersteuerschaltung 261 zu veranlassen, Strom aus der Gleichstromquelle 14 über den Widerstand 64 an den Elko C zu geben. Der Taktgeber 262 liest außerdem eine Spannung an dem Elko C, die von dem Spannungsdetektor 16 über den A/D-Wandler 44 erfaßt wird, und zwar von der Zeit an, zu der der Taktgeber 262 die Schalteinrichtung 24 betätigt hatte, und sie mißt die Zeit, bis zu der die Spannung an dem Elko C einen Wert von 63,21 % einer Ausgangsspannung E, der Gleichstromquelle 14 erreicht.
Die Berechnungs-/Bestimmungsschaltung 263 berechnet eine elektrostatische Kapazität C_τ des Elkos C aus einem Widerstand R1 des Widerstands 64 und einer Ladezeit τ, die von dem Taktgeber 262 gemessen wird, und sie bestimmt, ob die berechnete elektrostatische Kapazität C_τ in einen vorbestimmten Bereich fällt oder nicht.
Die Ladesteuerschaltung 264 spricht an auf ein Ausgangssignal von der Meßkennzeichnungstaste für den Ersatzserienwiderstand, um die Schalteinrichtung 24 unter der Steuerung der Schalttreibersteuerschaltung 261 zu veranlassen, Strom aus der Gleichstromquelle 14 in den Elko C einzuspeisen. Die Ladesteuerschaltung 264 hält die Schalteinrichtung 24 solange im betätigten Zustand, bis die Ausgangsspannung von dem Spannungsdetektor 16 stabil wird, das heißt sich nicht mehr ändert, beginnend zu der Zeit, zu der der Taktgeber 262 die Schalteinrichtung 24 betätigt hatte.
Die Berechnungs-/Bestimmungsschaltung 265 steuert die Schalttreibersteuerschaltung 261, um den Treiber 61 zu veranlassen, den Transistor 62 einzuschalten, und zwar von der Zeit an, zu der das Laden des Elkos C unter der Steuerung der Ladesteuerschaltung 264 abgeschlossen ist. Die Berechnungs-/Bestimmungsschaltung 265 steuert außerdem die Schalttreibersteuerschaltung 261 so, daß sie die Schalteinrichtung 24 betätigt, damit diese die Stromzufuhr von der Gleichstromquelle 14 zu dem Elko C sperrt, um dann die Schalttreibersteuerschaltung 261 so zu steuern, daß diese die Schalteinrichtung 24 veranlaßt, den Elko C zu entladen. Ist das Entladen des Elkos C abgeschlossen, berechnet die Berechnungs-/Bestimmungsschaltung 265 aus der Spannung an dem Elko C und dem von dem Stromdetektor 18 ermittelten Entladestrom einen Ersatzserienwiderstand, und stellt fest, ob dieser in einen vorbestimmten Bereich fällt oder nicht.
Die Anzeigeeinheit 28 zeigt Information darüber an, ob der Elko C akzeptierbar ist oder nicht, basierend auf Ausgangssignalen von den Berechnungs-/Bestimmungsschaltungen 263, 265.
Im folgenden wird anhand der 5 ein Verfahren zum Berechnen der elektrostatischen Kapazität des Elkos C beschrieben.
Die Messung der elektrostatischen Kapazität des Elkos C beginnt, wenn die Meßkennzeichnungstaste 61 für die elektrostatische Kapazität gedrückt wird. Beim Drücken der Taste erzeugt die Schalttreibersteuerschaltung 261 ein Ausgangssignal, um die Wechselrichtersteuereinheit 21 zu veranlassen, daß sie sämtliche Transistoren Q₁ ~ Q₆ ausschaltet. Die Berechnungs-/Bestimmungsschaltung 263 steuert die Schalttreibersteuerschaltung 261, lediglich die Schaltkontakte 101, 103, 109, 113 und 114 der Schalteinrichtung 24 einzuschalten, um dadurch Strom von der Gleichstromquelle 14 über den Widerstand 64 zum Laden des Elkos C zu liefern, Schritt S1. Der Elko C startet nun den Ladevorgang über den Widerstand 64, Schritt S2. Wenn das Aufladen des Elkos C beginnt, startet der Taktgeber 262 mit der Zeitmessung und liest eine Spannung E_CT an dem Elko C an, die von dem Spannungsdetektor 16 festgestellt wird (Schritt S3). Die Ausgangsspannung des Spannungsdetektors 16 ist bezeichnend für die Spannung E_CT am Elko C, die mit einer Zeitkonstanten aufgrund des Widerstandswerts R, des Widerstands 64 und der elektrostatischen Kapazität C_T des Elkos C progressiv ansteigt. Der Elko C wird kontinuierlich aufgeladen, bis die Spannung E_CT an dem Elko C, die von dem Spannungsdetektor 16 gelesen wird, einen Wert von 0,6321 E₁ erreicht, Schritt S4.
Wenn die Spannung E_CT an dem Elko C einen Wert von E_CT = 0,6321 E₁ im Schritt S4 erreicht, wird im Schritt S5 die Zeit ermittelt, die nach dem Start des Ladevorgangs verstrichen ist, das ist die Ladezeit τ. Dann wird im Schritt S6 die elektrostatische Kapazität C_τ = τ/R₁ berechnet.
An den Schritt S6 schließt sich ein Schritt S7 an, der ermittelt, ob die elektrostatische Kapazität C_τ in einen vorbestimmten Bereich fällt oder nicht, Schritt S7. Fällt die Kapazität C_τ im Schritt S7 in den voreingestellten Bereich, so zeigt die Anzeigeeinheit 28 Information darüber an, daß der Elko C akzeptierbar ist, Schritt S8. Fällt hingegen die elektrostatische Kapazität C_τ nicht in den voreingestellten Bereich während des Schritts S7, so zeigt die Anzeigeeinheit 28 Information darüber an, daß der Elko C zurückgewiesen wird, Schritt S9.
Die Spannung E_CT an dem Elko C läßt sich allgemein darstellen in der Form E_CT = E₁(1 – e^–(1/CR) ₁), wobei τ = CR₁. Wenn t = τ, so hat die Spannung E_CT am Elko C einen Wert von E_CT = E₁(1 – e^–1) ≈ 0,6321E₁. Im Schritt S6 läßt sich daher die elektrostatische Kapazität entsprechend C_T = τ/R, berechnen aus dem Verhältnis der Ladezeit τ bis zum Erreichen von E_CT ≈ 0,6321 E₁ zum Widerstandswert R1 des Widerstands 64.
