EP4298448A1 - Method and device for measuring an insulation resistance of a dc voltage source connected to a split intermediate circuit during mains parallel operation - Google Patents

Method and device for measuring an insulation resistance of a dc voltage source connected to a split intermediate circuit during mains parallel operation

Info

Publication number
EP4298448A1
EP4298448A1 EP22711505.2A EP22711505A EP4298448A1 EP 4298448 A1 EP4298448 A1 EP 4298448A1 EP 22711505 A EP22711505 A EP 22711505A EP 4298448 A1 EP4298448 A1 EP 4298448A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
voltage
intermediate circuit
insulation resistance
voltage source
midpoint
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22711505.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin PUTZ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMA Solar Technology AG
Original Assignee
SMA Solar Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMA Solar Technology AG filed Critical SMA Solar Technology AG
Publication of EP4298448A1 publication Critical patent/EP4298448A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/025Measuring very high resistances, e.g. isolation resistances, i.e. megohm-meters
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/08Measuring resistance by measuring both voltage and current
    • G01R27/10Measuring resistance by measuring both voltage and current using two-coil or crossed-coil instruments forming quotient
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40Testing power supplies
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/22The renewable source being solar energy
    • H02J2300/24The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381Dispersed generators

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting an insulation resistance of a DC voltage source connected to a divided intermediate circuit and to a device for carrying out such a method. More precisely, the invention relates to a method having the features of the preamble of independent patent claim 1 and to a device having the features of the preamble of independent patent claim 14.
  • the intermediate circuit can in particular be an intermediate circuit at the input of an inverter, via which the DC voltage source is connected to an AC network.
  • the DC voltage source can be a battery connected to the AC grid via a bidirectional inverter. Current can then flow both from the battery into the AC grid and from the AC grid into the battery via the bidirectional inverter.
  • the DC voltage source can also be a photovoltaic generator in order to unidirectionally feed current into the AC grid.
  • DE 10 2012 104752 B3 discloses a method for measuring an insulation resistance for an inverter and an inverter with a device for measuring an insulation resistance.
  • a midpoint lying between the switching elements of a half-bridge of the inverter is connected to a grounding point by closing a grounding switch.
  • the middle point connected to the grounding point is connected in succession to the two ungrounded poles of an intermediate circuit voltage of the inverter applied to the half-bridge by means of the switching elements of the half-bridge, and the current flowing through this connection to the grounding point is measured.
  • the known method and device of the known inverter are not suitable for measuring the insulation resistance when the inverter is operated in parallel with the mains, because they use the switching elements of the half-bridge of the inverter in a manner that differs from their use in parallel operation with the mains.
  • An insulation resistance measurement in an inverter is known from DE 102018 126235 A1, which has a DC voltage intermediate circuit and a bridge circuit connected to the DC voltage intermediate circuit for driving an alternating current via a bridge center point.
  • the middle point of the bridge is connected to a grounding point, and the middle point of the bridge that is connected to the grounding point is successively connected to two voltage-different points of the ungrounded DC voltage intermediate circuit by means of the bridge circuit.
  • a current flowing from the two voltage-different points to the grounding point is measured.
  • the two voltage-different points of the unearthed DC link are selected from a group of points in such a way that the electrical voltages present between the two voltage-different points and earth do not exceed a predetermined limit value.
  • the group of points from which this selection is made includes at least one intermediate voltage point of the unearthed DC link.
  • the DC voltage intermediate circuit is charged to an intermediate circuit voltage that significantly exceeds a nominal dielectric strength of switching elements of the bridge circuit of the inverter and in particular of hardware components of the measuring circuit.
  • this known insulation resistance measurement is also not possible during ongoing operation of the inverter, in particular when it is operated in parallel with the grid.
  • WO 2014/079775 A1 discloses a method for measuring the insulation resistance of a DC voltage input of a running transformerless inverter, which outputs an alternating current at an AC voltage output with a specified ground reference, and of DC voltage sources connected to the DC voltage input with respect to ground.
  • a periodic test voltage signal with a lower frequency than that of the alternating current is generated in relation to the specified earth reference of the alternating voltage output such that it is modulated onto the voltage at the direct voltage input when the inverter is running.
  • a ground current caused by the test voltage signal is detected.
  • the periodic test voltage signal is generated either with a separate voltage source between the AC voltage output of the inverter and its ground reference or with the inverter itself in relation to the ground reference of its AC voltage output. In the latter case, the test voltage signal is generated by modifying drive signals for an inverter bridge of the inverter. In any event, the test voltage signal has a frequency at least a factor of 5, and often a factor of 10, less than that of the AC current which the running inverter puts out at its AC output.
  • the ground current caused by the test voltage signal is detected at the AC output of the inverter as part of a current sum across the AC output. The total current is recorded using a summation current transformer or by measuring the currents through individual lines and adding up these currents.
  • the insulation resistance can be determined from the test voltage signal and the total current by additional measurement of a total voltage present at the DC voltage input with respect to ground.
  • the invention is based on the object of demonstrating a method for detecting an insulation resistance of a DC voltage source connected to a divided intermediate circuit and a device for carrying out this method, which allow a current flow from the DC voltage source that is undisturbed to the extent that an inverter connected to the intermediate circuit on the input side for uninterrupted network formation of an AC network connected to its output.
  • the object of the invention is achieved by a method having the features of independent patent claim 1 and a device for carrying out the method having the features of the preamble of independent patent claim 14 .
  • Advantageous embodiments of the method according to the invention and the device according to the invention are defined in the dependent patent claims.
  • a midpoint potential of the DC voltage source is determined by operating two voltage regulators differently, via which the DC voltage source is connected to one of two parts of the divided intermediate circuit, in relation to a voltage midpoint of the split intermediate circuit shifted between its two parts.
  • a change in a differential current resulting from the shift in the midpoint potential is detected across all lines that carry a current from the DC voltage source that flows via the intermediate circuit.
  • every other electrical potential of the DC voltage source is also shifted in relation to the voltage midpoint of the intermediate circuit and thus also in relation to earth.
  • a fixed ground reference of the intermediate circuit has an influence on the shift of the electrical potentials compared to ground, but a fixed ground reference of the intermediate circuit is not a prerequisite for this shift to occur at all.
  • the two poles of the DC voltage source must not have a direct reference to earth.
  • the method according to the invention can be carried out with little or no outlay on equipment. Without further measures, the method according to the invention can lead to an asymmetry in the charging of the two parts of the divided intermediate circuit; However, this asymmetry does not fundamentally call into question a network-forming function of an inverter connected to the intermediate circuit on the input side. In addition, it is not important for the method according to the invention that the two parts of the divided intermediate circuit are charged differently. On the contrary, the intermediate circuit can also be continuously balanced while the method according to the invention is being carried out. In addition, differences between partial voltages that drop across the two parts of the divided intermediate circuit can also be actively compensated continuously during the different operation of the two voltage controllers.
  • the potential shift of the midpoint potential in relation to the voltage midpoint of the intermediate circuit resulting from the different operation of the two voltage controllers is accompanied by an equally large potential shift in relation to earth when the voltage midpoint is referenced to earth.
  • the potential shift then corresponds directly to a voltage difference, which is linked to the change in the residual current across the insulation resistance and thus enables it to be recorded.
  • the potential shift in relation to the voltage center point of the intermediate circuit is accompanied by a potential shift of the center point potential in relation to ground.
  • all lines means a complete set of lines which carry the current flowing via the intermediate circuit from the DC voltage source.
  • this can be all output lines of the DC voltage source itself or all output lines of the intermediate circuit or all output lines of an inverter connected to the intermediate circuit on the input side or also all lines at a point in between or after it.
  • voltages can be measured between the two poles of the voltage source and the voltage midpoint. Half the difference between the amounts of the two voltages is the voltage between the midpoint potential and the voltage midpoint of the intermediate circuit.
  • the potential shift of the center point potential resulting from the different operation of the two voltage controllers is of interest. This can be recorded as a change in half the difference between the magnitudes of the two voltages.
  • the insulation resistance can be calculated as the quotient of the potential shift and the resulting change in the differential current.
  • the quotient of the potential shift and the resulting change in the residual current results in an insulation resistance sum, as will be explained in more detail below.
  • the insulation resistance or the insulation resistance sum can also be calculated as the quotient of an integral of a square of an instantaneous value of the potential shift over a period of time over which the midpoint potential of the DC voltage source is shifted, and an integral of a product of the instantaneous value of the potential shift and one The instantaneous value of the resulting change in residual current can be calculated over the same period.
  • the canceling factor 1/T with the duration T of the period over which the midpoint potential of the DC voltage source is shifted has been added U the effective value of the potential shift and P an active power of the earth current resulting from the potential shift.
  • the insulation resistance or the sum of the insulation resistances can be calculated as a quotient of an integral of a product of the instantaneous value of the potential shift and an instantaneous value of the resulting change in the differential current over a period of time over which the midpoint potential of the DC voltage source is shifted, and an integral of a square of the instantaneous value of the resulting change in residual current can be calculated over the same period.
  • I is the rms value of the resulting change in differential current.
  • T t n In the intermediate circuit in an IT network, a voltage change in a ground voltage between the voltage midpoint of the intermediate circuit and ground resulting from the shift in the midpoint potential of the DC voltage source can also be detected, for which purpose this ground voltage must be measured before and during the shift in the midpoint potential.
  • the insulation resistance and an IT network insulation resistance, the sum of which is the insulation resistance sum, can then be found from the relationship
  • IT network insulation resistance / insulation resistance total voltage change / potential shift
  • RMS values of the voltage change or potential shift or corresponding integrals of instantaneous values of the voltage change and the potential shift over the same period over which the midpoint potential of the DC voltage source is shifted are preferably used here as the voltage change and the potential shift.
  • the potential shift and the change in voltage of the earth voltage between the voltage midpoint of the DC link and earth resulting from the shift in the midpoint potential of the DC voltage source can also be measured twice, once when an IT system insulation resistance is a reference resistor known size is connected in parallel, and once if the IT mains insulation resistance is not connected in parallel with the reference resistance. Then the IT network insulation resistance and the insulation resistance of particular interest can be determined from the insulation resistance sum using the known size of the reference resistance.
  • the midpoint potential for detecting the insulation resistance can be shifted by a constant value in relation to the voltage midpoint of the intermediate circuit.
  • the center point potential can also be shifted periodically and in particular sinusoidally. If an inverter is connected to the intermediate circuit on the input side, it is then preferable for the midpoint potential to be shifted periodically with a period length that is at least 10 times and preferably at least 100 times as long as a period length of an alternating current output by the inverter. Influences of the alternating current on the determination of the insulation resistance are thus avoided as well as non-compensable influences of the method according to the invention on the operation of the inverter.
  • the insulation resistance can be detected using the method according to the invention in mains parallel operation, in particular in mains parallel operation of an inverter outputting an alternating current into an alternating current network.
  • the alternating current grid to which the inverter is connected on the output side can be provided with the inverter.
  • a reversal of the energy flow direction from the AC voltage source via the inverter is also possible.
  • the method according to the invention can be carried out even with such a reverse energy flow direction.
  • a device for carrying out the method according to the invention, with a divided intermediate circuit, which has two parts and a voltage midpoint between the two parts, with two input connections for two poles of a DC voltage source, with two voltage regulators, each connected to one of the two input connections on the input side and to one of the two input connections on the output side one of the two parts of the intermediate circuit are connected, with a control device for the two voltage regulators and with a residual current detection device for detecting a differential current across all lines that carry a current flowing from the DC voltage source via the intermediate circuit, the control device is designed to switch to an insulation resistance measurement mode Midpoint potential of a DC voltage source connected to the input connections due to different operation of the two voltage controllers compared to the voltage midpoint of the intermediate circuit ises, and the differential current detection device is designed to detect a change in the differential current resulting from the shift in the center point potential of the DC voltage source.
  • a plurality of DC voltage sources can also be connected to the two parts of the divided intermediate circuit via two separate voltage regulators in
  • the differential current detection device can be designed and connected to detect the differential current across all lines between the input terminals and the intermediate circuit and/or all output lines of the intermediate circuit and/or all output lines of an inverter connected to the intermediate circuit on the input side. Thereby can the residual current detection device have a summation current transformer. Alternatively, the differential current detection device can detect and add up the individual currents through the individual lines.
  • the voltage measuring devices can be designed and connected to measure voltages between the two input connections and the voltage midpoint of the intermediate circuit.
  • An intermediate circuit balancer of the device can be designed and connected to compensate for differences between two partial voltages that drop across the two parts of the divided intermediate circuit.
  • the voltage center point of the intermediate circuit can be earthed in order to ensure a fixed earth reference of the intermediate circuit.
  • a second voltage measuring device can be designed and connected to measure a ground voltage between the voltage midpoint of the intermediate circuit and ground.
  • a switch and a reference resistor of known size can be connected in series between one of the live output lines, in particular one of the live output lines of an inverter connected to the intermediate circuit on the input side, and a ground connection.
  • An inverter of the device can be connected to the intermediate circuit on the input side.
  • This inverter can be designed to provide an AC network that is connected to it on the output side.
  • An inverter connected to the intermediate circuit on the input side can also be a bidirectional converter. The device can thus be designed for connecting a battery to an AC network.
  • 1 shows a device according to the invention, comprising an inverter, connected to an external AC network with the neutral conductor grounded.
  • 2 shows a device according to the invention, comprising an inverter, connected to an IT network.
  • FIG. 3 is a first equivalent circuit diagram of the device according to FIG. 2 for explaining the method according to the invention.
  • Figure 4 shows a detail of Figure 3, with a grounding switch of the device being open.
  • FIG. 5 shows the detail according to FIG. 4 with the switch closed.
  • the device 1 shown in FIG. 1 has a divided intermediate circuit 2 with two parts 3 and 4 and a voltage midpoint 5 .
  • the two parts 3 and 4 of the intermediate circuit 2 each have a preferably identical capacitance, which is provided by at least one capacitor 6 in each case.
  • a DC voltage source 7 which is a battery 8 here, is connected to the intermediate circuit 2 .
  • each of the two opposite poles 9 and 10 of the DC voltage source 7 is connected to one of the two parts 3 or 4 of the intermediate circuit 2 via a voltage controller 11 or 12 .
  • the voltage controllers 11 and 12 are each also connected to the voltage midpoint 5 .
  • an intermediate circuit balancer 13 is provided for the intermediate circuit 2, which continuously ensures that parts 3 and 4 are charged equally, and thus the same voltages across parts 3 and 4 of the intermediate circuit 2.
  • An inverter 14 is connected to the intermediate circuit 2 on the input side. On the output side, the inverter 14 is connected to an alternating current network 16 via a mains switch 15 . In this case, the voltage midpoint 5 is connected to ground 17 via a neutral conductor N of the AC network 16 .
  • a control device 34 of the device 1 uses different operation of the two voltage regulators 11 and 12 to measure a midpoint potential of a potential midpoint 18 of the DC voltage source 7 with respect to the voltage midpoint 5 of the intermediate circuit 2 and shifted with respect to Earth 17.
  • a change I_delta in a differential current that accompanies this potential shift U_delta across all lines that carry a current flowing from the DC voltage source 7 via the intermediate circuit 2 is detected.
  • the Insulation resistance Riso is then the quotient of U_delta and l_delta. Even if the insulation resistance Riso in Fig.
  • an insulation fault and a resulting fault current can have a finite insulation resistance Riso to ground at any point between the two poles 9 and 10 of the DC voltage source 7 occur. Regardless of where it occurs, the insulation fault or the resulting fault current is registered when the present invention is used. Since the potential of all points of the DC voltage source 7 in the insulation resistance measurement mode of the control device 34 is shifted to the same extent in relation to the voltage midpoint 5 of the intermediate circuit 2 and thus in relation to ground 17, the actual spatial location has no influence on the determined insulation resistance Riso.
  • insulation faults can occur at a number of different points on the DC voltage source 7, or an insulation fault can be spatially distributed over a region of the DC voltage source 7.
  • both can be described by a spatially concentrated equivalent insulation resistance Riso, which can then be assumed at potential center point 18 of the DC voltage source, as shown in the figures.
  • the present invention is therefore in no way limited to the measurement of the insulation resistance Riso at the location of the potential center 18 of the DC voltage source.
  • voltage measuring devices in the form of two voltmeters 19 and 20 are used to measure voltages between input terminals 21 and 22 of device 1, to which poles 9 and 10 of the DC voltage source are connected, and voltage midpoint 5.
  • the potential shift U_delta resulting from the different operation of the two voltage regulators 11 and 12 then results as a change in half the difference between the amounts of the two measured voltages.
  • Two options are indicated in FIG. 1 for detecting the differential current or the change in the differential current resulting from the potential shift U_delta.
  • ammeters 23 and 24 are provided, which measure the currents through lines 25 and 26 between the input terminals 21 and 22 and the voltage converters 11 and 12, which lead to the parts 3 and 4 of the intermediate circuit 2.
  • FIG. 1 shows a summation current converter 27, which generates a total current over all output lines 28 and 29 of the inverter 14, via which the inverter 14 is connected to the AC network 16 is, recorded.
  • the summation current converter 27 directly outputs the differential current whose change l_delta results from the potential shift U_delta.
  • the insulation resistance Riso is preferably determined as follows from a quotient of a square of the effective value of U_delta and the effective power of the current l_delta flowing through the insulation resistance Riso or this effective power and a square of the effective value of the current l_delta, with a time period T being a multiple of the period length of the alternating current output by the inverter 14 and where u(t) and i(t) are the instantaneous values of U_delta and l_delta:
  • the potential shift U_delta does not have to lead to a fixed value, but can also have a low-frequency sine curve.
  • the period length of this sine curve is preferably many times greater than the period length of the alternating current output by the inverter 14 .
  • the different operation of the voltage converters 11 and 12, in order to bring about the potential shift U_delta, would basically cause an asymmetrical charging of the intermediate circuit 2 via its two parts 3 and 4. However, this can be prevented by the intermediate circuit balancer 13, so that the operation of the inverter 14 is not impaired by the measurement of the insulation resistance Riso, causing the potential shift U_delta. In particular, uninterrupted mains parallel operation of the inverter 14 is possible, including an uninterrupted standstill of the AC mains 16 by the inverter 14.
  • the intermediate circuit 2 has a fixed ground reference when the mains switch 15 is closed, in that the voltage center 5 of the intermediate circuit 2 is grounded. This results in the potential shift U_delta in relation to earth.
  • the potential shift U_delta also leads to a shift in the potential of the voltage midpoint 5 with respect to ground 17. This shift is recorded according to Fig. 2 by a ground voltage between the voltage midpoint 5 of the intermediate circuit 2 and earth 17 is measured with a voltmeter 30.
  • the device 1 according to FIG. 2 which is intended for connection to an IT network 31, i.e.
  • the voltage drop across the IT mains insulation resistance Riso_AC can be measured by measuring the earth voltage with the voltmeter 30 with the switch 32 open, and the insulation resistance Riso can thus also be determined from the insulation resistance sum.
  • the total insulation resistance here is essentially equal to the insulation resistance of the DC voltage source Riso.
  • the insulation resistance of the DC voltage source 7 Riso can also be determined in an IT network 31 with a high network insulation resistance Riso_AC, without hard grounding the IT network 31 .

