WO1991007797A1 - Schutzeinrichtung für frequenzumrichter - Google Patents
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- H02H7/1227—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters responsive to abnormalities in the output circuit, e.g. short circuit
Definitions
- the invention relates to a protective device for detecting overcurrent, earth fault and short circuit in a switching power divider, predominantly frequency converter, with power switches that switch off by overcurrent.
- the object of the invention is now to get by without the current measuring devices used according to the state of the art and thus a very cost-effective and to make this protective device, which acts even faster, available.
- the arrangement shown in the drawing has two power switches 2b and 3b provided with the respective controls 2a and 3a.
- the control electronics are provided with a monitoring function which deactivates the electronic switches in the event of an overcurrent, which can be achieved by UCE monitoring in the case of the bipolar transistor and IGBT or UDS monitoring in the MOS transistor.
- the output branch of the half-bridge shown is connected to the load 7 t, such as an engine phase.
- the control signal for the electronic circuit breakers 2b and 3b is examined for equality with the output voltage.
- the output voltage is fed to a comparison element 5 via a transmission element 6.
- An optocoupler, a transformer or, in the simplest case, a resistor, for example as a voltage divider, can be used as the transmission element 6.
- an error signal 9 is triggered.
- the transmission element 6 can be a capacitor with a resistor connected in series. By selecting small capacitors and a high-resistance resistor in series, leakage currents can also be achieved which are below the permissible limit values without the need for electrically isolating elements.
- a filter element 8 is provided. Such faults can result from the switching delays and dead times between the switches, which are often already present in the control signals for controlling the circuit breakers 2b and 3b.
- said filter element 8 according to claim 2 or by blanking according to claim 3 the recurring faults can be separated from the actual faults due to overcurrent, earth fault and short circuit.
Landscapes
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Abstract
Um bei einer Schutzeinrichtung zum Erfassen von Überstrom, Erdschluß und Kurzschluß in einem schaltend arbeitenden Leistungssteller, vorwiegend Frequenzumrichter, mit durch Überstrom abschaltenden Leistungsschaltern, ohne den aufwendigen Einsatz zusätzlicher Sensoren, wie Strommeßwiderstände mit Potentialtrennern, Stromwandler o.ä. auskommen zu können, schlägt die Erfindung eine solche Einrichtung vor, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Sollsteuerzustand für die Leistungshalbleiter mit der tatsächlichen Ausgangsspannung in einem Vergleichselement auf Gleichheit untersucht und bei Ungleichheit als Ausgangssignal ein Fehlersignal ausgelöst wird.
Description
Schutzeinrichtung für Frequenzumrichter
Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung zur Erfas¬ sung von Uberstrom, Erdschluß und Kurzschluß in einem schaltend arbeitenden Leistungssteiler, vorwiegend Fre¬ quenzumrichter, mit durch Uberstrom abschaltenden Lei¬ stungsschaltern.
Bei bekannten Geraten der vorgenannten Art werden zur Überwachung von Überlast und Störfällen, wie Erdschluß und Kurzschluß, Strommeßwiderstande mit Potentialtrennern, Stromwandler o.a. eingesetzt. Solche zusätzlichen Senso¬ ren stellen jedoch einen sich nachteilig auswirkenden beträchtlichen Aufwand dar.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ohne die gemäß dem Stand der Technik verwendeten Strommeßeinrichtungen aus¬ zukommen und damit eine sehr kostengünstige sowie über-
dies auch noch schneller wirkende Schutzeinrichtung ver¬ fügbar zu machen.
Die Lösung der gestellten Aufgabe geht aus den Ansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung eines nach der Er¬ findung gestalteten Ausführungsbeispiels hervor.
Die in der Zeichnung wiedergegebene Anordnung weist außer einer Gleichspannungsquelle 1 zwei mit den jeweils dazu¬ gehörigen Ansteuerungen 2a und 3a versehene Leistungs¬ schalter 2b und 3b auf. Hierbei erhält die Ansteuerelek¬ tronik eine Überwachungsfunktion, die bei Überstrom die elektronischen Schalter außer Betrieb setzt, was durch UCE-Überwachung beim Bipolartransistor und IGBT- bzw. UDS-Überwachung beim MOS-Transistor erreicht werden kann. Der Ausgangszweig der dargestellten Halbbrücke ist mit der Last 7t wie z.B. einer Motorphase, verbunden.
Erfindungsgemäß wird das Steuersignal für die elektroni¬ schen Leistungsschalter 2b und 3b mit der Ausgangsspan¬ nung auf Gleichheit untersucht. Hierzu wird die Ausgangs¬ spannung über ein Übertragungseleraent 6 einem Vergleichs- element 5 zugeführt. Als Übertragungselement 6 kommt ein Optokoppler, ein Transformator oder im einfachsten Fall ein Widerstand - z.B. als Spannungsteiler - in Frage. Bei Ungleichheit wird ein Fehlersignal 9 ausgelöst.
Um eine besonders einfache Kopplung zu einer potential¬ freien Steuerlogik zu erreichen, kann gemäß Anspruch 4 das Ubertragungselement 6 ein Kondensator mit in Reihe geschaltetem Widerstand sein. Durch Wahl kleiner Konden¬ satoren und einem hochohmigen Widerstand in Reihe lassen sich auch Ableitungsströme erzielen, die unterhalb der zulässigen Grenzwerte liegen, ohne daß potentialtrennende Elemente benötigt werden.
Um Störmeldungen am Ausgang 10 des Vergleichselementes 5 zu unterdrücken, ist ein Filterelement 8 vorgesehen. Sol¬ che Störungen können von den Schaltverzögerungen und Tot¬ zeiten zwischen den Schaltern, die auch schon häufig in den Steuersignalen zur Ansteuerung der Leistungsschalter 2b und 3b vorhanden sind, herrühren. Durch das genannte Filterelement 8 nach Anspruch 2 bzw. durch Störaustastung entsprechend Anspruch 3 lassen sich die wiederkehrenden Störungen von den tatsächlichen, auf Überstrom, Erdschluß und Kurzschluß zurückgehenden Störungen trennen.
Claims
1. Schutzeinrichtung zur Erfassung von Überstrom, Erd¬ schluß und Kurzschluß in einem schaltend arbeitenden Leistungssteiler, vorwiegend Frequenzumrichter, mit durch Uberstrom abschaltenden Leistungsschaltern, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollsteuerzustand für die Leistungshalbleiter mit der tatsächlichen Ausgangsspannung in einem Vergleichselement auf Gleich¬ heit untersucht und bei Ungleichheit als Ausgangssig¬ nal ein Fehlersignal ausgelöst wird.
2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Ausgangssignal zur Unterdrückung von Fehlauslösungen durch ein Tiefpaßfilter geleitet wird. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Ausgangssignal zur Unterdrückung von Störimpulsen bei jedem Sollwertwechsel wenigstens für die Schaltzeit der Leistungsschalter unterdrückt wird.
Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Spannungssignal der Ausgangsspan¬ nung über ein Zweipol aus der Reihenschaltung von einem Widerstand und einem Kondensator dem Vergleichs¬ element zugeführt wird.
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