Durch Einstellen der Spannung der Gleichstromquelle 14 und des Widerstandswerts R, des Widerstands 64 in der oben beschriebenen Weise kann der Elko C mit einem Strom gespeist werden, dessen Wert demjenigen unter tatsächlichen Einsatzbedingungen nahekommt. Deshalb läßt sich die elektrostatische Kapazität unter Bedingungen messen und berechnen, die jenen ähneln, unter denen der Elko C tatsächlich betrieben wird.
Im folgenden wird ein Verfahren zum Berechnen des Ersatzserienwiderstands des Elkos C beschrieben.
Wie in 6 gezeigt ist, besteht eine Ersatzschaltung des Elkos C aus einer Serienschaltung eines Kondensators mit der elektrostatischen Kapazität Cr und eines Widerstands mit dem Widerstandswert R_ESR, bezeichnet als Ersatzserienwiderstand oder Ersatzreihenwiderstand. Wenn der Ersatzserienwiderstand R_ESR zunimmt, steigt die Temperatur des Elkos C an, was dessen Lebensdauer abträglich beeinflußt, wie oben ausgeführt wurde.
Im folgenden werden anhand der 7 Berechnungen des Ersatzserienwiderstands erläutert.
Die Messung des Ersatzserienwiderstands wird begonnen, wenn die hierfür vorgesehene Meßkennzeichnungstaste 82 gedrückt wird. Beim Drücken der Taste erzeugt die Schalttreibersteuerschaltung 261 ein Ausgangssignal, um die Wechselrichtersteuereinheit 21 zu veranlassen, sämtliche Transistoren Q₁ ~ Q₆ abzuschalten. Die Ladesteuerschaltung 264 und die Schalttreibersteuerschaltung 261 steuern die Schalteinrichtung 24 so, daß diese lediglich die Schaltkontakte 101, 103, 109, 113 und 114 einschaltet, Schritt S11. Der Elko C wird nun von einem Strom seitens der Gleichstromquelle 14 kontinuierlich solange aufgeladen, bis die Spannung an dem Elko C, die von dem Spannungsdetektor 16 erfaßt wird, unverändert bleibt, Schritt S12. Da der Elko C solange aufgeladen wird, bis die Spannung an ihm unverändert bleibt, Schritt S12, wird der Elko C am Ende des Schritts S12 vollständig aufgeladen sein.
Nach dem Schritt S12 steuert die Schaltertreibersteuerschaltung 261 die Schalteinrichtung 24 so, daß diese die Schaltkontakte 113, 114 einschaltet, und der Treiber 61 schaltet den Transistor 62 ein, Schritt S13. Unter diesen Bedingungen wird das Anlegen der Spannung aus der Gleichstromquelle 14 an den Elko C gesperrt, woraufhin der Elko C über den Strombegrenzungswiderstand 63 und den Transistor 62 im Schritt S14 entladen wird. Ein Entladestrom 1d aus dem Elko C fließt durch den Strombegrenzungswiderstand 63 und den Transistor 62 und wird von dem Stromdetektor 18 erfaßt, außerdem über den A/D-Wandler 46 gelesen. Eine Spannung V_C am Elko C wird im Schritt S15 von dem Spannungsdetektor 16 erfaßt.
An den Schritt S15 schließt sich der Schritt S16 an, in welchem die Berechnungs-/Bestimmungsschaltung 265 einen Ersatzserienwiderstand R_ESR aus dem Entladestrom I_d und der Spannung V_C berechnet. Die Berechnung des Ersatz serienwiderstands R_ESR wird im folgenden erläutert. Nach dem Schritt S16 ermittelt die Berechnungs-/Bestimmungsschaltung 265, ob der Entladestrom 1d Null ist oder nicht, Schritt S17. Die Schritte S14 bis S16 werden solange wiederholt, bis der Entladestrom I_d Null wird. Dann stellt die Berechnungs-/Bestimmungsschaltung 265 fest, ob der Ersatzserienwiderstand R_ESR in einen vorbestimmten Bereich fällt oder nicht, Schritt S18. Fällt der Ersatzserienwiderstand R_ESR im Schritt S18 in den vorbestimmten Bereich, zeigt die Anzeigeeinheit 28 Information darüber an, daß der Elko C akzeptierbar ist, Schritt S19. Wenn hingegen der Ersatzserienwiderstand R_ESR im Schritt S18 nicht in den vorbestimmten Bereich fällt, zeigt die Anzeige 28 Information darüber an, daß der Elko C zurückgewiesen wird, Schritt S20.
Die Berechnung des Ersatzserienwiderstands R_ESR des Schritts S16 wird im folgenden erläutert.
8 zeigt eine Ersatzschaltung für den Elko C, während dieser entladen wird. In 8 bedeutet ein Widerstand R_tr die Summe des Widerstands des Transistors 62 in dessen eingeschaltetem Zustand und des Widerstandswerts des Strombegrenzungswiderstands 63. Bei der folgenden Beschreibung bedeutet Q_d eine in dem Elko C während des Entladens verbliebene Ladung, V_ESR bedeutet einen Spannungsabfall an dem Elko C aufgrund des Ersatzserienwiderstands R_ESR.
Wenn das Entladen des Elkos C abgeschlossen ist, das heißt unmittelbar vor dem Beginn des Entladens des Elkos C, beträgt die Spannung an dem Elko C, die von dem Spannungsdetektor 16 erfaßt wird, V_CT. Zu diesem Zeitpunkt fließt kein Entladestrom 1d.
Da unmittelbar vor Beginn des Entladens die elektrostatische Kapazität des Elkos C den Wert C_t hat und die Spannung an dem Elko C den Wert V_CT hat, läßt sich die in dem Elko C unmittelbar vor Beginn der Entladung gespeicherte Ladung Q folgendermaßen ausdrücken: Q = Ct · VCT (1).
Wenn der Elko C den Entladevorgang zu einer Zeit t = 0 beginnt (9), wird eine Spannung V_C an dem Elko C, die von dem Spannungsdetektor 16 erfaßt wird, progressiv abgesenkt, wie in 9 zu erkennen ist, und der Entladestrom 1d nimmt ebenfalls progressiv ab, wie in 10 gezeigt ist.
Die in dem Elko C beim Entladevorgang verbleibende Ladung Q_d wird durch folgende Gleichung (2) ausgedrückt: Qd(t) = Q – ∫Id(t)dt (2).
Durch Dividieren beider Seiten der Gleichung (2) durch die elektrostatische Kapazität C_T erhält man folgende Spannung V_d gemäß Gleichung (3): Vd(t) = Qd(t)/CT = VCT – (1/CT)∫Id(t)dt (3).