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

To measure an insulation resistance (Riso) of a DC voltage source (7) connected to a split intermediate circuit (2), a midpoint potential of the DC voltage source (7) is shifted by different operation of two voltage controllers (11, 12) by way of which two poles (9, 10) of the DC voltage source (7) are each connected to one of two parts (3, 4) of the split intermediate circuit (2). A change (I_delta), resulting from the shifting of the midpoint potential of the DC voltage source (7), in a difference current over all lines (25, 26; 28, 29) that carry a current flowing via the intermediate circuit (2) from the DC voltage source (7) is measured in the process.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM ERFASSEN EINES ISOLATIONSWIDERSTANDS EINER AN EINEN GETEILTEN ZWISCHENKREIS ANGESCHLOSSENEN GLEICHSPANNUNGSQUELLE IM NETZPARALLELBETRIEB METHOD AND DEVICE FOR DETECTING AN INSULATION RESISTANCE OF A D.C. VOLTAGE SOURCE CONNECTED TO A SPLIT LINK IN MAINS PARALLEL OPERATION
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erfassen eines Isolationswiderstands einer an einen geteilten Zwischenkreis angeschlossenen Gleichspannungsquelle und auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens. Genauer bezieht sich die Erfindung auf ein Ver- fahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 und auf eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 14. The invention relates to a method for detecting an insulation resistance of a DC voltage source connected to a divided intermediate circuit and to a device for carrying out such a method. More precisely, the invention relates to a method having the features of the preamble of independent patent claim 1 and to a device having the features of the preamble of independent patent claim 14.
Der Zwischenkreis kann insbesondere ein Zwischenkreis am Eingang eines Wechselrichters sein, über den die Gleichspannungsquelle an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist. Die Gleichspannungsquelle kann eine Batterie sein, die über einen bidirektionalen Wechselrichter an das Wechselstromnetz angeschlossen ist. Über den bidirektionalen Wechselrichter kann dann sowohl Strom aus der Batterie in das Wechselstromnetz als auch Strom aus dem Wechselstromnetz in die Batterie fließen. Die Gleichspannungsquelle kann ebenso ein Photovoltaik- generator sein, um unidirektional Strom in das Wechselstromnetz einzuspeisen. The intermediate circuit can in particular be an intermediate circuit at the input of an inverter, via which the DC voltage source is connected to an AC network. The DC voltage source can be a battery connected to the AC grid via a bidirectional inverter. Current can then flow both from the battery into the AC grid and from the AC grid into the battery via the bidirectional inverter. The DC voltage source can also be a photovoltaic generator in order to unidirectionally feed current into the AC grid.
Bei jeder an ein Stromnetz angeschlossenen Gleichspannungsquelle ist es zur Funktions- und Sicherheitsüberwachung wichtig, den Isolationswiderstand der Gleichspannungsquelle regelmäßig zu erfassen. Von besonderem Interesse sind dabei Verfahren, die dieses Erfassen im Netzparallelbetrieb ermöglichen, d. h. ohne notwendige Unterbrechung des Stromflusses zwischen der Gleichspannungsquelle und dem Stromnetz. Dies gilt in besonderem Maße dann, wenn ein Wechselrichter, über den die Gleichspannungsquelle an ein Wechselstromnetz ange- schlossen ist, als Netzbildner für das Wechselstromnetz vorgesehen ist. STAND DER TECHNIK With every DC voltage source connected to a power grid, it is important for functional and safety monitoring to regularly record the insulation resistance of the DC voltage source. Of particular interest are methods that enable this detection in mains parallel operation, ie without the need to interrupt the flow of current between the DC voltage source and the mains. This applies in particular when an inverter, via which the DC voltage source is connected to an AC network, is provided as a network former for the AC network. STATE OF THE ART
Aus der DE 10 2012 104752 B3 sind ein Verfahren zur Messung eines Isolationswiderstands für einen Wechselrichter und ein Wechselrichter mit einer Vorrichtung zum Messen eines Isolationswiderstands bekannt. Bei dem Verfahren und der Vorrichtung wird ein zwischen den Schalt- elementen einer Halbbrücke des Wechselrichters liegender Mittelpunkt durch Schließen eines Erdschalters mit einem Erdungspunkt verbunden. Der mit dem Erdungspunkt verbundene Mittelpunkt wird mittels der Schaltelemente der Halbbrücke nacheinander mit den beiden ungeerdeten Polen einer an der Halbbrücke anliegenden Zwischenkreisspannung des Wechselrichters verbunden, und der über diese Verbindung zu dem Erdungspunkt fließende Strom wird gemessen. Das bekannte Verfahren und die Vorrichtung des bekannten Wechselrichters sind nicht zum Messen des Isolationswiderstands im Netzparallelbetrieb des Wechselrichters geeignet, weil sie von den Schaltelementen der Halbbrücke des Wechselrichters in einer von deren Verwendung im Netzparallelbetrieb abweichenden Weise Gebrauch machen. DE 10 2012 104752 B3 discloses a method for measuring an insulation resistance for an inverter and an inverter with a device for measuring an insulation resistance. In the method and the device, a midpoint lying between the switching elements of a half-bridge of the inverter is connected to a grounding point by closing a grounding switch. The middle point connected to the grounding point is connected in succession to the two ungrounded poles of an intermediate circuit voltage of the inverter applied to the half-bridge by means of the switching elements of the half-bridge, and the current flowing through this connection to the grounding point is measured. The known method and device of the known inverter are not suitable for measuring the insulation resistance when the inverter is operated in parallel with the mains, because they use the switching elements of the half-bridge of the inverter in a manner that differs from their use in parallel operation with the mains.
Aus der DE 102018 126235 A1 ist eine Isolationswiderstandsmessung in einem Wechselrichter bekannt, der einen Gleichspannungszwischenkreis und eine an den Gleichspannungszwischen- kreis angeschlossene Brückenschaltung zum Treiben eines Wechselstroms über einen Brückenmittelpunkt aufweist. Der Brückenmittelpunkt wird mit einem Erdungspunkt verbunden, und der mit dem Erdungspunkt verbundene Brückenmittelpunkt wird mittels der Brückenschaltung nacheinander mit zwei spannungsverschiedenen Punkten des ungeerdeten Gleichspannungs- zwischenkreises verbunden. Dabei wird ein von den beiden spannungsverschiedenen Punkten zu dem Erdungspunkt fliegender Strom gemessen. Die beiden spannungsverschiedenen Punkte des ungeerdeten Gleichspannungszwischenkreises werden derart aus einer Gruppe von Punkten ausgewählt, dass die zwischen den beiden spannungsverschiedenen Punkten und Erde anliegenden elektrischen Spannungen einen vorgegebenen Grenzwert nicht überschreiten. Die Gruppe der Punkte, aus der diese Auswahl erfolgt, umfasst neben den beiden Endpunkten mindestens einen Zwischenspannungspunkt des ungeerdeten Gleichspannungszwischenkreises. Auf diese Weise wird eine sichere Isolationswiderstandsmessung auch dann ermöglicht, wenn der Gleichspannungszwischenkreis auf eine Zwischenkreisspannung aufgeladen ist, die eine nominelle Spannungsfestigkeit von Schaltelementen der Brückenschaltung des Wechselrichters und insbesondere von Hardware-Komponenten der Messschaltung deutlich überschreitet. Im laufenden Betrieb des Wechselrichters, insbesondere in seinem Netzparallelbetrieb ist aber auch diese bekannte Isolationswiderstandsmessung nicht möglich. Aus der der vorliegenden Erfindung nächstkommenden WO 2014/079775 A1 ist ein Verfahren zur Messung des Isolationswiderstands eines Gleichspannungseingangs eines laufenden transformatorlosen Wechselrichters, der an einem Wechselspannungsausgang mit vorgegebenem Erdbezug einen Wechselstrom ausgibt, und von an den Gleichspannungseingang angeschlos- senen Gleichspannungsquellen gegenüber Erde bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird ein periodisches Prüfspannungssignal mit einer geringeren Frequenz als derjenigen des Wechselstroms so gegenüber dem vorgegebenen Erdbezug des Wechselspannungsausgangs generiert, dass es bei dem laufenden Wechselrichter auf die Spannung am Gleichspannungseingang aufmoduliert wird. Ein durch das Prüfspannungssignal hervorgerufener Erdstrom wird erfasst. Das periodische Prüfspannungssignal wird entweder mit einer gesonderten Spannungsquelle zwischen dem Wechselspannungsausgang des Wechselrichters und seinem Erdbezug oder mit dem Wechselrichter selbst gegenüber dem Erdbezug seines Wechselspannungsausgangs generiert. Im letzteren Fall wird das Prüfspannungssignal durch Modifikation von Ansteuersignalen für eine Wechselrichterbrücke des Wechselrichters erzeugt. In jedem Fall weist das Prüfspannungs- Signal eine Frequenz auf, die mindestens um einen Faktor 5 und häufig um einen Faktor 10 kleiner ist als diejenige des Wechselstroms, die der laufende Wechselrichter an seinem Wechselspannungsausgang ausgibt. Der durch das Prüfspannungssignal hervorgerufene Erdstrom wird an dem Wechselspannungsausgang des Wechselrichters als Teil einer Stromsumme über dem Wechselspannungsausgang erfasst. Die Stromsumme wird mit einem Summenstromwandler oder durch Messen der Ströme durch einzelne Leitungen und Aufsummieren dieser Ströme erfasst. Durch zusätzliche Messung einer an dem Gleichspannungseingang gegenüber Erde anliegenden Gesamtspannung kann der Isolationswiderstand aus dem Prüfspannungssignal und der Stromsumme bestimmt werden. Dieses bekannte Verfahren ist zwar grundsätzlich im Netzparallelbetrieb durchführbar, greift aber dennoch unmittelbar in den Betrieb des Wechselrichters ein, was zumindest bei einer gleichzeitigen Netzbildung mit dem Wechselrichter störend ist. An insulation resistance measurement in an inverter is known from DE 102018 126235 A1, which has a DC voltage intermediate circuit and a bridge circuit connected to the DC voltage intermediate circuit for driving an alternating current via a bridge center point. The middle point of the bridge is connected to a grounding point, and the middle point of the bridge that is connected to the grounding point is successively connected to two voltage-different points of the ungrounded DC voltage intermediate circuit by means of the bridge circuit. A current flowing from the two voltage-different points to the grounding point is measured. The two voltage-different points of the unearthed DC link are selected from a group of points in such a way that the electrical voltages present between the two voltage-different points and earth do not exceed a predetermined limit value. In addition to the two end points, the group of points from which this selection is made includes at least one intermediate voltage point of the unearthed DC link. In this way, a reliable insulation resistance measurement is also made possible when the DC voltage intermediate circuit is charged to an intermediate circuit voltage that significantly exceeds a nominal dielectric strength of switching elements of the bridge circuit of the inverter and in particular of hardware components of the measuring circuit. However, this known insulation resistance measurement is also not possible during ongoing operation of the inverter, in particular when it is operated in parallel with the grid. WO 2014/079775 A1, which comes closest to the present invention, discloses a method for measuring the insulation resistance of a DC voltage input of a running transformerless inverter, which outputs an alternating current at an AC voltage output with a specified ground reference, and of DC voltage sources connected to the DC voltage input with respect to ground. In the known method, a periodic test voltage signal with a lower frequency than that of the alternating current is generated in relation to the specified earth reference of the alternating voltage output such that it is modulated onto the voltage at the direct voltage input when the inverter is running. A ground current caused by the test voltage signal is detected. The periodic test voltage signal is generated either with a separate voltage source between the AC voltage output of the inverter and its ground reference or with the inverter itself in relation to the ground reference of its AC voltage output. In the latter case, the test voltage signal is generated by modifying drive signals for an inverter bridge of the inverter. In any event, the test voltage signal has a frequency at least a factor of 5, and often a factor of 10, less than that of the AC current which the running inverter puts out at its AC output. The ground current caused by the test voltage signal is detected at the AC output of the inverter as part of a current sum across the AC output. The total current is recorded using a summation current transformer or by measuring the currents through individual lines and adding up these currents. The insulation resistance can be determined from the test voltage signal and the total current by additional measurement of a total voltage present at the DC voltage input with respect to ground. Although this known method can in principle be carried out in parallel operation with the mains, it nevertheless directly affects the operation of the inverter, which is disruptive at least when the mains is formed at the same time as the inverter.