Die Spannung V_d(t) gemäß Gleichung (3) ist eine Spannung eines idealen Elkos C, dessen Ersatzserienwiderstand Null ist, während er entladen wird.
Eine von dem Spannungsdetektor 16 erfaßte Spannung V_c(t) an dem Elko C während dessen Entladung beinhaltet einen Spannungsabfall, der entsteht aufgrund des Ersatzserienwiderstands, und dieser Spannungsabfall V_ESR aufgrund des Ersatzserienwiderstands entspricht folgender Gleichung (4): VESR(t) = Vd(t) – Vc(t) (4).
Daher ergibt sich der Ersatzserienwiderstand R_ESR durch folgende Gleichung (5): RESR = VESR/Id (5).
Wie man aus der obigen Analyse entnimmt, wird die durch folgende Gleichung (6) ausgedrückte Berechnung im Schritt S16 ausgeführt, um den Ersatzserienwiderstand RESR zu ermitteln: {VCT – (1/CT)∫Id(t)dt – Vc(t)}/Id(t) (6).
Im Ergebnis ist also der Ersatzserienwiderstand R_ESR im Verhältnis zur Entladezeit in 11 dargestellt, wobei der Ersatzserienwiderstand R_ESR gegenüber dem Entladestrom in 12 dargestellt ist.
13 ist ein Blockdiagramm einer weiteren Prüfanordnung, in der die in 1 gezeigte Vorrichtung dazu eingesetzt wird, festzustellen, ob ein Elko akzeptierbar ist oder nicht. 13 zeigt außerdem den Wechselrichter.
Die in 13 gezeigte Prüfanordnung ist derjenigen nach 4 ähnlich, mit folgenden Ausnahmen: ein Teil der Transistoren Q₁ ~ Q₆ bildet einen Entladeweg für den Elko C. Der Strombegrenzungswiderstand 63 ist so angeordnet, daß er von den Schaltkontakten 115, 116 unter der Steuerung der Schalttreibersteuerschaltung 261 angeschlossen wird, wenn der Elko C entladen wird. Der Elko C wird über die Transistoren Q₁, Q₄ anstelle des Treibers 61 und des Transistors 62 entladen, und ein Stromfluß durch den gemeinsamen Knoten "a" wird von dem Stromdetektor 18 festgestellt.
Da das detektierende Ende des Stromdetektors 18 einen Stromtransformator aufweist, ist es einfach, solche Stellen zu ändern, an denen der Stromdetektor 18 zum Erfassen der Stromstärke eingesetzt wird.
Ein Verfahren zum Berechnen und zum Bestimmen der elektrostatischen Kapazität des Elko C und ein Verfahren zum Laden des Elko C bei der Berechnung und Ermittlung des Ersatzserienwiderstands des Elkos C in der in 13 gezeigten Anordnung sind die gleichen wie bei der in 4 gezeigten Prüfanordnung und werden deshalb im folgenden nicht beschrieben.
In 13 unterscheidet sich das Verfahren zum Entladen des Elkos C bei der Berechnung und Bestimmung des Ersatzserienwiderstands des Elkos C, das heißt es unterscheiden sich die Schritte S13 und S14 nach 7 von den entsprechenden Schritten für die Prüfanordnung nach 4. Die übrigen Schritte sind die gleichen wie in 7, so daß im folgenden die Schritte S13 und S14 für die Prüfanordnung nach 13 erläutert werden.
Im Anschluß an den Schritt S12 schaltet die Wechselrichtersteuereinheit 21 lediglich den Transistor Q₁ ein, und die Schaltertreibersteuerschaltung 261 schaltet lediglich die Schaltkontakte 105, 111, 113, 114, 115 und 116 ein.
Mit diesen eingeschalteten Schaltkontakten werden eine Spannung an dem Elko C unmittelbar vor dessen Entladungsbeginn und eine Spannung an dem Elko C während dessen Entladevorgang von dem Spannungsdetektor 16 über die Schaltkontakte 113, 114 erfaßt. Durch Einschalten des Transistors Q₄ wird der Elko C über den Transistor Q₁, die Schaltkontakte 105, 115, den Strombegrenzungswiderstand 63, die Schaltkontakte 116, 111 und den Transistor Q₄ entladen. Der Entladestrom 1d von dem Elko C wird von dem Stromdetektor 18 erfaßt, so daß wie bei der Anordnung nach 4 die Schritte S14 bis S16 solange wiederholt werden, bis der Entladestrom 1d zu Null wird, um den Ersatzserienwiderstand R_ESR zu berechnen.
Obschon die Transistoren Q₁, Q₄bei der in 13 dargestellten Anordnung eingeschaltet werden, kann der Transistor Q₄ als erstes eingeschaltet werden, und dann kann der Transistor Q₁ eingeschaltet werden, um den Elko C zu entladen, oder die Transistoren Q₂, Q₃ können anstelle der Transistoren Q₁, Q₄ eingeschaltet werden, und man kann anstelle der Schaltkontakte 105, 111 die Schaltkontakte 106, 110 einschalten. Alternativ kann man die Transistoren Q₃, Q₆ oder die Transistoren Q₅, Q₄ einschalten.
In den in den 4 und 13 dargestellten Prüfanordnungen wird die Wechselrichtersteuereinheit 21 vom Ausgangssignal der Schaltertreibersteuerschaltung 261 so gesteuert, daß das Einschalten und das Ausschalten der Transistoren Q₁ ~ Q₆ zum Prüfen des Elkos C erfolgt. Das Ein- und das Ausschalten der Transistoren Q₁ ~ Q₆ läßt sich aber auch direkt durch ein Ausgangssignal von der Schaltertreibersteuerschaltung 261 zum Prüfen des Elkos C steuern.
Wie oben beschrieben, kann bei der Bestimmung, ob der Elko akzeptierbar ist oder nicht, der Elko unter Bedingungen aufgeladen werden, die jenen ähneln, unter denen der Elko tatsächlich eingesetzt wird, wozu die Spannung der Gleichspannungsquelle und der Wert des Widerstands entsprechend ausgewählt werden, so daß die elektrostatische Kapazität des Elkos sich unter Bedingungen errechnen läßt, die denen des tatsächlichen Betriebs ähneln. Die Spannung an dem Elko läßt sich in einfacher Weise messen, und lediglich die Messung der Spannung an dem Elko und die Ladezeit reichen zur Berechnung der elektrostatischen Kapazität aus. Der Elko läßt sich in einfacher Weise mit hoher Genauigkeit prüfen, während er in der Wechselrichterschaltung verbleibt.
Während der aufgeladene Elko entladen wird, wird die Spannung an ihm gemessen, und es wird auch der Entladestrom aus dem Elko gemessen. Der Ersatzreihenwiderstand des Elkos wird anhand der Spannung an dem Elko zur Zeit des Beginns der Entladung, der berechneten elektrostatischen Kapazität, des gemessenen Entladestroms und der gemessenen Spannung an dem Elko berechnet. Der Elko läßt sich auf diese Weise anhand sowohl der elektrostatischen Kapazität als auch des Ersatzserienwiderstands prüfen.
Zum Berechnen des Ersatzserienwiderstands wird der Elko solange aufgeladen, bis die Spannung an ihm unverändert bleibt. Folglich wird der Elko aus dem vollständig geladenen Zustand entladen, so daß Daten gemessen und mit hoher Genauigkeit berechnet werden können.
Der Ersatzserienwiderstand wird unter Bedingungen ermittelt, die jenen ähneln, denen der Elko im Betrieb tatsächlich ausgesetzt ist, da der Ersatzserienwiderstand berechnet wird, während der Elektrolytkondensator unter solchen Bedingungen aufgeladen ist, die jenen des tatsächlichen Betriebs ähneln.
Der Ersatzserienwiderstand läßt sich messen, indem man die Spannung an dem Elko während dessen Entladung und den Entladestrom aus dem Elko mißt. Da die Spannung an dem Elko und der Entladestrom einfach meßbar sind, läßt sich der Elko in einfacher Weise mit hoher Genauigkeit prüfen, während er mit der Wechselrichterschaltung verschaltet ist.
Der Entladestrom ist nicht besonders groß, wenn der Elko über den Strombegrenzungswiderstand entladen wird.
Gemessen wird der Entladestrom von dem Stromdetektor, der einen Stromwandler oder -transformator an dem detektierenden Ende enthält. Dementsprechend läßt sich der Meßpunkt leicht verschieben, und der Wechselrichter braucht nicht abgetrennt zu werden.
14 zeigt in Form eines Blockdiagramms eine Prüfanordnung, in der die in 1 gezeigte Vorrichtung eingesetzt wird, um festzustellen, ob ein Transistor akzeptierbar ist oder nicht, wobei in 14 auch der Wechselrichter dargestellt ist.
Ein Verfahren zum Bestimmen, ob Transistoren Q₁ ~ Q₆ des Wechselrichters 12 akzeptierbar sind oder nicht, indem V_CE – I_C-Kennlinien der Transistoren Q₁ ~ Q₆ gemessen werden, wird im folgenden beschrieben.
15 zeigt den Betriebsablauf der in 14 gezeigten Prüfanordnung zum Bestimmen, ob die Transistoren Q₁ ~ Q₆ akzeptierbar sind oder nicht, indem deren V_CE – I_C-Kennlinien gemessen werden.
In 14 besitzt eine Schalteinrichtung 24 die gleichen Schaltkontakte wie in 4, so daß diese aus der Darstellung weggelassen sind. Eine Gleichstromquelle 14, ein Spannungsdetektor 16, ein Stromdetektor 18 und eine Steuerung 16 sind identisch wie die entsprechenden Teile in 2.
Ansprechend auf einen Befehl zum Bestimmen, ob die Transistoren Q₁ ~ Q₆ akzeptierbar sind oder nicht, steuert die CPU 32 die Schalteinrichtung 24 über die I/F 42, um den Elko C mit einem Strom aus der Gleichstromquelle 16 während einer vorbestimmten Spanne zu laden. Nach Verstreichen dieser vorbestimmten Zeitspanne wird der Ladevorgang des Elkos C angehalten, und die CPU 32 gibt ein Schaltsignal an die Schalteinrichtung 24, um die Spannung von dem aufgeladenen Elko C zwischen den Kollektor und den Emitter eines zu prüfenden Transistors zu legen, Schritt S21. Basierend auf dem angelegten Schaltsignal werden die Schaltkontakte der Schalteinrichtung 24 so betätigt, daß ein positiver Anschluß (+) der Gleichstromquelle 14 über den Widerstand 64 mit dem Anschluß P des Wechselrichters 12 verbunden wird, der Spannungsdetektor 16 zwischen Kollektor und Emitter des Transistors Q₁ gelegt wird, und der Stromdetektor 18 zum Erfassen eines Kollektorstroms I_C aus dem Transistor Q₁ angeschlossen wird.
Dann gibt die CPU 32 ein Einspeisungs-Startsignal an die Gleichstromquelle 14, um einen Ladestrom aus der Gleichstromquelle 14 über den Widerstand 64 in den Elko C des Wechselrichters 12 während einer vorbestimmten Spanne zu leiten, Schritt S22. Bei Erhalt des Ausgangssignals von der Steuerung 26 legt die Wechselrichtersteuereinheit 21 ein Treibersignal an die Basen beispielsweise der Transistoren Q₁, Q₄ des Wechselrichters 12, um die Transistoren Q₁ und Q₄ zwischen ihrem Kollektor und ihrem Emitter leitend zu machen, Schritt S23. Der aufgeladene Elko C wird nun über die Transistoren Q₁, Q₄ entladen.
Der Spannungsdetektor 16 erfaßt eine Kollektor-Emitter-Spannung V_CE des Transistors Q₁, und die Kollektor-Emitter-Spannung V_CE wird von dem A/D-Wandler 44 (siehe 2) in einen Digitalwert umgesetzt, der an die Transistorbestimmungsschaltung 52 gegeben wird. Der Stromdetektor 18 detektiert einen Kollektorstrom I_C aus dem Transistor Q₁, der von dem A/D-Wandler 46 in einen Digitalwert umgesetzt wird, der in einem Schritt S24 an die Transistorbestimmungsschaltung 52 gegeben wird.
Die Kollektor-Emitter-Spannung V_CE und der Kollektorstrom I_C ändern sich, während der Elko C entladen wird. Die Kollektor-Emitter-Spannung V_CE und der Kollektorstrom I_C werden in gewissen Zeitintervallen gemessen, während sie sich ändern.
Die Kollektorbestimmungsschaltung 52 erzeugt eine V_CE – I_C-Kennlinie aus der Kollektor-Emitter-Spannung V_CE und dem Kollektorstrom I_C, die in einem Schritt S25 gemessen werden, um zu bestimmen, ob die erzeugte V_CE – I_C-Kennlinie in einen vorbestimmten Bandbereich einer vorbestimmten Breite fällt, abgespeichert innerhalb der Transistorbestimmungsschaltung 52, Schritt S26. Das Bestimmungsergebnis wird an die CPU 32 gegeben.