AUFGABE DER ERFINDUNG OBJECT OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erfassen eines Isolationswiderstands einer an einen geteilten Zwischenkreis angeschlossenen Gleichspannungsquelle und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens aufzuzeigen, die einen soweit ungestörten Stromfluss von der Gleichspannungsquelle ermöglichen, dass ein eingangsseitig an den Zwischenkreis angeschlossener Wechselrichter zur ununterbrochenen Netzbildung eines an seinen Ausgang angeschlossenen Wechselstromnetzes einsetzbar ist. LOSUNG The invention is based on the object of demonstrating a method for detecting an insulation resistance of a DC voltage source connected to a divided intermediate circuit and a device for carrying out this method, which allow a current flow from the DC voltage source that is undisturbed to the extent that an inverter connected to the intermediate circuit on the input side for uninterrupted network formation of an AC network connected to its output. SOLUTION
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den abhän gigen Patentansprüchen definiert. The object of the invention is achieved by a method having the features of independent patent claim 1 and a device for carrying out the method having the features of the preamble of independent patent claim 14 . Advantageous embodiments of the method according to the invention and the device according to the invention are defined in the dependent patent claims.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DESCRIPTION OF THE INVENTION
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erfassen eines Isolationswiderstands einer an einen geteilten Zwischenkreis angeschlossenen Gleichspannungsquelle wird ein Mittelpunkt- potential der Gleichspannungsquelle durch unterschiedlichen Betrieb von zwei Spannungs stellern, über die die Gleichspannungsquelle jeweils an einen von zwei Teilen des geteilten Zwischenkreises angeschlossen ist, gegenüber einem Spannungsmittelpunkt des geteilten Zwischenkreises zwischen seinen zwei Teilen verschoben. Dabei wird eine aus der Verschiebung des Mittelpunktpotentials resultierende Änderung eines Differenzstroms über alle Leitungen erfasst, die einen über den Zwischenkreis fließenden Strom von der Gleichspannungsquelle führen. In a method according to the invention for detecting an insulation resistance of a DC voltage source connected to a divided intermediate circuit, a midpoint potential of the DC voltage source is determined by operating two voltage regulators differently, via which the DC voltage source is connected to one of two parts of the divided intermediate circuit, in relation to a voltage midpoint of the split intermediate circuit shifted between its two parts. In this case, a change in a differential current resulting from the shift in the midpoint potential is detected across all lines that carry a current from the DC voltage source that flows via the intermediate circuit.
Mit dem Mittelpunktpotential verschiebt sich auch jedes andere elektrische Potential der Gleich spannungsquelle gegenüber dem Spannungsmittelpunkt des Zwischenkreises und damit auch gegenüber Erde. Ein fester Erdbezug des Zwischenkreises hat dabei zwar Einfluss auf die Ver- Schiebung der elektrischen Potentiale gegenüber Erde, ein fester Erdbezug des Zwischenkreises ist aber keine Voraussetzung dafür, dass diese Verschiebung überhaupt auftritt. Hingegen dürfen die beiden Pole der Gleichspannungsquelle bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens keinen direkten Erdbezug aufweisen. With the midpoint potential, every other electrical potential of the DC voltage source is also shifted in relation to the voltage midpoint of the intermediate circuit and thus also in relation to earth. A fixed ground reference of the intermediate circuit has an influence on the shift of the electrical potentials compared to ground, but a fixed ground reference of the intermediate circuit is not a prerequisite for this shift to occur at all. On the other hand, when the method according to the invention is being carried out, the two poles of the DC voltage source must not have a direct reference to earth.
Insbesondere wenn eine Topologie mit zwei Spannungsstellern, über die die Gleichspannungs- quelle jeweils an einen von zwei Teilen eines geteilten Zwischenkreises angeschlossen ist, bereits vorhanden ist, kann das erfindungsgemäße Verfahren ohne oder mit nur mit geringem apparativen Aufwand durchgeführt werden. Ohne weitere Maßnahmen kann das erfindungsgemäße Verfahren zwar zu einer Asymmetrie bei der Aufladung der beiden Teile des geteilten Zwischenkreises führen; diese Asymmetrie stellt aber eine netzbildende Funktion eines eingangsseitig an den Zwischenkreis angeschlossenen Wechselrichters nicht grundsätzlich in Frage. Außerdem kommt es für das erfindungsgemäße Verfahren nicht darauf an, dass die beiden Teile des geteilten Zwischenkreises unterschiedlich aufgeladen werden. Ganz im Gegenteil kann der Zwischenkreis auch während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens fortlaufend symmetriert werden. Dazu können Unterschiede zwischen Teilspannungen, die über den beiden Teilen des geteilten Zwischenkreises abfallen, auch während des unterschiedlichen Betriebs der beiden Spannungssteller aktiv fortlaufend ausgeglichen werden. In particular, if a topology with two voltage regulators, via which the DC voltage source is connected to one of two parts of a divided intermediate circuit, already exists, the method according to the invention can be carried out with little or no outlay on equipment. Without further measures, the method according to the invention can lead to an asymmetry in the charging of the two parts of the divided intermediate circuit; However, this asymmetry does not fundamentally call into question a network-forming function of an inverter connected to the intermediate circuit on the input side. In addition, it is not important for the method according to the invention that the two parts of the divided intermediate circuit are charged differently. On the contrary, the intermediate circuit can also be continuously balanced while the method according to the invention is being carried out. In addition, differences between partial voltages that drop across the two parts of the divided intermediate circuit can also be actively compensated continuously during the different operation of the two voltage controllers.
Die aus dem unterschiedlichen Betrieb der beiden Spannungssteller resultierende Potentialverschiebung des Mittelpunktpotentials gegenüber dem Spannungsmittelpunkt des Zwischenkreises geht bei festem Erdbezug des Spannungsmittelpunkts mit einer gleich großen Potentialverschiebung gegenüber Erde einher. Die Potentialverschiebung entspricht dann unmittelbar einer Spannungsdifferenz, die mit der Änderung des Differenzstroms über den Isolationswiderstand verknüpft ist und so dessen Erfassung ermöglicht. Aber auch ohne festen Erdbezug geht mit der Potentialverschiebung gegenüber dem Spannungsmittelpunkt des Zwischenkreises eine Potentialverschiebung des Mittelpunktpotentials gegenüber Erde einher. The potential shift of the midpoint potential in relation to the voltage midpoint of the intermediate circuit resulting from the different operation of the two voltage controllers is accompanied by an equally large potential shift in relation to earth when the voltage midpoint is referenced to earth. The potential shift then corresponds directly to a voltage difference, which is linked to the change in the residual current across the insulation resistance and thus enables it to be recorded. But even without a fixed ground reference, the potential shift in relation to the voltage center point of the intermediate circuit is accompanied by a potential shift of the center point potential in relation to ground.
Die resultierende Änderung des Differenzstroms kann an verschiedenen Stellen über alle Leitun- gen erfasst werden, die den über den Zwischenkreis fließenden Strom von der Gleichspannungsquelle führen. Dabei ist mit "allen Leitungen" ein vollständiger Satz von Leitungen gemeint, die den über den Zwischenkreis fließenden Strom von der Gleichspannungsquelle führen. Insbesondere kann es sich dabei um alle Ausgangsleitungen der Gleichspannungsquelle selbst oder alle Ausgangsleitungen des Zwischenkreises oder alle Ausgangsleitungen eines eingangsseitig an den Zwischenkreis angeschlossenen Wechselrichters oder auch alle Leitungen an einer dazwischen oder danach liegenden Stelle handeln. The resulting change in the differential current can be recorded at various points across all lines that carry the current flowing through the intermediate circuit from the DC voltage source. In this context, "all lines" means a complete set of lines which carry the current flowing via the intermediate circuit from the DC voltage source. In particular, this can be all output lines of the DC voltage source itself or all output lines of the intermediate circuit or all output lines of an inverter connected to the intermediate circuit on the input side or also all lines at a point in between or after it.
Um die Spannung des Mittelpunktpotentials der Gleichspannungsquelle gegenüber dem Spannungsmittelpunkt des Zwischenkreises zu erfassen, können Spannungen zwischen beiden Polen der Spannungsquelle und dem Spannungsmittelpunkt gemessen werden. Die halbe Differenz von Beträgen der beiden Spannungen ist die Spannung zwischen dem Mittelpunktpotential und dem Spannungsmittelpunkt des Zwischenkreises. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die aus dem unterschiedlichen Betrieb der beiden Spannungssteller resultierende Potentialverschiebung des Mittelpunktpotentials von Interesse. Diese kann als Änderung der halben Differenz der Beträge der beiden Spannungen erfasst werden. In order to detect the voltage of the midpoint potential of the DC voltage source in relation to the voltage midpoint of the intermediate circuit, voltages can be measured between the two poles of the voltage source and the voltage midpoint. Half the difference between the amounts of the two voltages is the voltage between the midpoint potential and the voltage midpoint of the intermediate circuit. In carrying out the invention The potential shift of the center point potential resulting from the different operation of the two voltage controllers is of interest. This can be recorded as a change in half the difference between the magnitudes of the two voltages.
Bei festem Erdbezug des Zwischenkreises, und damit insbesondere bei geerdetem Spannungs- mittelpunkt des Zwischenkreises, kann der Isolationswiderstand als Quotient der Potentialverschiebung und der resultierenden Änderung des Differenzstroms berechnet werden. Bei einem Zwischenkreis in einem IT-Netz ohne festen Erdbezug ergibt sich hingegen als Quotient der Potentialverschiebung und der resultierenden Änderung des Differenzstroms eine Isolationswiderstandssumme, wie weiter unten noch näher erläutert werden wird. Um Einflüsse von Blindwiderstandsanteilen des Isolationswiderstands auszuschließen, kann der Isolationswiderstand bzw. die Isolationswiderstandssumme auch als Quotient eines Integrals eines Quadrats eines Momentanwerts der Potentialverschiebung über einen Zeitraum, über den das Mittelpunktpotential der Gleichspannungsquelle verschoben wird, und eines Integrals eines Produkts des Momentanwerts der Potentialverschiebung und eines Momentanwerts der resultie- renden Änderung des Differenzstroms über denselben Zeitraum berechnet werden. Dies entspricht in Formelform mit dem Isolationswiderstand Riso, dem Momentanwert der Potentialverschiebung u(t), dem Momentanwert der resultierenden Änderung des Differenzstroms i(t) und dem Zeitraum T: Riso = mit U2 = ^/( tn+r u2(t)dt und P = ^ n+Tu(t i(t ) dt. Gegenüber der verbalen Beschreibung ist der sich herauskürzende Faktor 1/T mit der Dauer T des Zeitraums, über den das Mittelpunktpotential der Gleichspannungsquelle verschoben wird, hinzugekommen. Damit entspricht U dem Effektivwert der Potentialverschiebung und P einer Wirkleistung des aus der Potentialverschiebung resultierenden Erdstroms. If the intermediate circuit has a fixed ground reference, and thus in particular if the voltage center point of the intermediate circuit is grounded, the insulation resistance can be calculated as the quotient of the potential shift and the resulting change in the differential current. In the case of an intermediate circuit in an IT network without a fixed ground reference, on the other hand, the quotient of the potential shift and the resulting change in the residual current results in an insulation resistance sum, as will be explained in more detail below. In order to rule out the influence of reactance components of the insulation resistance, the insulation resistance or the insulation resistance sum can also be calculated as the quotient of an integral of a square of an instantaneous value of the potential shift over a period of time over which the midpoint potential of the DC voltage source is shifted, and an integral of a product of the instantaneous value of the potential shift and one The instantaneous value of the resulting change in residual current can be calculated over the same period. In formula form, this corresponds to the insulation resistance Riso, the instantaneous value of the potential shift u(t), the instantaneous value of the resulting change in the differential current i(t) and the time period T: R iso = with U 2 = ^/ ( tn+r u 2 ( t)dt and P = ^ n+T u(ti(t ) dt. Compared to the verbal description, the canceling factor 1/T with the duration T of the period over which the midpoint potential of the DC voltage source is shifted has been added U the effective value of the potential shift and P an active power of the earth current resulting from the potential shift.