Wenn die V_CE – I_C-Kennlinie in den vorbestimmten Bereich fällt, gibt die CPU 32 ein Signal zum Steuern der Anzeigeeinheit 28 aus, damit diese eine Information anzeigt, welche angibt, daß der Transistor Q₁ akzeptierbar ist, Schritt S27. Wenn die V_CE – I_C-Kennlinie nicht in den vorbestimmten Bereich fällt, gibt die CPU 32 ein Signal zum Steuern der Anzeigeeinheit 28 aus, damit diese ein Information anzeigt, nach der der Transistor Q₁ zurückgewiesen wird, Schritt S28.
Die Schritte S21 bis S28 werden solange wiederholt, bis die V_CE – I_C-Kennlinien sämtlicher Transistoren Q₁ ~ Q₆ festgestellt sind, Schritt S29.
Eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zum Feststellen, ob ein Transistor akzeptierbar ist oder nicht, wird im folgenden erläutert.
Die CPU 32 gibt über die I/F 42 ein Schaltsignal an die Schalteinrichtung 24, damit diese die Schaltkontakte betätigt. Der positive Anschluß (+) der Gleichspannungsquelle 14 ist direkt mit dem Anschluß P des Wechselrichters 12 verbunden, der Spannungsdetektor 16 liegt zwischen Kollektor und Emitter des Transistors Q₁, der Stromdetektor 18 ist verschaltet zum Erfassen eines Kollektorstroms I_C aus dem Transistor Q₁. Bei dieser Ausführungsform ist der gemeinsame Knoten "a" an den negativen Anschluß (-) der Gleichspannungsquelle 14 angeschlossen, damit der Spannungsdetektor 18 den aus dem Transistor Q, fließenden Kollektorstrom 1c erfassen kann.
Dann legt die Wechselrichtersteuereinheit 21 ein Treibersignal aufgrund des Ausgangssignals von der Steuerung 26 an die Basis des Transistors Q₁ des Wechselrichters 12, um ihn zwischen Kollektor und Emitter leitend zu machen. Ein von der Gleichstromquelle 14 kommender Strom läuft durch den Transistor Q₁ entsprechend dem von der CPU 32 an die Gleichstromquelle 14 ausgegebenen Einspeisungs-Startsignal.
Die Übergangstemperatur des Transistors Q₁ erreicht beispielsweise TJ(0), wenn der von der Gleichstromquelle 14 an den Transistor Q₁ gelieferte Strom den Wert I_C nach dem Beginn des Einspeisevorgangs erreicht. Die Gleichstromquelle 14 wird so gesteuert, daß, nachdem der von dem Stromdetektor 18 gemessene gelieferte Strom den Wert I_C erreicht hat, die Stromzufuhr aus der Gleichstromquelle 14 gesperrt wird, wenn die Übergangstemperatur des Transistors Q_, beispielsweise den Wert Ti(t) von 125°C erreicht.
Wenn der Strom von der Gleichstromquelle 14 zum Transistor Q₁ zu fließen beginnt, nimmt die Stärke des Stroms durch den Kollektor des Transistors Q, progressiv zu und verbleibt dann auf dem Wert I_C. Der von dem Stromdetektor gemessene Strom I_C fließt von dem Kollektor zum Emitter des Transistors Q₁. Der Kollektorstrom hat eine Wellenform, wie sie in 16A gezeigt ist. In 16A ist auf der vertikalen Achse der von dem Stromdetektor 18 erfaßte Strom aufgetragen, auf der horizontalen Achse ist die Zeit aufgetragen, gemessen vom Beginn der Stromzufuhr seitens der Gleichstromquelle 14. Eine Emitter-Kollektor-Sättigungsspannung V_CE (sat) des Transistors Q₁ zu dem Zeitpunkt, zu dem der von dem Stromdetektor 18 gemessene Strom den Wert I_C erreicht, wird von dem Spannungsdetektor 16 erfaßt. Die Emitter-Kollektor-Sättigungsspannung V_CE (sat) wird im folgenden als Emitter-Kollektor-Spannung V_CE oder einfach auch als Spannung V_CE bezeichnet, deren Wellenform in 16B zu sehen ist.
Wenn der Kollektorstrom den Wert I_C erreicht, weil der von der Gleichstromquelle gelieferte Strom zu einer Übergangstemperatur des Transistors Q₁ führt und beispielsweise immer noch TJ(0) von 25°C beträgt, erreicht die von dem Spannungsdetektor 16 beim Erreichen des Werts I_C durch den Kollektorstrom gemessene Spannung wird gelesen. Die jetzt gemessene Spannung wird mit V_CE(0) bezeichnet.
Nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne, nachdem der Kollektorstrom den Wert I_C erreicht hat, das heißt nach Verstreichen einer Zeitspanne, die vergeht, bis die Übergangstemperatur des Transistors Q₁ den Wert Tj(t) von beispielsweise 125°C erreicht hat, wird der von der Gleichstromquelle 14 gelieferte Strom gesperrt. Im Ergebnis wird der Stromfluß von der Gleichstromquelle 14 zum Kollektor des Transistors Q₁ unterbrochen. Die vom Spannungsdetektor zur Zeit der Stromunterbrechung von der Gleichstromquelle 14 gemessene Spannung wird abgelesen, der Meßwert wird mit V_CE(t) bezeichnet. Die Spannung V_Ce des Transistors Q₁ nach Start der Stromzufuhr aus der Gleichstromquelle 14 bis zum Sperren des Stroms aus der Gleichstromquelle 14 hat die in 16B gezeigte Wellenform.
Die Zeitspanne, die von dem Zeitpunkt an, zu dem der Strom seitens der Gleichstromquelle 14 zu fließen begonnen hat, bis zum Erreichen des Werts I_C durch den Kollektorstrom, entspricht einer Zeitspanne, bis zu deren Ende die Übergangstemperatur des Transistors Q₁ den Wert TJ(0) von zum Beispiel 25°C erreicht und wird als Anfangsperiode oder Anfangszeitspanne in 16B bezeichnet. Die Zeitspanne, die benötigt wird, die nach dem Erreichen des Werts 1c durch den Kollektorstrom bis zum Sperren des Stroms aus der Gleichstromquelle 14 vergeht, das heißt die Zeitspanne, in welcher der Kollektorstrom auf dem Wert I_C gehalten wird, entspricht der Zeitspanne, die benötigt wird, damit die Übergangstemperatur des Transistors Q₁ den Wert Tj(t) von beispielsweise 125°C erreicht, ausgehend von beispielsweise TJ(0) von 25°C, und sie wird als Heizperiode in 16 bezeichnet. Innerhalb der Heizperiode erhöht sich die Übergangstemperatur des Transistors Q, mit dem zugeführten Strom. Die Beziehung gemäß 16B läßt sich darstellen als die Beziehung zwischen der Spannung V_CE und dem Kollektorstrom, wie aus 16C hervorgeht. In 16C nimmt der Kollektorstrom ausgehend von der Anfangszeitspanne bis zu dem Wert I_C zu und bleibt auf dem Wert I_C während der Heizspanne, bis diese endet. Wenn die Differenz zwischen der Spannung V_CE(0) zu der Zeit, zu der der Kollektorstrom den Wert I_C erreicht, und der Spannung V_CE(t) zur Zeit, wenn der von der Gleichstromquelle 14 kommende Strom gesperrt wird, das heißt der Spannung V_CE(t) zu der Zeit, zu der die Übergangstemperatur des Transistors Q, den Wert TJ(t) von beispielsweise 125°C erreicht, wird mit ΔV_CE bezeichnet, und dementsprechend wird der Transistor Q₁dann als normal eingestuft, wenn ΔV_CE {= V_CE(0) – V_CE(t)} in einen vorbestimmten Bereich fällt.
Grundsätzlich gilt: der thermische Widerstand Zth(t) einer Diode wird von dem Hersteller der Diode angegeben, definiert ist er gemäß folgender Gleichung (7):
wobei P die von der Diode verbrauchte elektrische Energie ist und Tjd(0), Tjd(t), Tad die Übergangstemperatur (°K) zu der Zeit ist, zu der der zugeführte Strom einen vorbestimmten Wert erreicht, nachdem seine Zufuhr begonnen hatte, die Übergangstemperatur (°K) zu der Zeit, zu der der vorbestimmte Strom kontinuierlich für eine vorbestimmte Zeitspanne zugeführt wird, bzw. die Umgebungstemperatur (°K) der Diode ist.
Aus der Gleichung (7) läßt sich diejenige elektrische Energie P ermitteln, die von der Diode verbraucht wird, um die Übergangstemperatur Tjd(t) zu erreichen. Eine zum Erreichen einer Soll-Übergangstemperatur aufzubringende Energie läßt sich somit ermitteln. Bei dem obigen Beispiel läßt sich eine Zeitspanne ermitteln, in der die Zufuhr des Stroms zum Erreichen der Soll-Übergangstemperatur von 125°C zuzuführen ist.
Die Übergangstemperatur Tjd und eine Durchlaßspannung Vf stehen folgendermaßen zueinander in Beziehung:
wobei n der Emissionskoeffizient, k die Boltzmann-Konstante, q die Elementarladung eines Elektrons, If der Durchlaßstrom und Is der Sättigungsstrom ist. Wenn also Durchlaßspannungen bei der Übergangstemperatur von Tjd(t) und Tjd(0) mit Vf(t) bzw. mit Tv(0) bezeichnet werden, so läßt sich die Differenz ΔVf = {Vf(t) – Vf(0)} folgendermaßen ausdrücken:
Es ist bekannt, daß die Qualität einer Diode aus ΔVf bezüglich Tjd(t) und Tjd(0) ermittelt werden kann. Insbesondere wird die Diode dann als akzeptierbar eingestuft, wenn DVf in einen vorbestimmten Bereich fällt.
Es ist bekannt, daß ein mit der Übergangstemperatur korrelierter Durchlaßspannungswert auch für das Bewerten eines Transistors ebenso wie einer Diode verwendet werden kann. Ein Strom I_C aus der Gleichstromquelle 14 läßt sich einstellen, und man kann eine Zeit, zu der der von der Gleichstromquelle 14 gelieferte Strom zu sperren ist, das heißt eine Zeitspanne, in der der Strom I_C gehalten werden soll, ebenfalls einstellen. Es ist bekannt, daß die Qualität eines Transistors mit Hilfe von ΔV_CE in der gleichen Weise wie bei einer Diode ermittelt werden kann. Wenn daher ΔV_CE in einen vorbestimmten Bereich fällt, so wird der Transistor Q, als akzeptierbar eingestuft, und wenn ΔV_CE nicht in einen vorbestimmten Bereich fällt, wird der Transistor Q₁ als Ausschuß behandelt.
Wenn ein einzelner Transistor mit einem Kurvenschreiber vermessen wird, so ist die Kennlinie bezüglich ΔV_CE {= V_CE(t) – V_CE(0)} sowie IC zu der Zeit, zu der ein Strom die gleiche Wellenform und den gleichen Wert hat, wie es in 16A dargestellt ist, gerade so, wie dies in 16C dargestellt ist. Akzeptierbare Transistoren, bei denen ΔV_CE in einen vorbestimmten Bereich fällt, und zurückgewiesene Transistoren, bei denen ΔV_CE aus dem vorbestimmten Bereich herausfällt, unterstützen die obige Aussage, wonach die zu der Übergangstemperatur korrelierte Durchlaßspannung auch zum Auswerten eines Transistors herangezogen werden kann.
Die Zeit, die zum Auswerten des Transistors Q₁ in der obigen Weise erforderlich ist, ist deshalb gering, weil der Transistor Q₁ ausgewertet werden kann, während er mit dem Wechselrichter verschaltet ist.
Bei der obigen Ausführungsform wird die Übergangstemperatur Tj(0) mit 25°C angegeben. Es kann sich aber allgemein um die Umgebungstemperatur im Zeitpunkt der Prüfung handeln. Dabei wird ein Strom I_C festgelegt, und es wird eine Zeitspanne, bis zu der die Temperatur des Transistors Q₁ einen Wert von Tj(t) von beispielsweise 125°C erreicht, ermittelt, und für die vorbestimmte Zeitspanne wird der Strom I_C aufrecht erhalten.
Im Rahmen der obigen Beschreibung wurde der Transistor Q₁ bezüglich seiner Qualität beurteilt. Man sieht aber leicht, daß sämtliche anderen Transistoren Q₂ bis Q₆ ebenfalls ausgewertet werden können, während sie in dem Wechselrichter eingebaut sind. Um irgendeinen der Transistoren Q₂ bis Q₆ zu prüfen, wird der gemeinsame Knoten zwischen dem Stromdetektor 18 und dem Spannungsdetektor 16 an den Kollektor des zu prüfenden Widerstands geschaltet, und es wird ein Strom aus der Gleichstromquelle 14 in den Kollektor des zu prüfenden Transistors eingespeist, um eine Kollektor-Emitter-Spannung V_CE des zu prüfenden Transistors zu messen, und es wird eine Spannung als Treibersignal an die Basis des zu prüfenden Transistors gelegt, um ausschließlich den zu prüfenden Transistor zu betreiben.