Alternativ kann der Isolationswiderstand bzw. die Isolationswiderstandssumme als Quotient eines Integrals eines Produkts des Momentanwerts der Potentialverschiebung und eines Momentan- werts der resultierenden Änderung des Differenzstroms über einen Zeitraum, über den das Mittelpunktpotential der Gleichspannungsquelle verschoben wird, und eines Integrals eines Quadrats des Momentanwerts der resultierenden Änderung des Differenzstroms über denselben Zeitraum berechnet werden. In Formelform entspricht dies Riso = mit P · i(t) dt und I2 = - ftn+ri2(t)dt. Hier ist I somit der Effektivwert der resultierenden Änderung des Differenzstroms.Alternatively, the insulation resistance or the sum of the insulation resistances can be calculated as a quotient of an integral of a product of the instantaneous value of the potential shift and an instantaneous value of the resulting change in the differential current over a period of time over which the midpoint potential of the DC voltage source is shifted, and an integral of a square of the instantaneous value of the resulting change in residual current can be calculated over the same period. In formula form, this corresponds to R iso = with P · i(t) dt and I 2 = - f tn+r i 2 (t)dt. Here I is the rms value of the resulting change in differential current.
T tn Bei dem Zwischenkreis in einem IT-Netz kann zusätzlich eine aus dem Verschieben des Mittelpunktpotentials der Gleichspannungsquelle resultierende Spannungsänderung einer Erdspannung zwischen dem Spannungsmittelpunkt des Zwischenkreises und Erde erfasst werden, wozu diese Erdspannung vor und während des Verschiebens des Mittelpunktpotentials zu messen ist. Der Isolationswiderstand und ein IT-Netzisolationswiderstand, deren Summe die Isolationswiderstandssumme ist, können dann aus der Beziehung T t n In the intermediate circuit in an IT network, a voltage change in a ground voltage between the voltage midpoint of the intermediate circuit and ground resulting from the shift in the midpoint potential of the DC voltage source can also be detected, for which purpose this ground voltage must be measured before and during the shift in the midpoint potential. The insulation resistance and an IT network insulation resistance, the sum of which is the insulation resistance sum, can then be found from the relationship
IT-Netzisolationswiderstand / Isolationswiderstandssumme = Spannungsänderung / Potentialverschiebung bestimmt werden. Auch hier werden vorzugsweise Effektivwerte der Spannungsänderung bzw. Potentialverschiebung oder entsprechende Integrale von Momentanwerten der Spannungsänderung und der Potentialverschiebung über denselben Zeitraum, über den das Mittelpunktpotential der Gleichspannungsquelle verschoben wird, als die Spannungsänderung und die Potentialverschiebung verwendet. IT network insulation resistance / insulation resistance total = voltage change / potential shift can be determined. RMS values of the voltage change or potential shift or corresponding integrals of instantaneous values of the voltage change and the potential shift over the same period over which the midpoint potential of the DC voltage source is shifted are preferably used here as the voltage change and the potential shift.
Bei dem Zwischenkreis in einem IT-Netz können die Potentialverschiebung und die aus dem Verschieben des Mittelpunktpotentials der Gleichspannungsquelle resultierende Spannungsänderung der Erdspannung zwischen dem Spannungsmittelpunkt des Zwischenkreises und Erde auch jeweils zweimal gemessen werden, und zwar einmal, wenn einem IT-Netzisolationswider- stand ein Referenzwiderstand bekannter Größe parallelgeschaltet ist, und einmal, wenn dem IT- Netzisolationswiderstand der Referenzwiderstand nicht parallelgeschaltet ist. Dann lassen sich der IT-Netzisolationswiderstand und der besonders interessierende Isolationswiderstand unter Verwendung der bekannten Größe des Referenzwiderstands aus der Isolationswiderstandssumme ermitteln. In the case of the DC link in an IT system, the potential shift and the change in voltage of the earth voltage between the voltage midpoint of the DC link and earth resulting from the shift in the midpoint potential of the DC voltage source can also be measured twice, once when an IT system insulation resistance is a reference resistor known size is connected in parallel, and once if the IT mains insulation resistance is not connected in parallel with the reference resistance. Then the IT network insulation resistance and the insulation resistance of particular interest can be determined from the insulation resistance sum using the known size of the reference resistance.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Mittelpunktpotential zum Erfassen des Isolationswiderstands um einen konstanten Wert gegenüber dem Spannungsmittelpunkt des Zwischenkreises verschoben werden. Das Mittelpunktpotential kann aber auch periodisch und insbesondere sinusförmig verschoben werden. Wenn ein Wechselrichter eingangsseitig an den Zwischenkreis angeschlossen ist, ist es dann bevorzugt, dass das Mittelpunktpotential periodisch mit einer Periodenlänge verschoben wird, die mindestens 10-mal und vorzugsweise mindestens 100-mal so lang ist wie eine Periodenlänge eines von dem Wechselrichter ausgegebenen Wechselstroms. Einflüsse des Wechselstroms auf die Bestimmung des Isolationswiderstands werden damit ebenso vermieden wie nicht kompensierbare Einflüsse des erfindungsgemäßen Verfahrens auf den Betrieb des Wechselrichters. In the method according to the invention, the midpoint potential for detecting the insulation resistance can be shifted by a constant value in relation to the voltage midpoint of the intermediate circuit. However, the center point potential can also be shifted periodically and in particular sinusoidally. If an inverter is connected to the intermediate circuit on the input side, it is then preferable for the midpoint potential to be shifted periodically with a period length that is at least 10 times and preferably at least 100 times as long as a period length of an alternating current output by the inverter. Influences of the alternating current on the determination of the insulation resistance are thus avoided as well as non-compensable influences of the method according to the invention on the operation of the inverter.
Bereits angesprochen wurde, dass der Isolationswiderstand mit dem erfindungsgemäßen Verfahren im Netzparallelbetrieb, insbesondere im Netzparallelbetrieb eines einen Wechselstrom in ein Wechselstromnetz ausgebenden Wechselrichters erfasst werden kann. Dabei kann das Wechselstromnetz, an das der Wechselrichter ausgangsseitig angeschlossen ist, mit dem Wechselrichter gestellt werden. Eine Umkehrung der Energieflussrichtung von der Wechselspannungsquelle über den Wechselrichter ist ebenfalls möglich. Selbst bei einer solchen umgekehrten Energieflussrichtung ist das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar. Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem geteilten Zwischenkreis, der zwei Teile und einen Spannungsmittelpunkt zwischen den zwei Teilen aufweist, mit zwei Eingangsanschlüssen für zwei Pole einer Gleichspannungsquelle, mit zwei Spannungsstellern, die jeweils eingangsseitig an einen der beiden Eingangsanschlüsse und ausgangsseitig an einen der beiden Teile des Zwischenkreises angeschlossen sind, mit einer Steuereinrichtung für die beiden Spannungssteller und mit einer Differenzstromerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Differenzstroms über alle Leitungen, die einen über den Zwischenkreis fließenden Strom von der Gleichspannungsquelle führen, ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, in einem Isolationswiderstandsmessmodus ein Mittelpunktpotential einer an die Eingangsanschlüsse angeschlossenen Gleichspannungsquelle durch unterschiedlichen Betrieb der beiden Spannungssteller gegenüber dem Spannungsmittelpunkt des Zwischenkreises zu verschieben, und ist die Differenzstromerfassungseinrichtung dazu ausgebildet, eine aus dem Verschieben des Mittelpunktpotentials der Gleichspannungsquelle resultierende Änderung des Differenzstroms zu erfassen. An die beiden Teile des geteilten Zwischenkreises können auch mehrere Gleichspannungsquellen über jeweils zwei separate Spannungssteller angeschlossen sein. Dann kann für jede dieser Gleichspannungsquellen das erfindungsgemäße Verfahren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung separat durchgeführt werden. It has already been mentioned that the insulation resistance can be detected using the method according to the invention in mains parallel operation, in particular in mains parallel operation of an inverter outputting an alternating current into an alternating current network. The alternating current grid to which the inverter is connected on the output side can be provided with the inverter. A reversal of the energy flow direction from the AC voltage source via the inverter is also possible. The method according to the invention can be carried out even with such a reverse energy flow direction. In a device according to the invention for carrying out the method according to the invention, with a divided intermediate circuit, which has two parts and a voltage midpoint between the two parts, with two input connections for two poles of a DC voltage source, with two voltage regulators, each connected to one of the two input connections on the input side and to one of the two input connections on the output side one of the two parts of the intermediate circuit are connected, with a control device for the two voltage regulators and with a residual current detection device for detecting a differential current across all lines that carry a current flowing from the DC voltage source via the intermediate circuit, the control device is designed to switch to an insulation resistance measurement mode Midpoint potential of a DC voltage source connected to the input connections due to different operation of the two voltage controllers compared to the voltage midpoint of the intermediate circuit ises, and the differential current detection device is designed to detect a change in the differential current resulting from the shift in the center point potential of the DC voltage source. A plurality of DC voltage sources can also be connected to the two parts of the divided intermediate circuit via two separate voltage regulators in each case. The method according to the invention can then be carried out separately for each of these DC voltage sources using the device according to the invention.
Die Differenzstromerfassungseinrichtung kann dazu ausgebildet und angeschlossen sein, den Differenzstrom über alle Leitungen zwischen den Eingangsanschlüssen und dem Zwischenkreis und/oder alle Ausgangsleitungen des Zwischenkreises und/oder alle Ausgangsleitungen eines eingangsseitig an den Zwischenkreis angeschlossenen Wechselrichters zu erfassen. Dabei kann die Differenzstromerfassungseinrichtung einen Summenstromwandler aufweisen. Alternativ kann die Differenzstromerfassungseinrichtung die einzelnen Ströme durch die einzelnen Leitungen erfassen und aufaddieren. The differential current detection device can be designed and connected to detect the differential current across all lines between the input terminals and the intermediate circuit and/or all output lines of the intermediate circuit and/or all output lines of an inverter connected to the intermediate circuit on the input side. Thereby can the residual current detection device have a summation current transformer. Alternatively, the differential current detection device can detect and add up the individual currents through the individual lines.
Die Spannungsmesseinrichtungen können dazu ausgebildet und angeschlossen sein, Spannun- gen zwischen beiden Eingangsanschlüssen und dem Spannungsmittelpunkt des Zwischen kreises zu messen. The voltage measuring devices can be designed and connected to measure voltages between the two input connections and the voltage midpoint of the intermediate circuit.
Ein Zwischenkreissymmetrierer der Vorrichtung kann dazu ausgebildet und angeschlossen sein, Unterschiede zwischen zwei Teilspannungen, die über den beiden Teilen des geteilten Zwischen kreises abfallen, auszugleichen. Der Spannungsmittelpunkt des Zwischenkreises kann geerdet sein, um einen festen Erdbezug des Zwischenkreises zu bewirken. An intermediate circuit balancer of the device can be designed and connected to compensate for differences between two partial voltages that drop across the two parts of the divided intermediate circuit. The voltage center point of the intermediate circuit can be earthed in order to ensure a fixed earth reference of the intermediate circuit.
Ohne festen Erdbezug des Zwischenkreises kann eine zweite Spannungsmesseinrichtung dazu ausgebildet und angeschlossen sind, eine Erdspannung zwischen dem Spannungsmittelpunkt des Zwischenkreises und Erde zu messen. Weiterhin können ein Schalter und ein Referenzwider- stand bekannter Größe zwischen einer der spannungsführenden Ausgangsleitungen, insbeson dere einer der spannungsführenden Ausgangsleitungen eines eingangsseitig an den Zwischen kreis angeschlossenen Wechselrichters, und einem Erdanschluss in Reihe geschaltet sein. If the intermediate circuit does not have a fixed ground reference, a second voltage measuring device can be designed and connected to measure a ground voltage between the voltage midpoint of the intermediate circuit and ground. Furthermore, a switch and a reference resistor of known size can be connected in series between one of the live output lines, in particular one of the live output lines of an inverter connected to the intermediate circuit on the input side, and a ground connection.
Ein Wechselrichter der Vorrichtung kann eingangsseitig an den Zwischenkreis angeschlossen sein. Dieser Wechselrichter kann dazu ausgebildet sein, ein ausgangsseitig an ihn angeschlos- senes Wechselstromnetz zu stellen. Ein eingangsseitig an den Zwischenkreis angeschlossener Wechselrichter kann auch ein bidirektionaler Stromrichter sein. Damit kann die Vorrichtung zum Anschließen einer Batterie an ein Wechselstromnetz ausgebildet sein. An inverter of the device can be connected to the intermediate circuit on the input side. This inverter can be designed to provide an AC network that is connected to it on the output side. An inverter connected to the intermediate circuit on the input side can also be a bidirectional converter. The device can thus be designed for connecting a battery to an AC network.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Be schreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Hinsichtlich des Offenbarungsgehalts - nicht des Schutzbereichs - der ursprünglichen Anmel dungsunterlagen und des Patents gilt Folgendes: Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombina- tion von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehun gen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausfüh rungsformen der Erfindung entfallen, was aber nicht für die unabhängigen Patentansprüche des erteilten Patents gilt. Advantageous developments of the invention result from the patent claims, the description and the drawings. The advantages of features and combinations of several features mentioned in the description are merely exemplary and can have an effect alternatively or cumulatively without the advantages necessarily having to be achieved by embodiments according to the invention. The following applies to the disclosure content - not the scope of protection - of the original application documents and the patent: Further features can be found in the drawings - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components to one another as well as their relative arrangement and operative connection. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different patent claims is also possible in deviation from the selected back references of the patent claims and is hereby suggested. This also applies to those features that are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different patent claims. Likewise, features listed in the patent claims can be omitted for further embodiments of the invention, but this does not apply to the independent patent claims of the granted patent.
Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einer Gleichspannungsquelle die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau eine Gleichspannungsquelle, zwei Gleichspannungsquellen oder mehr Gleichspannungsquellen vorhanden sind. Die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale können durch weitere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, die das jeweili- ge Verfahren oder die jeweilige Vorrichtung aufweist. The features mentioned in the patent claims and the description are to be understood with regard to their number in such a way that exactly this number or a larger number than the number mentioned is present without the need for an explicit use of the adverb "at least". If, for example, a DC voltage source is mentioned, this is to be understood in such a way that exactly one DC voltage source, two DC voltage sources or more DC voltage sources are present. The features listed in the patent claims can be supplemented by further features or can be the only features that the respective method or device has.
Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Um fangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen. The reference signs contained in the claims do not represent a limitation on the scope of the subject matter protected by the claims. They only serve the purpose of making the claims easier to understand.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungs beispiele weiter erläutert und beschrieben. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES The invention is further explained and described below with reference to preferred exemplary embodiments shown in the figures.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße, einen Wechselrichter umfassende Vorrichtung angeschlossen an ein externes Wechselstromnetz mit geerdetem Nullleiter. Fig.2 zeigt eine erfindungsgemäße, einen Wechselrichter umfassende Vorrichtung angeschlossen an ein IT-Netz. 1 shows a device according to the invention, comprising an inverter, connected to an external AC network with the neutral conductor grounded. 2 shows a device according to the invention, comprising an inverter, connected to an IT network.
Fig.3 ist ein erstes Ersatzschaltbild der Vorrichtung gemäß Fig. 2 zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig.4 zeigt ein Detail von Fig. 3, wobei ein nach Erde führender Schalter der Vorrichtung geöffnet ist. FIG. 3 is a first equivalent circuit diagram of the device according to FIG. 2 for explaining the method according to the invention. Figure 4 shows a detail of Figure 3, with a grounding switch of the device being open.
Fig.5 zeigt das Detail gemäß Fig. 4 mit geschlossenem Schalter. FIG. 5 shows the detail according to FIG. 4 with the switch closed.
FIGURENBESCHREIBUNG FIGURE DESCRIPTION
Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung 1 weist einen geteilten Zwischenkreis 2 mit zwei Teilen 3 und 4 und einem Spannungsmittelpunkt 5 auf. Die zwei Teile 3 und 4 des Zwischenkreises 2 weisen jeweils eine vorzugsweise gleiche Kapazität auf, die durch jeweils mindestens einen Kondensator 6 bereitgestellt wird. An den Zwischenkreis 2 ist eine Gleichspannungsquelle 7 angeschlossen, bei der es sich hier um eine Batterie 8 handelt. Konkret ist jeder der beiden ungleichnamigen Pole 9 und 10 der Gleichspannungsquelle 7 über einen Spannungssteller 11 bzw. 12 an einen der beiden Teile 3 bzw. 4 des Zwischenkreises 2 angeschlossen. Dabei sind die Spannungssteller 11 und 12 jeweils auch an den Spannungsmittelpunkt 5 angeschlossen. Weiterhin ist für den Zwischenkreis 2 ein Zwischenkreissymmetrierer 13 vorgesehen, der eine gleiche Aufladung der Teile 3 und 4 und damit gleiche Spannungen über den Teilen 3 und 4 des Zwischenkreises 2 fortlaufend sicherstellt. Ein Wechselrichter 14 ist eingangsseitig an den Zwischenkreis 2 ange- schlossen. Ausgangsseitig ist der Wechselrichter 14 über einen Netzschalter 15 an ein Wechsel stromnetz 16 angeschlossen. Dabei ist der Spannungsmittelpunkt 5 über einen Nullleiter N des Wechselstromnetzes 16 mit Erde 17 verbunden. Um einen Isolationswiderstand Riso der Gleich spannungsquelle 7 gegenüber Erde 17 zu erfassen, wird in einem Isolationswiderstandsmess modus einer Steuereinrichtung 34 der Vorrichtung 1 durch unterschiedlichen Betrieb der beiden Spannungssteller 11 und 12 ein Mittelpunktpotential eines Potentialmittelpunkts 18 der Gleichspannungsquelle 7 gegenüber dem Spannungsmittelpunkt 5 des Zwischenkreises 2 und damit gegenüber Erde 17 verschoben. Eine mit dieser Potentialverschiebung U_delta einhergehende Änderung l_delta eines Differenzstroms über alle Leitungen, die einen über den Zwischenkreis 2 fließenden Strom von der Gleichspannungsquelle 7 führen, wird erfasst. Der Isolationswiderstand Riso ergibt sich dann als Quotient aus U_delta und l_delta. Auch wenn der Isolationswiderstand Riso in Fig. 2 und den folgenden Figuren exemplarisch an dem Potentialmittelpunkt 18 der Gleichspannungsquelle 7 eingezeichnet ist, können ein Isolationsfehler und ein resultierender Fehlerstrom über einen endlichen Isolationswiderstand Riso gegen Erde an jedem Punkt zwischen den beiden Polen 9 und 10 der Gleichspannungsquelle 7 auftreten. Unabhängig vom Ort ihres Auftretens wird der Isolationsfehler bzw. der resultierende Fehlerstrom bei Anwendung der vorliegenden Erfindung registriert. Da das Potential aller Punkte der Gleichspannungsquelle 7 in dem Isolationswiderstandsmessmodus der Steuereinrichtung 34 in gleichem Maße gegenüber dem Spannungsmittelpunkt 5 des Zwischenkreises 2 und damit gegenüber Erde 17 verschoben wird, hat der tatsächliche räumliche Ort auf den ermittelten Isolationswiderstand Riso keinen Einfluss. Insbesondere können Isolationsfehler an mehreren verschiedenen Stellen der Gleichspannungsquelle 7 auftreten, oder ein Isolationsfehler kann über einen Bereich der Gleichspannungsquelle 7 räumlich verteilt sein. Beides kann aber durch einen räumlich konzentrierten äquivalenten Insolationswiderstand Riso beschrieben werden kann, der dann wie in den Figuren dargestellt am Potentialmittelpunkt 18 der Gleichspannungsquelle angenommen werden kann. Die vorliegende Erfindung ist daher in keiner Weise auf die Messung des Isolationswiderstands Riso am Ort des Potentialmittelpunkts 18 der Gleichspannungsquelle beschränkt. The device 1 shown in FIG. 1 has a divided intermediate circuit 2 with two parts 3 and 4 and a voltage midpoint 5 . The two parts 3 and 4 of the intermediate circuit 2 each have a preferably identical capacitance, which is provided by at least one capacitor 6 in each case. A DC voltage source 7 , which is a battery 8 here, is connected to the intermediate circuit 2 . Specifically, each of the two opposite poles 9 and 10 of the DC voltage source 7 is connected to one of the two parts 3 or 4 of the intermediate circuit 2 via a voltage controller 11 or 12 . In this case, the voltage controllers 11 and 12 are each also connected to the voltage midpoint 5 . Furthermore, an intermediate circuit balancer 13 is provided for the intermediate circuit 2, which continuously ensures that parts 3 and 4 are charged equally, and thus the same voltages across parts 3 and 4 of the intermediate circuit 2. An inverter 14 is connected to the intermediate circuit 2 on the input side. On the output side, the inverter 14 is connected to an alternating current network 16 via a mains switch 15 . In this case, the voltage midpoint 5 is connected to ground 17 via a neutral conductor N of the AC network 16 . In order to record an insulation resistance Riso of the DC voltage source 7 with respect to ground 17, in an insulation resistance measurement mode, a control device 34 of the device 1 uses different operation of the two voltage regulators 11 and 12 to measure a midpoint potential of a potential midpoint 18 of the DC voltage source 7 with respect to the voltage midpoint 5 of the intermediate circuit 2 and shifted with respect to Earth 17. A change I_delta in a differential current that accompanies this potential shift U_delta across all lines that carry a current flowing from the DC voltage source 7 via the intermediate circuit 2 is detected. Of the Insulation resistance Riso is then the quotient of U_delta and l_delta. Even if the insulation resistance Riso in Fig. 2 and the following figures is shown as an example at the potential midpoint 18 of the DC voltage source 7, an insulation fault and a resulting fault current can have a finite insulation resistance Riso to ground at any point between the two poles 9 and 10 of the DC voltage source 7 occur. Regardless of where it occurs, the insulation fault or the resulting fault current is registered when the present invention is used. Since the potential of all points of the DC voltage source 7 in the insulation resistance measurement mode of the control device 34 is shifted to the same extent in relation to the voltage midpoint 5 of the intermediate circuit 2 and thus in relation to ground 17, the actual spatial location has no influence on the determined insulation resistance Riso. In particular, insulation faults can occur at a number of different points on the DC voltage source 7, or an insulation fault can be spatially distributed over a region of the DC voltage source 7. However, both can be described by a spatially concentrated equivalent insulation resistance Riso, which can then be assumed at potential center point 18 of the DC voltage source, as shown in the figures. The present invention is therefore in no way limited to the measurement of the insulation resistance Riso at the location of the potential center 18 of the DC voltage source.