Die Heizperiode, innerhalb der der Kollektorstrom auf dem Wert I_C gehalten wird, beträgt etwa 1 Sekunde, wenn die Stromstärke I_C 400 A beträgt. Daher sollten der Strom I_C und die Spannung V_CE vorzugsweise durch gleichzeitiges Betrachten eines Zweikanal-Oszillographen oder eines Zweikanal-Digitalisierers erfaßt werden anstelle des Stromdetektors 18 und des Spannungsdetektors 16.
Wie oben erläutert wurde, können die Transistoren Q₁ bis Q₆ auf ihre Qualität überprüft werden, während sie mit der Wechselrichterschaltung 12 verbunden sind, wobei außerdem noch die Zeit und die Anzahl von Schritten, die erforderlich ist, um die Transistoren Q₁ bis Q₆zu prüfen, relativ klein sind, da es nicht notwendig ist, die Transistoren Q₁ bis Q₆ von der Wechselrichterschaltung 12 zu lösen und sie wieder mit ihr zu verbinden.
Die Qualitätsermittlung der Dioden D₁ bis D₆, die antiparallel zwischen Kollektor und Emitter der einzelnen Transistoren Q₁ bis Q₆ liegen, wird im folgenden anhand der 17 und 18 erläutert.
17 zeigt in Blockform eine Prüfanordnung, in der die in 1 gezeigte Vorrichtung eingesetzt wird, um festzustellen, ob eine Diode akzeptierbar ist oder nicht, und 18 zeigt einen Betriebsablauf für die in 17 gezeigte Prüfanordnung, um festzustellen, ob die Diode akzeptierbar ist oder nicht.
In 17 besitzt eine Schalteinrichtung 24 die gleichen Schaltkontakte wie in 4, und deshalb werden diese in der Zeichnung weggelassen. Eine Gleichstromquelle 14, ein Spannungsdetektor 16, ein Stromdetektor 18 und eine Steuerung 26 sind mit den entsprechenden Elementen aus 2 identisch.
Die CPU 32 gibt über die I/F 42 ein Schaltsignal an die Schalteinrichtung 24, deren Schaltkontakte ansprechend auf das Schaltsignal betätigt werden, Schritt S41. Wenn die Schaltkontakte der Schalteinrichtung 24 betätigt werden, wird ein Elko 79 an die Gleichspannungswelle 14 angeschlossen, der Spannungsdetektor 16 wird zwischen Kollektor und Emitter des Transistors Q₁ gelegt, und der Stromdetektor 18 wird so verschaltet, daß er den Durchlaßstrom I_fder Diode D₁ mißt.
Die Wechselrichtersteuereinheit 21 gibt bei Empfang des Ausgangssignals seitens der Steuerung 26 nun an die Transistoren Q1 bis Q6 ein Entregungssignal, um dadurch die Transistoren zwischen ihren Kollektoren und Emittern zu sperren. Die CPU 32 gibt ein Erregungs-Startsignal an die Gleichstromquelle 14. Der Schaltkontakt 101 ist geschlossen, und der Schaltkontakt 105 geöffnet. Ansprechend auf das Erregungs-Startsignal 42 liefert die Gleichstromquelle 14 einen Ladestrom zum Aufladen des Elko 79, Schritt S42.
Danach gibt die CPU 32 ein Schaltsignal aus, um den Schaltkontakt 101 zu öffnen und den Schaltkontakt 105 zu schließen. Nun wird der Elko 79 im Schritt S43 über die Diode D₁ entladen.
Die an der Diode D₁ während des Entladens des Elkos 79 entstehende Spannung E, wird von dem Spannungsdetektor 16 erfaßt und von dem A/D-Wandler 44 in ein Digitalsignal umgewandelt, welches in einem Schritt S44 an die Diodenbestimmungsschaltung 54 ausgegeben wird. Der beim Entladen des Elkos 79 durch die Diode D₁ fließende Durchlaßstrom 1r wird von dem Stromde tektor 18 erfaßt und von dem A/D-Wandler 46 in ein Digitalsignal umgewandelt, welches auch an die Diodenbestimmungsschaltung 54 gegeben wird, Schritt S44.
Die Diodenbestimmungsschaltung 54 stellt fest, ob der Durchlaßstrom I_fbei der Spannung E_f in einen vorbestimmten Bereich fällt, der in der Diodenbestimmungsschaltung 54 abgespeichert ist, Schritt S45. Das Ergebnis der Bestimmung wird an die CPU 32 gegeben. Wenn der Durchlaßstrom I_f in den vorbestimmten Bereich fällt, gibt die CPU 32 ein Signal zum Steuern der Anzeigeeinheit 28 aus, so daß letztere die Information anzeigt, daß die Diode D, akzeptierbar ist, Schritt S46. Wenn der Durchlaßstrom I_f nicht in den vorbestimmten Bereich fällt, gibt die CPU 32 an die Anzeigeeinheit 28 ein Signal aus, durch welches die Anzeigeeinheit Information anzeigt, welche angibt, daß die Diode D₁ zurückgewiesen wird, Schritt S47.
Die Schritte S41 bis S47 werden solange wiederholt, bis sämtliche Dioden D₁ bis D₆ ausgewertet sind, Schritt S48.
Erfindungsgemäß enthält gemäß obiger Beschreibung die Schalteinrichtung 24 eine Matrix aus Schaltkontakten, die von einem von der Steuerung 26 kommenden Schaltsignal so betätigbar sind, daß ein gewünschter elektrischer Schaltkreis zum sukzessiven Ermitteln der Qualität des Elkos C₁ der Transistoren Q₁ bis Q₆, der Dioden D₁ bis D₆, während diese in der Wechselrichterschaltung 12 angeschlossen sind, gebildet wird.
Da der Elko C oder der Elektrolytkondensator 49 von der Gleichstromquelle 14 aufgeladen werden, läßt sich der maximale Ausgangsstrom aus der Gleichstromquelle 14 verringern, so daß diese eine geringe Baugröße haben kann.