Um die Potentialverschiebung U_delta zu bestimmen, werden mit Spannungsmesseinrichtungen in Form von zwei Voltmetern 19 und 20 Spannungen zwischen Eingangsanschlüssen 21 und 22 der Vorrichtung 1 , an die die Pole 9 und 10 der Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, und dem Spannungsmittelpunkt 5 gemessen. Die aus dem unterschiedlichen Betrieb der beiden Spannungssteller 11 und 12 resultierende Potentialverschiebung U_delta ergibt sich dann als Änderung einer halben Differenz von Beträgen der beiden gemessenen Spannungen. Zur Erfas- sung des Differenzstroms bzw. der aus der Potentialverschiebung U_delta resultierenden Änderung des Differenzstroms sind zwei Möglichkeiten in Fig. 1 angedeutet. Einmal sind Amperemeter 23 und 24 vorgesehen, die die Ströme durch Leitungen 25 und 26 zwischen den Eingangsanschlüssen 21 und 22 und den Spannungswandlern 11 und 12 messen, die zu den Teilen 3 und 4 des Zwischenkreises 2 führen. Der Differenzstrom ist die Abweichung der Summe dieser Ströme oder der Differenz der Beträge dieser Ströme von null. Weiterhin zeigt Fig. 1 einen Summenstromwandler 27, der eine Stromsumme über alle Ausgangsleitungen 28 und 29 des Wechselrichters 14, über die der Wechselrichter 14 an das Wechselstromnetz 16 angeschlossen ist, erfasst. Der Summenstromwandler 27 gibt direkt den Differenzstrom aus, dessen Änderung l_delta aus der Potentialverschiebung U_delta resultiert. In order to determine the potential shift U_delta, voltage measuring devices in the form of two voltmeters 19 and 20 are used to measure voltages between input terminals 21 and 22 of device 1, to which poles 9 and 10 of the DC voltage source are connected, and voltage midpoint 5. The potential shift U_delta resulting from the different operation of the two voltage regulators 11 and 12 then results as a change in half the difference between the amounts of the two measured voltages. Two options are indicated in FIG. 1 for detecting the differential current or the change in the differential current resulting from the potential shift U_delta. On the one hand, ammeters 23 and 24 are provided, which measure the currents through lines 25 and 26 between the input terminals 21 and 22 and the voltage converters 11 and 12, which lead to the parts 3 and 4 of the intermediate circuit 2. The differential current is the deviation of the sum of these currents or the difference in the magnitudes of these currents from zero. Furthermore, FIG. 1 shows a summation current converter 27, which generates a total current over all output lines 28 and 29 of the inverter 14, via which the inverter 14 is connected to the AC network 16 is, recorded. The summation current converter 27 directly outputs the differential current whose change l_delta results from the potential shift U_delta.
Vorzugsweise wird der Isolationswiderstand Riso wie folgt aus einem Quotienten eines Quadrats des Effektivwerts von U_delta und der Wirkleistung des über den Isolationswiderstand Riso fließenden Stroms l_delta oder dieser Wirkleistung und einem Quadrat des Effektivwerts des Stroms l_delta bestimmt, wobei ein Zeitraum T von einem Vielfachen der Periodenlänge des von dem Wechselrichter 14 ausgegebenen Wechselstroms zugrunde gelegt wird und wobei u(t) und i(t) die Momentanwerte von U_delta und l_delta sind: The insulation resistance Riso is preferably determined as follows from a quotient of a square of the effective value of U_delta and the effective power of the current l_delta flowing through the insulation resistance Riso or this effective power and a square of the effective value of the current l_delta, with a time period T being a multiple of the period length of the alternating current output by the inverter 14 and where u(t) and i(t) are the instantaneous values of U_delta and l_delta:
1 f tn+T 1 f tn+T
P = - u(t) i(t) dt 1 Jtn U2 = -P = - u(t) i(t) dt 1 J t n U 2 = -
T Jtnn+T u2{t)dt oder I2 = - T J fttnn+r i2(t)dt T J tn n+T u 2 {t)dt or I 2 = - T J ft t n n+r i 2 (t)dt
Die Potentialverschiebung U_delta muss nicht auf einen festen Wert führen, sondern kann auch einen niederfrequenten Sinusverlauf aufweisen. Die Periodenlänge dieses Sinusverlaufs ist vorzugsweise um ein Vielfaches größer als die Periodenlänge des von dem Wechselrichter 14 ausgegebenen Wechselstroms. The potential shift U_delta does not have to lead to a fixed value, but can also have a low-frequency sine curve. The period length of this sine curve is preferably many times greater than the period length of the alternating current output by the inverter 14 .
Der unterschiedliche Betrieb der Spannungswandler 11 und 12, um die Potentialverschiebung U_delta hervorzurufen, würde grundsätzlich eine asymmetrische Aufladung des Zwischenkreises 2 über seine beiden Teile 3 und 4 bewirken. Dies kann jedoch durch den Zwischenkreissym- metrierer 13 verhindert werden, so dass der Betrieb des Wechselrichters 14 durch die Messung des Isolationswiderstands Riso unter Hervorrufen der Potentialverschiebung U_delta nicht beeinträchtigt wird. Insbesondere ist ein unterbrechungsfreier Netzparallelbetrieb des Wechselrichters 14 möglich, einschließlich eines unterbrechungsfreien Stehens des Wechselstromnetzes 16 durch den Wechselrichter 14. The different operation of the voltage converters 11 and 12, in order to bring about the potential shift U_delta, would basically cause an asymmetrical charging of the intermediate circuit 2 via its two parts 3 and 4. However, this can be prevented by the intermediate circuit balancer 13, so that the operation of the inverter 14 is not impaired by the measurement of the insulation resistance Riso, causing the potential shift U_delta. In particular, uninterrupted mains parallel operation of the inverter 14 is possible, including an uninterrupted standstill of the AC mains 16 by the inverter 14.
Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 weist der Zwischenkreis 2 bei geschlossenem Netzschalter 15 einen festen Erdbezug auf, indem der Spannungsmittelpunkt 5 des Zwischenkreises 2 geerdet ist. Hierdurch erfolgt die Potentialverschiebung U_delta gegenüber Erde. Bei einem Zwischenkreis 2 in einem IT-Netz ohne Erdbezug, wie in Fig. 2 gezeigt, führt die Potentialverschiebung U_delta auch zu einer Verschiebung des Potentials des Spannungsmittelpunkts 5 gegenüber Erde 17. Diese Verschiebung wird gemäß Fig. 2 erfasst, indem eine Erdspannung zwischen dem Spannungsmittelpunkt 5 des Zwischenkreises 2 und Erde 17 mit einem Voltmeter 30 gemessen wird. Ansonsten unterscheidet sich die Vorrichtung 1 gemäß Fig. 2, die zum Anschluss an ein IT-Netz 31 , d. h. an ein Wechselstromnetz 16 ohne festen Erdbezug vorgesehen ist, durch eine Reihenschaltung eines Referenzwiderstands Rs bekannter Größe und eines Schalters 32 zwischen einer der spannungsführenden Ausgangsleitungen 28 des Wechselrichters 14 und Erde 17. Ein in Fig. 2 weiterhin dargestelltes Voltmeter 33 ist optional. Die Potentialverschiebung U_delta ergibt sich auch bei der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 2 aus der halben Differenz der Beträge der mit den Voltmetern 19 und 20 gemessenen Spannungen. Bei offenem Schalter 32 entspricht der Quotient von U_delta und der hieraus resultierenden Änderung des mit den Amperemetern 23 und 24 oder dem Differenzstromwandler 27 erfassten Differenzstroms, wobei dieser Quotient wie oben unter Verwendung von Effektivwerten bzw. der Wirk- leistung bestimmt werden kann, hier einer Isolationswiderstandssumme aus dem Isolationswiderstand Riso und einem IT-Netzisolationswiderstand Riso_AC. Dies ist anhand von Fig. 3 nachzuvollziehen, in der der Zwischenkreis 2, die Spannungswandler 11 und 12 mit der Steuereinrichtung 35, der Zwischenkreissymmetrierer 13 und die Voltmeter 19 und 20 der Vorrichtung 1 in einer Einheit 35 zusammengefasst sind und in der der Wechselrichter 14 im zeitlichen Mittel als Kurzschluss betrachtet wird. Die Potentialverschiebung U_delta von hier angenommen 220 V fällt dann abhängig von der Größe des Isolationswiderstands Riso von hier angenommen 100 kQ und des Netzisolationswiderstands Riso_AC von hier angenommen 300 kQ in den angegebenen Anteilen von 55 V und 165 V über dem Isolationswiderstand Riso und dem IT-Netzisolations- widerstand Riso_AC ab. Wie aus der Darstellung gemäß Fig. 4 deutlich wird, kann durch die Messung der Erdspannung mit dem Voltmeter 30 bei offenem Schalter 32 der Spannungsabfall über dem IT-Netzisolations- widerstand Riso_AC gemessen und damit aus der Isolationswiderstandssumme auch der Isolationswiderstand Riso bestimmt werden. Bei geerdeten Netzen gibt es keinen Netzisolationswiderstand, oder anders gesagt ist Riso_AC sehr klein und entsprechend fällt hierüber nur sehr wenig Spannung ab. Entsprechend ist hier die Isolationswiderstandssumme im Wesentlichen gleich dem Isolationswiderstand der Gleichspannungsquelle Riso. Umgekehrt kann bei sehr hohem IT-Netzisolationswiderstand Riso_AC und entsprechend hohem Spannungsabfall über Riso_AC eine genaue Bestimmung von Riso allein aufgrund der mit dem Voltmeter 30 gemes senen Erdspannung ungenau sein. Dann kann der Schalter 32 gemäß Fig.5 geschlossen werden, wodurch dem Netzisolationswiderstand Riso_AC der Referenzwiderstand Rs mit bekannter Größe von hier 200 kQ parallelgeschaltet wird. Damit steigt der Spannungsabfall über Riso hier auf 100 V und entsprechend der Anteil des Isolationswiderstands an der Isolations widerstandssumme an. So kann unter Verwendung des bekannten Referenzwiderstands Rs der Isolationswiderstand der Gleichspannungsquelle 7 Riso auch bei einem IT-Netz 31 mit hohem Netzisolationswiderstand Riso_AC bestimmt werden, ohne das IT-Netz 31 hart zu erden. In the device according to FIG. 1, the intermediate circuit 2 has a fixed ground reference when the mains switch 15 is closed, in that the voltage center 5 of the intermediate circuit 2 is grounded. This results in the potential shift U_delta in relation to earth. At a Intermediate circuit 2 in an IT network without ground reference, as shown in Fig. 2, the potential shift U_delta also leads to a shift in the potential of the voltage midpoint 5 with respect to ground 17. This shift is recorded according to Fig. 2 by a ground voltage between the voltage midpoint 5 of the intermediate circuit 2 and earth 17 is measured with a voltmeter 30. Otherwise, the device 1 according to FIG. 2, which is intended for connection to an IT network 31, i.e. to an AC network 16 without a fixed ground reference, differs by a series connection of a reference resistor Rs of known size and a switch 32 between one of the live output lines 28 of the inverter 14 and ground 17. A voltmeter 33, which is also shown in FIG. 2, is optional. The potential shift U_delta also results in the device 1 according to FIG. When the switch 32 is open, the quotient of U_delta and the resulting change in the differential current measured with the ammeters 23 and 24 or the differential current transformer 27 corresponds to an insulation resistance sum here, with this quotient being able to be determined as above using effective values or the active power from the insulation resistance Riso and an IT network insulation resistance Riso_AC. This can be understood from Fig. 3, in which the intermediate circuit 2, the voltage converters 11 and 12 with the control device 35, the intermediate circuit balun 13 and the voltmeters 19 and 20 of the device 1 are combined in a unit 35 and in which the inverter 14 in the averaged over time as a short circuit. The potential shift U_delta, assumed here to be 220 V, then falls depending on the size of the insulation resistance Riso, assumed here to be 100 kΩ and the mains insulation resistance Riso_AC, assumed here to be 300 kΩ in the specified proportions of 55 V and 165 V above the insulation resistance Riso and the IT mains insulation - resisted Riso_AC. As is clear from the representation according to FIG. 4, the voltage drop across the IT mains insulation resistance Riso_AC can be measured by measuring the earth voltage with the voltmeter 30 with the switch 32 open, and the insulation resistance Riso can thus also be determined from the insulation resistance sum. With grounded mains there is no mains insulation resistance, or in other words Riso_AC is very small and accordingly only very little voltage drops across it. Correspondingly, the total insulation resistance here is essentially equal to the insulation resistance of the DC voltage source Riso. Conversely, with a very high IT mains insulation resistance Riso_AC and a correspondingly high voltage drop over Riso_AC an accurate determination of Riso based solely on the ground voltage measured with the voltmeter 30 may be inaccurate. The switch 32 according to FIG. 5 can then be closed, as a result of which the reference resistance Rs with a known value of 200 kΩ in this case is connected in parallel with the mains insulation resistance Riso_AC. As a result, the voltage drop across Riso increases to 100 V here and the proportion of the insulation resistance in the sum of the insulation resistances increases accordingly. Thus, using the known reference resistance Rs, the insulation resistance of the DC voltage source 7 Riso can also be determined in an IT network 31 with a high network insulation resistance Riso_AC, without hard grounding the IT network 31 .
BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE LIST
Vorrichtung contraption
Zwischenkreis intermediate circuit
Teil des Zwischenkreises 2 Part of the intermediate circuit 2
Teil des Zwischenkreises 2 Part of the intermediate circuit 2
Spannungsmittelpunkt des Zwischenkreises 2Center of voltage of the intermediate circuit 2
Kondensator capacitor
Gleichspannungsquelle DC voltage source
Batterie battery
Pol der Gleichspannungsquelle 7 DC voltage source pole 7
Pol der Gleichspannungsquelle 7DC voltage source pole 7
Spannungswandler voltage converter
Spannungswandler voltage converter
Zwischenkreissymmetrierer intermediate circuit balun
Wechselrichter inverter
Netzschalter power switch
Wechselstromnetz AC grid
Erde Earth
Potentialmittelpunkt center of potential
Voltmeter voltmeter
Voltmeter voltmeter
Eingangsanschluss input port
Eingangsanschluss input port
Amperemeter ammeter
Amperemeter ammeter
Leitung Management
Leitung Management
Summenstromwandler summation current transformer
Ausgangsleitung output line
Ausgangsleitung output line
Voltmeter voltmeter
IT-Netz IT network
Schalter Switch
Voltmeter voltmeter
Steuereinrichtung control device
Einheit Unit

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Verfahren zum Erfassen eines Isolationswiderstands (Riso) einer an einen geteilten Zwischenkreis (2) angeschlossenen Gleichspannungsquelle (7), wobei ein Mittelpunktpotential der Gleichspannungsquelle (7) verschoben wird und eine aus dem Verschieben des Mittelpunktpotentials der Gleichspannungsquelle (7) resultierende Änderung (l_delta) eines Differenzstroms über alle Leitungen (25, 26; 28, 29) erfasst wird, die einen über den Zwischenkreis (2) fließenden Strom von der Gleichspannungsquelle (7) führen, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelpunktpotential durch unterschiedlichen Betrieb von zwei Spannungsstellern (11 , 12), über die zwei Pole (9, 10) der Gleichspannungsquelle (7) jeweils an einen von zwei Teilen (3, 4) des geteilten Zwischenkreises (2) angeschlossen sind, gegenüber einem Spannungsmittelpunkt (5) des Zwischenkreises (2) zwischen seinen zwei Teilen (3, 4) verschoben wird. 1. Method for detecting an insulation resistance (Riso) of a DC voltage source (7) connected to a divided intermediate circuit (2), with a midpoint potential of the DC voltage source (7) being shifted and a change (l_delta ) of a differential current is detected via all lines (25, 26; 28, 29) which carry a current flowing via the intermediate circuit (2) from the DC voltage source (7), characterized in that the mid-point potential is determined by the different operation of two voltage regulators (11 , 12) via which the two poles (9, 10) of the DC voltage source (7) are each connected to one of two parts (3, 4) of the divided intermediate circuit (2), opposite a voltage midpoint (5) of the intermediate circuit (2) between its two parts (3, 4) is moved.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzstrom über alle Ausgangsleitungen der Gleichspannungsquelle (7) und/oder alle Ausgangsleitungen des Zwischenkreises (2) und/oder alle Ausgangsleitungen (28, 29) eines eingangsseitig an den Zwischenkreis (2) angeschlossenen Wechselrichters (14) erfasst wird, wobei der Differenzstrom vorzugsweise mit einem Summenstromwandler (27) gemessen wird. 2. The method as claimed in claim 1, characterized in that the differential current is connected to the intermediate circuit (2) on the input side via all output lines of the DC voltage source (7) and/or all output lines of the intermediate circuit (2) and/or all output lines (28, 29). Inverter (14) is detected, the differential current is preferably measured with a summation current transformer (27).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Spannungen zwischen beiden Polen (9, 10) der Spannungsquelle (7) und dem Spannungsmittelpunkt (5) des Zwischenkreises (2) gemessen werden und dass eine aus dem unterschiedlichen Betrieb der beiden Spannungssteller (11 , 12) resultierende Potentialverschiebung (U_delta) des Mittelpunktpotentials als Änderung einer halben Differenz von Beträgen der beiden Spannungen erfasst wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that voltages between the two poles (9, 10) of the voltage source (7) and the voltage midpoint (5) of the intermediate circuit (2) are measured and that one from the different operation of the two voltage regulators (11, 12) the resulting potential shift (U_delta) of the mid-point potential is detected as a change in half the difference between the amounts of the two voltages.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei festem Erdbezug des Spannungsmittelpunkts (5) des Zwischenkreises (2) der Isolationswiderstand (Riso) und bei einem Zwischenkreis (2) in einem IT-Netz (31) eine Isolationswiderstandssumme als Quotient der Potentialverschiebung (U_delta) und der resultierenden Änderung (l_delta) des Differenzstroms berechnet wird. 4. The method according to claim 3, characterized in that with a fixed ground reference of the voltage midpoint (5) of the intermediate circuit (2) the insulation resistance (Riso) and with an intermediate circuit (2) in an IT network (31) an insulation resistance sum as a quotient of Potential shift (U_delta) and the resulting change (l_delta) of the differential current is calculated.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei festem Erdbezug des Spannungsmittelpunkts (5) des Zwischenkreises (2) der Isolationswiderstand (Riso) und bei einem Zwischenkreis (2) in einem IT-Netz (31) eine Isolationswiderstandssumme als Quotient eines Integrals eines Quadrats eines Momentanwerts (u(t)) der Potentialverschiebung über einen Zeitraum (T), über den das Mittelpunktpotential der Gleichspannungsquelle (7) verschoben wird, und eines Integrals eines Produkts des Momentanwerts (u(t)) der Potentialverschiebung und eines Momentanwerts (i(t)) der resultierenden Änderung des Differenzstroms über denselben Zeitraum (T) oder eines Integrals eines Produkts des Momentanwerts (u(t)) der Potentialverschiebung und eines Momentanwerts (i(t)) der resultierenden Änderung des Differenzstroms über einen Zeitraum (T), über den das Mittelpunktpotential der Gleichspannungsquelle (7) verschoben wird, und eines Integrals eines Quadrats des Momentanwerts (i(t)) der resultierenden Änderung des Differenzstroms über denselben Zeitraum (T) berechnet wird. 5. The method according to claim 3, characterized in that with a fixed ground reference of the voltage midpoint (5) of the intermediate circuit (2) the insulation resistance (Riso) and with an intermediate circuit (2) in an IT network (31) an insulation resistance sum as a quotient of an integral a square of an instantaneous value (u(t)) of the potential shift over a period (T) over which the midpoint potential of the DC voltage source (7) is shifted, and an integral of a product of the instantaneous value (u(t)) of the potential shift and an instantaneous value ( i(t)) the resulting change in the differential current over the same period (T) or an integral of a product of the instantaneous value (u(t)) of the potential shift and an instantaneous value (i(t)) of the resulting change in the differential current over a period (T ) over which the midpoint potential of the DC voltage source (7) is shifted, and an integral of a square of the instantaneous value (i(t)) of the resulting Än change in residual current is calculated over the same period (T).
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Zwischenkreis (2) in einem IT-Netz (31) eine aus dem Verschieben des Mittelpunktpotentials der Gleichspannungsquelle (7) resultierende Spannungsänderung einer Erdspannung zwischen dem Spannungsmittelpunkt (5) des Zwischenkreises (2) und Erde (17) erfasst und der Isolationswiderstand (Riso) und ein IT-Netzisolationswiderstand (Riso_AC), deren Summe die Isolationswiderstandssumme ist, aus der Beziehung: 6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that in the intermediate circuit (2) in an IT network (31) a voltage change resulting from the shifting of the midpoint potential of the DC voltage source (7) of a ground voltage between the voltage midpoint (5) of the intermediate circuit (2) and earth (17) and the insulation resistance (Riso) and an IT mains insulation resistance (Riso_AC), the sum of which is the insulation resistance sum, from the relationship:
IT-Netzisolationswiderstand / Isolationswiderstandssumme = Spannungsänderung / Potentialverschiebung bestimmt werden, wobei vorzugsweise Effektivwerte der Spannungsänderung und der Potentialverschiebung oder Integrale von Momentanwerten der Spannungsänderung und der Potentialverschiebung über denselben Zeitraum (T), über den das Mittelpunktpotential der Gleichspannungsquelle verschoben wird, als die Spannungsänderung und die Potentialverschiebung verwendet werden. IT mains insulation resistance / insulation resistance sum = voltage change / potential shift are determined, preferably effective values of the voltage change and the potential shift or integrals of instantaneous values of the voltage change and the potential shift over the same period (T) over which the midpoint potential of the DC voltage source is shifted as the voltage change and the potential shift are used.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Zwischenkreis (2) in einem IT-Netz (31) die Potentialverschiebung und eine aus dem Verschieben des Mittelpunktpotentials der Gleichspannungsquelle (7) resultierende Spannungsänderung einer Erdspannung zwischen dem Spannungsmittelpunkt (5) des Zwischenkreises (2) und Erde (17) jeweils zweimal gemessen werden, und zwar einmal, wenn einem IT-Netzisolationswiderstand (Riso_AC) ein Referenzwiderstand (Rs) bekannter Größe parallel geschaltet ist, und einmal, wenn dem IT-Netzisolationswiderstand (Riso_AC) der Referenzwiderstand (Rs) nicht parallel geschaltet ist. 7. The method according to claim 4 or 5, characterized in that in the intermediate circuit (2) in an IT network (31) the potential shift and one from the shifting of Center point potential of the DC voltage source (7) resulting change in voltage of a ground voltage between the voltage center point (5) of the intermediate circuit (2) and ground (17) are measured twice in each case, once when an IT mains insulation resistance (Riso_AC) has a reference resistance (Rs) of known size is connected in parallel, and once if the IT mains insulation resistance (Riso_AC) is not connected in parallel to the reference resistance (Rs).
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Unterschiede zwischen zwei Teilspannungen, die über den beiden Teilen (3, 4) des geteilten Zwischenkreis (2) abfallen, auch während des unterschiedlichen Betriebs der beiden Spannungssteller (11 , 12) aktiv ausgeglichen werden. 8. The method as claimed in one of the preceding claims, characterized in that differences between two partial voltages which drop across the two parts (3, 4) of the divided intermediate circuit (2) are also active during the different operation of the two voltage regulators (11, 12). be compensated.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechselrichter (14) eingangsseitig an den Zwischenkreis (2) angeschlossen wird, wobei der Wechselrichter (14) ausgangsseitig vorzugsweise an ein Wechselstromnetz (16) angeschlossen wird. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an inverter (14) is connected to the intermediate circuit (2) on the input side, wherein the inverter (14) is preferably connected to an AC network (16) on the output side.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelpunktpotential gegenüber dem Spannungsmittelpunkt (5) des Zwischenkreises (2) periodisch mit einer Periodenlänge verschoben wird, die mindestens 10 mal und vorzugsweise mindestens 100 mal so lang ist wie eine Periodenlänge eines von dem Wechselrichter (14) ausgegebenen Wechselstroms. 10. The method according to claim 9, characterized in that the midpoint potential is shifted periodically with respect to the voltage midpoint (5) of the intermediate circuit (2) with a period length that is at least 10 times and preferably at least 100 times as long as a period length of one of the inverters (14) AC output.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationswiderstand (Riso) im Netzparallelbetrieb des Wechselrichters (14) erfasst wird. 11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the insulation resistance (Riso) is detected when the inverter (14) is operated in parallel with the mains.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wechselstromnetz (16), an das der Wechselrichter (14) ausgangsseitig angeschlossen ist, mit dem Wechselrichter (14) gestellt wird. 12. The method according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the AC network (16), to which the inverter (14) is connected on the output side, is provided with the inverter (14).
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Energieflussrichtung von der Gleichspannungsquelle (7) über den Wechselrichter (14) umgekehrt wird. 13. The method according to any one of claims 9 to 12, characterized in that an energy flow direction from the DC voltage source (7) via the inverter (14) is reversed.
14. Vorrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem geteilten Zwischenkreis (2), der zwei Teile (3, 4) und einen Spannungsmittelpunkt (5) zwischen den zwei Teilen (3, 4) aufweist, zwei Eingangsanschlüssen (21 , 22) für zwei Pole (9, 10) einer Gleichspannungsquelle (7), zwei Spannungsstellern (11 , 12), die jeweils eingangsseitig an einen der beiden Eingangsanschlüsse (21 , 22) und ausgangsseitig an einen der beiden Teile (3, 4) des Zwischenkreises (2) angeschlossen sind, einer Steuereinrichtung (34) für die beiden Spannungssteller (11 , 12) und einer Differenzstromerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Differenzstroms über alle Leitungen (25, 26; 28, 29), die einen über den Zwischenkreis (2) fließenden Strom von der Gleichspannungsquelle (7) führen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (34) dazu ausgebildet ist, in einem Isolationswiderstandsmessmodus ein Mittelpunktpotential einer an die Eingangsanschlüsse (21 , 22) angeschlossenen Gleichspannungsquelle (7) durch unterschiedlichen Betrieb der beiden Spannungssteller (11 , 12) gegenüber dem Spannungsmittelpunkt (5) des Zwischenkreises (2) zu verschieben, und dass die Differenzstromerfassungseinrichtung dazu ausgebildet ist, eine aus dem Verschieben des Mittelpunktpotentials der Gleichspannungsquelle (7) resultierende Änderung (l_delta) des Differenzstroms zu erfassen. 14. Device (1) for carrying out the method according to one of the preceding claims with a divided intermediate circuit (2) which has two parts (3, 4) and a voltage midpoint (5) between the two parts (3, 4), two input connections (21, 22) for two poles (9, 10) of a DC voltage source (7), two voltage regulators (11, 12), each connected to one of the two input connections (21, 22) on the input side and to one of the two parts (3, 4) of the intermediate circuit (2), a control device (34) for the two voltage regulators (11, 12) and a differential current detection device for detecting a differential current across all lines (25, 26; 28, 29) which have a via the intermediate circuit ( 2) lead current flowing from the DC voltage source (7), characterized in that the control device (34) is designed to, in an insulation resistance measurement mode, a mid-point potential of one of the input terminals (21, 22) ang connected DC voltage source (7) by operating the two voltage regulators (11, 12) differently in relation to the voltage midpoint (5) of the intermediate circuit (2), and that the differential current detection device is designed to detect a voltage resulting from the shift in the midpoint potential of the DC voltage source (7). Change (l_delta) to detect the differential current.
15. Vorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzstromerfassungseinrichtung dazu ausgebildet und angeschlossen ist, den Differenzstrom über alle Leitungen (25, 26) zwischen den Eingangsanschlüssen (21 , 22) und dem Zwischenkreis (2) und/oder alle Ausgangsleitungen des Zwischenkreises und/oder alle Ausgangsleitungen (28, 29) eines eingangsseitig an den Zwischenkreis (2) angeschlossenen Wechselrichters (14) der Vorrichtung (1) zu erfassen, wobei die Differenzstromerfassungseinrichtung vorzugsweise einen Summenstromwandler (27) aufweist. 15. Device (1) according to claim 14, characterized in that the differential current detection device is designed and connected to measure the differential current across all lines (25, 26) between the input terminals (21, 22) and the intermediate circuit (2) and/or all output lines of the intermediate circuit and/or all output lines (28, 29) of an inverter (14) of the device (1) connected to the intermediate circuit (2) on the input side, the differential current detection device preferably having a summation current converter (27).
16. Vorrichtung (1) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass erste Spannungsmesseinrichtungen (19, 20) dazu ausgebildet und angeschlossen sind, Spannungen zwischen beiden Eingangsanschlüssen (21 , 22) und dem Spannungsmittelpunkt (5) des Zwischenkreises (2) zu messen. 16. The device (1) according to claim 14 or 15, characterized in that first voltage measuring devices (19, 20) are designed and connected to measure voltages between the two input terminals (21, 22) and the voltage midpoint (5) of the intermediate circuit (2). measure up.
17. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenkreissymmetrierer (13) der Vorrichtung (1) dazu ausgebildet und angeschlossen ist, Unterschiede zwischen zwei Teilspannungen, die über den beiden Teilen (3, 4) des geteilten Zwischenkreises (2) abfallen, auszugleichen. 17. Device (1) according to one of Claims 14 to 16, characterized in that an intermediate circuit balun (13) of the device (1) is designed and connected to compensate for differences between two partial voltages which are present across the two parts (3, 4) of the divided intermediate circuit (2) drop to compensate.
18. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsmittelpunkt (5) des Zwischenkreises geerdet ist. 18. Device (1) according to any one of claims 14 to 17, characterized in that the voltage center (5) of the intermediate circuit is grounded.
19. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Spannungsmesseinrichtung (30) dazu ausgebildet und angeschlossen sind, eine Erdspannung zwischen dem Spannungsmittelpunkt (5) des Zwischenkreises (2) und Erde (17) zu messen. 19. Device (1) according to one of claims 14 to 17, characterized in that a second voltage measuring device (30) is designed and connected to measure a ground voltage between the voltage midpoint (5) of the intermediate circuit (2) and ground (17). .
20. Vorrichtung (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalter (32) und ein Referenzwiderstand (Rs) bekannter Größe zwischen einer der spannungsführenden Ausgangsleitungen (28) der Vorrichtung (1) und einem Erdanschluss in Reihe geschaltet sind. 20. Device (1) according to claim 19, characterized in that a switch (32) and a reference resistor (Rs) of known size are connected in series between one of the live output lines (28) of the device (1) and a ground connection.
21. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechselrichter (14) der Vorrichtung (1) eingangsseitig an den Zwischenkreis (2) angeschlossen ist. 21. Device (1) according to one of claims 14 to 19, characterized in that an inverter (14) of the device (1) is connected to the intermediate circuit (2) on the input side.
22. Vorrichtung (1) nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (14) dazu ausgebildet ist, ein ausgangsseitig angeschlossenes Wechselstromnetz (16) zu stellen. 22. Device (1) according to claim 21, characterized in that the inverter (14) is designed to provide an AC network (16) connected on the output side.
23. Vorrichtung (1) nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (17) ein bidirektionaler Stromrichter ist. 23. Device (1) according to claim 21 or 22, characterized in that the inverter (17) is a bidirectional power converter.
EP22711505.2A 2021-02-23 2022-02-21 Method and device for measuring an insulation resistance of a dc voltage source connected to a split intermediate circuit during mains parallel operation Pending EP4298448A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021104289.5A DE102021104289B4 (en) 2021-02-23 2021-02-23 Method and device for detecting an insulation resistance of a DC voltage source connected to a divided intermediate circuit in mains parallel operation
PCT/EP2022/054253 WO2022179984A1 (en) 2021-02-23 2022-02-21 Method and device for measuring an insulation resistance of a dc voltage source connected to a split intermediate circuit during mains parallel operation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4298448A1 true EP4298448A1 (en) 2024-01-03

Family

ID=80819916

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22711505.2A Pending EP4298448A1 (en) 2021-02-23 2022-02-21 Method and device for measuring an insulation resistance of a dc voltage source connected to a split intermediate circuit during mains parallel operation

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230393179A1 (en)
EP (1) EP4298448A1 (en)
JP (1) JP2024507215A (en)
CN (1) CN116888484A (en)
DE (1) DE102021104289B4 (en)
WO (1) WO2022179984A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022131915A1 (en) 2022-12-01 2024-06-06 Sma Solar Technology Ag METHOD FOR OPERATING AN INVERTER, USE OF THE METHOD FOR MEASURING INSULATION RESISTANCE AND INVERTER

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2364900T3 (en) * 2009-03-16 2011-09-16 Sma Solar Technology Ag PROCEDURE AND DEVICE FOR THE CONTROL OF THE ISOLATION OF AN IT NETWORK.
DE102011051954B4 (en) 2011-07-19 2013-08-14 Refusol Gmbh Photovoltaic system with bias on the inverter
DE102012104752B3 (en) 2012-06-01 2013-11-28 Sma Solar Technology Ag Method for measuring an insulation resistance for an inverter and inverter
WO2014079775A1 (en) 2012-11-21 2014-05-30 Sma Solar Technology Ag Insulation measuring method for transformer-less inverters
DE102013002018B4 (en) * 2013-02-06 2022-06-09 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Method for monitoring the insulation of a circuit arrangement
DE102013227174B4 (en) * 2013-12-27 2019-06-19 Fronius International Gmbh Device and method for determining an insulation resistance of a photovoltaic system
CN107305224A (en) * 2016-04-19 2017-10-31 台达电子企业管理(上海)有限公司 Insulation resistance detection circuit, detection method and the photovoltaic DC-to-AC converter of photovoltaic DC-to-AC converter
DE102018116055B3 (en) 2018-07-03 2019-10-31 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method and insulation monitor for resistance-adaptive insulation monitoring
DE102018126235B4 (en) 2018-10-22 2020-06-04 Sma Solar Technology Ag Process for measuring insulation resistance in inverters with multi-point topology and inverters with multi-point topology

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024507215A (en) 2024-02-16
CN116888484A (en) 2023-10-13
DE102021104289B4 (en) 2022-09-08
US20230393179A1 (en) 2023-12-07
WO2022179984A1 (en) 2022-09-01
DE102021104289A1 (en) 2022-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102019103757B3 (en) Process, insulation monitor and system for monitoring the insulation of a dynamically reconfigurable modular AC battery
DE102012104752B3 (en) Method for measuring an insulation resistance for an inverter and inverter
EP1857825B1 (en) Measuring apparatus
EP2205984B1 (en) Circuit arrangement for monitoring an electrical insulation
EP3598151B1 (en) Method and device for determining the distribution of a total isolation resistance and the distribution of a total power line capacity in an unearthed power system
EP2697661B1 (en) Method and apparatus for determining a fault current portion in a differential current
DE102015122636B4 (en) Inverter with mains separation point and insulation resistance measurement as well as method for measuring an insulation resistance
EP1876455A1 (en) Method for measuring the insulating resistance in an IT network
CH665735A5 (en) METHOD FOR DETECTION OF AN ERROR POINT IN A transmission line.
EP2923213B1 (en) Method for measuring insulation of an inverter without transformer
EP3631976B1 (en) Method for detecting a contact fault in a photovoltaic system
WO2020083734A1 (en) Method for measuring insulation resistance in inverters with multipoint topology, and inverter with multipoint topology
EP0497994B1 (en) Method and circuit for monitoring an ion- or redox-potential measuring electrode system
DE102018124109A1 (en) Method and device for determining the insulation resistance
DE102012019095B4 (en) Device for monitoring insulation resistance of networks
EP2869072A1 (en) Device and method for detecting electric energy from single or multiple phase consumers
EP4298448A1 (en) Method and device for measuring an insulation resistance of a dc voltage source connected to a split intermediate circuit during mains parallel operation
DE102013013950B4 (en) Method, measuring arrangement and measuring device for determining insulation resistance of single cells of a high-voltage battery
EP0665625B1 (en) Method for obtaining an impedance value and for processing in a distance protection device
EP3451477A1 (en) Detection of an error in a dc transmission system
EP3058381B1 (en) Method for determining the supply voltages of a consumer and consumer
EP3935399B1 (en) Method and device for approximately determining voltages at a high-voltage side of a transformer
DE102016202501B4 (en) Method for determining a calibration current pulse
DE102018113627B4 (en) Method and device for fault diagnosis in an electrical network having a ring structure, and computer program product
DE69937088T2 (en) Device for determining electrical energy

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20230923

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)