Die Vorrichtung zum Prüfen eines elektrischen Bauteils in einem Wechselrichter gemäß der Erfindung kann das Bauteil innerhalb einer verkürzten Zeitspanne deshalb prüfen, weil das Bauteil mit dem Wechselrichter verschaltet bleibt und nicht von dem Wechselrichter während der Prüfung gelöst ist.
Obschon gewisse bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung hier im einzelnen dargestellt und beschrieben wurden, versteht sich, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Prüfen eines Transistors (Q₁, Q₂, Q₃, Q₄, Q₅, Q₆) in einer Wechselrichterschaltung, während der Transistor in der Wechselrichterschaltung (12) verschaltet ist, umfassend folgende Schritte: (a) Einschalten ausschließlich des zu prüfenden Transistors, der in der Wechselrichterschaltung (12) verschaltet ist; (b) Einspeisen eines vorbestimmten Kollektorstroms (I_C) in den Transistor aus einer Energiequelle (14), bis eine Übergangstemperatur (T_j) des Transistors einen vorbestimmten Temperaturwert erreicht, und (c) Feststellen, daß der Transistor akzeptierbar ist, wenn die Differenz zwischen der Kollektor-Emitter-Spannung (V_CE) des Transistors bei Einspeisen des vorbestimmten Kollektorstroms (I_C) von der Energiequelle (14) und einer Kollektor-Emittier-Spannung des Transistors, wenn die Übergangstemperatur des Transistors die vorbestimmte Temperatur erreicht, in einen voreingestellten Bereich fällt.
Vorrichtung zum Prüfen eines Transistors (Q₁, Q₂, Q₃, Q₄, Q₅, Q₆) in einer Wechselrichterschaltung (12), während der Transistor in der Wechselrichterschaltung verschaltet ist, umfassend: eine Gleichstromquelle (14) zum Liefern eines vorbestimmten Stroms; eine Spannungsdetektoreinrichtung (16) zum Erfassen von Kollektor-Emitter-Spannungen der Transistoren; eine Schalteinrichtung zum Koppeln der Gleichstromquelle (14) und der Spannungsdetektoreinrichtung (16) an die Wechselrichterschaltung (12), um den vorbestimmten Strom als Kollektorströme in die Transistoren einzuspeisen, und um die Kollektor-Emitter-Spannungen der Transistoren zu erfassen, und eine Steuereinrichtung (26), die an die Wechselrichterschaltung (12), die Spannungsdetektoreinrichtung (16) und die Schalteinrichtung (24) gekoppelt ist, um einen ausgewählten Transistor aus den Transistoren einzuschalten, die Schalteinrichtung (24) so zu steuern, daß der ausgewählte Transistor mit einem vorbestimmten Strom gespeist wird, und die Spannungsdetektoreinrichtung (16) an den ausgewählten Transistor zu koppeln, um eine erste Kollektor-Emitter-Spannung des ausgewählten Transistors zu erfassen, wenn der vorbestimmte Strom durch den ausgewählten Transistor fließt, um festzustellen, wann eine Übergangstemperatur des ausgewählten Transistors einen vorbestimmten Temperaturwert erreicht, um eine zweite Kollektor-Emitter-Spannung des ausgewählten Transistors mit der Spannungsdetektoreinrichtung zu erfassen, wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht ist, und um festzustellen, daß der ausgewählte Transistor akzeptierbar ist, falls die Differenz zwischen der ersten und der zweiten Kollektor-Emitter-Spannung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Steuereinrichtung (26) jeden der Transistoren der Reihe nach einschaltet und die Schalteinrichtung (24) so ansteuert, daß diese entsprechend die ausgewählten Transistoren mit dem vorbestimmten Strom speist und die Spannungsdetektoreinrichtung (16) an die ausgewählten Transistoren koppelt, um jeden der Transistoren zu prüfen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Steuereinrichtung (26) die Schalteinrichtung (24) derart steuert, daß diese das Einspeisen des vorbestimmten Stroms in den ausgewählten Transistor beendet, nachdem die vorbestimmte Temperatur erreicht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin umfassend eine Stromdetektoreinrichtung (18), die von der Schalteinrichtung (24) unter Steuerung durch die Steuereinrichtung (26) an den ausgewählten Transistor gekoppelt wird, um einen Kollektorstrom des ausgewählten Transistors zu erfassen, wobei die Steuereinrichtung (26) die erste Kollektor-Emitter-Spannung ermittelt, wenn die Stromdetektoreinrichtung (18) feststellt, daß der Kollektorstrom des ausgewählten Transistors dem vorbestimmten Strom gleicht.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Steuereinrichtung (26) feststellt, daß der ausgewählte Transistor akzeptierbar ist, wenn die Differenz zwischen der ersten und der zweiten Kollektor-Emitter-Spannung innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem es mehrere Transistoren in der Wechselrichterschaltung gibt und diese mehreren Transistoren geprüft werden, während die in der Wechselrichterschaltung angeschlossen sind, wobei Schritt (a) das Einschalten eines ausgewählten Transistors der Transistoren der Wechselrichterschaltung beinhaltet; Schritt (b) das Einspeisen des vorbestimmten Kollektorstroms in den ausgewählten Transistor beinhaltet; und Schritt (c) folgende Schritte beinhaltet: (d) Erfassen einer ersten Kollektor-Emitter-Spannung (V_CE) des ausgewählten Transistors, wenn der vorbestimmte Strom (1c) durch den ausgewählten Transistor fließt; (e) Feststellen, wann die Übergangstemperatur (T;) des ausgewählten Transistors die vorbestimmte Temperatur erreicht; (f) Detektieren einer zweiten Kollektor-Emitter-Spannung (V_CE) des ausgewählten Transistors, wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht ist; und (g) Feststellen, daß der ausgewählte Transistor akzeptierbar ist, wenn die erste und die zweite Kollektor-Emitter-Spannung (V_CE) innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegen.
Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin umfassend den Schritt: (h) Einschalten jedes der Transistoren der Reihe nach und anschließend Einspeisen des vorbestimmten Stroms (I_C) in die entsprechenden Transistoren und Erfassen der jeweiligen ersten und zweiten Kollektor-Emitter-Spannung (V_CE) der entsprechenden Transistoren in der Reihenfolge, um jeden der Transistoren zu prüfen.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt (f) das Sperren der Zufuhr des vorbestimmten Stroms (I_C) zu dem ausgewählten Transistor beinhaltet, wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt (g) das Feststellen beinhaltet, daß der ausgewählte Transistor akzeptierbar ist, wenn die Differenz zwischen der ersten und der zweiten Kollektor-Emitter-Spannung (V_CE) innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt.