WO2011157469A1 - Circuit arrangement for determining a voltage fluctuation of conductor potentials in an unearthed electrical network - Google Patents

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WO2011157469A1
WO2011157469A1 PCT/EP2011/056662 EP2011056662W WO2011157469A1 WO 2011157469 A1 WO2011157469 A1 WO 2011157469A1 EP 2011056662 W EP2011056662 W EP 2011056662W WO 2011157469 A1 WO2011157469 A1 WO 2011157469A1
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voltage
measuring
intermediate circuit
network
potentials
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PCT/EP2011/056662
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Andreas Trautmann
Vicente Garcia Alvarez
Dragan Mikulec
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • 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
    • G01R27/16Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
    • G01R27/18Measuring resistance to earth, i.e. line to ground
    • 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
    • G01R31/34Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/343Testing dynamo-electric machines in operation
    • 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
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52Testing for short-circuits, leakage current or ground faults

Definitions

  • Circuit arrangement for determining a voltage fluctuation of
  • the invention relates to a circuit arrangement for determining a
  • inverter - For the drive in hybrid or electric vehicles electrical machines in the form of induction machines are usually used, which in conjunction with inverters - often referred to as inverter - are operated.
  • the electrical energy for the operation of the electric machine is in this case from a disconnected from the electrical system of the vehicle, ungrounded power supply, e.g. in the form of a powerful high-voltage battery.
  • the ungrounded electrical network created in this way often referred to as the IT network (Isole Terre) - reduces the risk of e.g. of service personnel, since with a single error, such as an insulation fault, no closed circuit is built.
  • the operation must not be adjusted when a single fault occurs, so that an insulation fault can be reported without it already has a system failure. For this, however, it is necessary that the insulation resistance of the electrical network is continuously or at least periodically monitored during operation of the vehicle, which is possible, for example, based on a voltage fluctuation of the conductor potentials of the IT network.
  • Insulation resistance in an IT network with a DC intermediate circuit and at least one self-commutated converter and a measuring arrangement for measuring the DC link voltage against ground potential known in the an offline and an online measurement are provided.
  • the potentials Up and Um as well as the intermediate circuit voltage are measured and from this the insulation resistance is determined.
  • the potentials Up and Um are measured and the time course of the measurements is evaluated. For this purpose, in particular the two potentials are summed, the sum Fourier-transformed and evaluated the change of the frequency spectrum in its time course.
  • a method for insulation monitoring for in-service converter arrangements comprising a voltage intermediate circuit having at least one positive branch and one negative branch, at least one electrical device having at least two phase terminals, and at least one inverter Circuit elements for electrically connecting the phase terminals with the positive branch or the negative branch of the voltage intermediate circuit comprises. It is provided that an operating state of the inverter during the inverter is in operation and the electrical device, which also in a
  • Normal operation is, fed, is determined by detecting parameters of a converter control.
  • at least one of the voltages of the positive branch or the negative branch is measured.
  • the present invention provides a circuit arrangement for determining a voltage fluctuation of conductor potentials in an ungrounded electrical network, the network comprising a DC intermediate circuit, an n-phase network with an n-phase electrical load, n> 3, and at least one inverter connected to the DC link to
  • Control of the electrical load includes. According to the invention is a
  • (Artificial) star point provided at which the phases of the n-phase network are brought together via impedances, also is a measuring device for measuring a, a measuring voltage at the neutral point with respect to a Characterized reference potential during the operation of the electrical load consumer, wherein the measuring voltage represents the voltage fluctuation of supply voltage potentials of the DC link to the reference potential.
  • the invention is based on the idea that a neutral point, at which the phases of the at least three-phase network are combined, changes during operation of the electrical load and thus of the inverter depending on the respective switching state of the inverter.
  • Star point which corresponds to the measuring voltage, thus provides a measure of a voltage fluctuation of the supply voltage potentials of
  • Measuring voltage derived size which thus characterized the measuring voltage, are measured.
  • the described relationships apply regardless of the operating mode (block timing, pulse width modulation) of the inverter.
  • a calculation unit which determines an auxiliary voltage by forming the difference between a star point voltage, which results at the star point in relation to the half of the intermediate circuit voltage, and the measuring voltage.
  • Auxiliary voltage represents voltage fluctuations of
  • Supply voltage potentials of the DC intermediate circuit against the reference potential can thus also, for example. for the determination of
  • Insulation resistance of the IT network can be used.
  • the measuring range is the
  • Voltage measuring device adapted to a maximum amplitude of the voltage fluctuation, whereby the measurement accuracy is increased
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an ungrounded network with a DC intermediate circuit, a connected thereto inverter, a 3-phase electric machine and a circuit arrangement according to the invention
  • Measuring voltage of FIG. 4 a graphical representation of the time course of the
  • Measuring voltage of FIG. 6 a graphical representation of the time course of the
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a 3-phase network 1 with a three-phase electric machine 2, which may be designed, for example, as a synchronous, asynchronous or reluctance machine with a pulse inverter connected thereto 3.
  • the pulse inverter 3 includes
  • Switching elements 4a-4f in the form of circuit breakers, which are connected to individual phases U, V, W of the electric machine 2 and the phases U, V, W either against a voltage applied to a positive supply voltage rail 5 of a DC intermediate circuit 6 positive
  • the connected to the positive supply voltage rail 5 switching elements 4a-4c are also called “high-side switch” and the negative Supply voltage rail 7 connected switch 4d-4f referred to as “low-side switch” and can be embodied for example as Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) or as Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor (MOSFET)
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor
  • the pulse inverter 3 determines the power and mode of operation of the electric machine 2 and is controlled by a controller 9, e.g. in the form of a microcontroller, driven accordingly.
  • the electric machine 2 can be operated either in motor or generator mode.
  • the pulse inverter 3 also includes a so-called
  • DC link capacitor 10 which essentially serves to stabilize a voltage of a high-voltage energy storage in the form of a high-voltage battery 1 1 in the DC voltage intermediate circuit 6.
  • An electrical system 12 of the vehicle with a low-voltage energy storage in the form of a low-voltage battery 13 is connected via a DC-DC converter 14 parallel to the DC-link capacitor 6.
  • the electric machine 2 is designed in the illustrated embodiment, three-phase, but may also have more than three phases. Preferably, however, the number of phases is divisible by three or at least by three. For example, for service purposes, it is necessary, the high-voltage battery 1 1 in the idle state of the DC voltage intermediate circuit 6 - often as
  • Main contactors 15 and 16 and a Vorladeflex 17 are provided.
  • Vorladewall allows a current limited charge of the
  • phase U, V, W in the 3-phase network 1 are combined via impedances Zi, Z 2 and Z 3 to an (artificial) star point P1.
  • impedances Zi, Z 2 and Z 3 to an (artificial) star point P1.
  • Measuring device 19 can be measured at the star point P1, a measurement voltage U M relative to the reference potential, which directly a
  • Voltage fluctuation of the supply voltage potentials T + and T- of the DC intermediate circuit 6 is represented against the reference potential.
  • the measuring range of the voltage measuring device 19 is advantageous to a maximum amplitude of the voltage fluctuation adjusted.
  • the impedances Zi, Z 2 and Z 3 can, as shown, be formed from ohmic resistors or else with the aid of capacitances and / or inductances.
  • the individual connecting lines to the star point P1 also several connecting lines to the star point P1 also several
  • Impedances can be provided. Alternatively to the direct measurement of
  • Measuring voltage U M can also be another derived from the measuring voltage U M size, which thus characterized the measuring voltage U M , are measured.
  • the reference potential oscillates against half the DC link voltage, as shown in Figure 3 by way of example for block timing.
  • the amplitude of this oscillation depends on the
  • Voltage measuring device 19 is measured. This represents one
  • the measuring voltage U M a Frequency transformation, preferably a fast Fourier transform (FFT) subjected, in order to calculate the frequency spectrum of the measuring voltage U M in this way.
  • FFT fast Fourier transform
  • characterizing size such as the electrical angular velocity ⁇ ⁇ ⁇ determined. This determination can be made on the basis of metrological results. Frequently, however, the electrical frequency of the electric machine 2 is also given, so that it is already known.
  • Spectral amplitude is in each case a measure of the deterioration of the
  • Figure 4 shows the time course of the measuring voltage U M in normal operation of the electric machine 2 and thus of the pulse inverter 3 without insulation fault.
  • the unfiltered curve is shown on the left and the curve on the right after an optional low-pass filtering of the measuring voltage U M.
  • Insulation failure that is to say a deterioration of the insulation resistance on one of the three phases U, V or W, results in a changed temporal course of the measuring voltage U M (see FIG. 6) and also an altered spectral distribution (see FIG. In particular occurs in the (1-fold) electrical
  • Deviation an unbalanced isolation error can be reliably detected.
  • the magnitude amplitude change that is in this case the so
  • Amplitude value A-i itself is a measure of the deterioration of the
  • Insulation resistance In this case, as with the subsequent detection of insulation faults, it is of course also possible to specify a minimum value for the deviation which must be exceeded before an insulation fault is detected.
  • FIGS. 8 and 9 show the time profile of the measuring voltage U M or the resulting spectral distribution when a symmetrical insulation fault occurs in the 3-phase network 1. This affects the
  • the increase in magnitude is a measure of the deterioration of the insulation resistance.
  • an auxiliary voltage U H can also be calculated with the aid of a calculation unit not shown separately, which then determines the voltage fluctuation of the supply voltage potentials T +, T- of the DC voltage intermediate circuit 6 against the reference potential
  • the calculation unit can be integrated in the control unit 9 or, alternatively, be implemented as an independent unit.

Abstract

The invention relates to a circuit arrangement for determining a voltage fluctuation of conductor potentials in an unearthed electrical network, wherein the network comprises a DC voltage intermediate circuit (6), an n-phase network (1) with an n-phase electrical load (2), where n ≥ 3, and at least one inverter (3) which is connected to the DC voltage intermediate circuit (6) and is intended to control the electrical load (2). The invention provides a neutral point (P1) at which the phases (U, V, W) of the n-phase network (1) are combined via impedances (Z1, Z2, Z3). A measuring device (19) for measuring a measurement voltage (UM) at the neutral point (P1) with respect to a reference potential is also provided, wherein the measurement voltage (UM) represents the voltage fluctuation of supply voltage potentials (T+, T-) of the DC voltage intermediate circuit (6) with respect to the reference potential.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Schaltungsanordnung zur Bestimmung einer Spannungsschwankung von  Circuit arrangement for determining a voltage fluctuation of
Leiterpotentialen in einem ungeerdeten elektrischen Netz Conductor potentials in an ungrounded electrical network
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Bestimmung einer The invention relates to a circuit arrangement for determining a
Spannungsschwankung von Leiterpotentialen in einem ungeerdeten elektrischen Netz.  Voltage fluctuation of conductor potentials in an ungrounded electrical network.
Stand der Technik State of the art
Für den Antrieb in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen werden in der Regel elektrische Maschinen in Form von Drehfeldmaschinen eingesetzt, welche in Verbindung mit Wechselrichtern - häufig auch als Inverter bezeichnet - betrieben werden. Die elektrische Energie für den Betrieb der elektrischen Maschine wird dabei aus einer vom Bordnetz des Fahrzeugs getrennten, nicht geerdeten Stromversorgung, z.B. in Form einer leistungsfähigen Hochvoltbatterie, geliefert. Das auf diese Weise geschaffene ungeerdete elektrische Netz - häufig auch als IT-Netz (Isole Terre) bezeichnet - reduziert die Gefährdung z.B. von Servicepersonal, da bei einem Einzelfehler, wie z.B. einem Isolationsfehler, kein geschlossener Stromkreis aufgebaut wird. Darüber hinaus muss der Betrieb bei Auftreten eines Einzelfehlers nicht eingestellt werden, so dass ein Isolationsfehler gemeldet werden kann, ohne dass es schon einen Systemausfall zur Folge hat. Dafür ist es jedoch erforderlich, dass der Isolationswiderstand des elektrischen Netzes auch während des Betriebs des Fahrzeuges kontinuierlich oder zumindest periodisch überwacht wird, was beispielsweise anhand einer Spannungsschwankung der Leiterpotentiale des IT- Netzes möglich ist. For the drive in hybrid or electric vehicles electrical machines in the form of induction machines are usually used, which in conjunction with inverters - often referred to as inverter - are operated. The electrical energy for the operation of the electric machine is in this case from a disconnected from the electrical system of the vehicle, ungrounded power supply, e.g. in the form of a powerful high-voltage battery. The ungrounded electrical network created in this way - often referred to as the IT network (Isole Terre) - reduces the risk of e.g. of service personnel, since with a single error, such as an insulation fault, no closed circuit is built. In addition, the operation must not be adjusted when a single fault occurs, so that an insulation fault can be reported without it already has a system failure. For this, however, it is necessary that the insulation resistance of the electrical network is continuously or at least periodically monitored during operation of the vehicle, which is possible, for example, based on a voltage fluctuation of the conductor potentials of the IT network.
Aus der DE 10 2006 031 663 B3 ist ein Verfahren zur Messung des From DE 10 2006 031 663 B3 is a method for measuring the
Isolationswiderstands in einem IT-Netz mit einem Gleichspannungszwischenkreis und mindestens einem selbstgeführten Stromrichter sowie einer Messanordnung zur Messung der Zwischenkreisspannung gegen Grundpotential bekannt, bei dem eine Offline- und eine Online-Messung vorgesehen sind. Dabei werden während der Offline-Messung, während derer alle Leistungsschalter des Stromrichters geschlossen sind, die Potentiale Up und Um sowie die Zwischenkreisspannung gemessen und daraus der Isolationswiderstand bestimmt. Während der Online- Messung werden die Potentiale Up und Um gemessen und der zeitliche Verlauf der Messungen bewertet. Dazu werden insbesondere die beiden Potentiale summiert, die Summe fourier-transformiert und die Änderung des Frequenzspektrums in ihrem zeitlichen Verlauf bewertet. Aus der EP 1 909 369 A2 ist ein Verfahren zur Isolationsüberwachung für im Betrieb befindliche Umrichteranordnungen bekannt, wobei die Umrichteranordnung einen Spannungszwischenkreis mit mindestens einem positiven Zweig und einem negativen Zweig, mindestens ein elektrisches Gerät, welches mindestens zwei Phasenanschlüsse aufweist, und mindestens einen Umrichter mit Schaltelementen zur elektrischen Verbindung der Phasenanschlüsse mit dem positiven Zweig oder dem negativen Zweig des Spannungszwischenkreises umfasst. Dabei ist vorgesehen, dass ein Betriebszustand des Umrichters während dem der Umrichter in Betrieb ist und das elektrische Gerät, welches dabei ebenfalls in einem Insulation resistance in an IT network with a DC intermediate circuit and at least one self-commutated converter and a measuring arrangement for measuring the DC link voltage against ground potential known in the an offline and an online measurement are provided. During the offline measurement, during which all power switches of the power converter are closed, the potentials Up and Um as well as the intermediate circuit voltage are measured and from this the insulation resistance is determined. During the online measurement, the potentials Up and Um are measured and the time course of the measurements is evaluated. For this purpose, in particular the two potentials are summed, the sum Fourier-transformed and evaluated the change of the frequency spectrum in its time course. From EP 1 909 369 A2 a method for insulation monitoring for in-service converter arrangements is known, wherein the converter arrangement comprises a voltage intermediate circuit having at least one positive branch and one negative branch, at least one electrical device having at least two phase terminals, and at least one inverter Circuit elements for electrically connecting the phase terminals with the positive branch or the negative branch of the voltage intermediate circuit comprises. It is provided that an operating state of the inverter during the inverter is in operation and the electrical device, which also in a
Normalbetrieb ist, speist, durch Erfassen von Parametern einer Umrichtersteuerung bestimmt wird. Außerdem werden zumindest eine der Spannungen des positiven Zweiges oder des negativen Zweiges gemessen. Schließlich werden nach Maßgabe der gemessenen Spannung oder Spannungen und des Betriebszustandes des Umrichters Isolationsdefekte am Spannungszwischenkreis und/oder an den Normal operation is, fed, is determined by detecting parameters of a converter control. In addition, at least one of the voltages of the positive branch or the negative branch is measured. Finally, in accordance with the measured voltage or voltages and the operating state of the inverter insulation defects at the voltage intermediate circuit and / or on the
Phasenanschlüssen und/oder am elektrischen Gerät bestimmt. Phase connections and / or determined on the electrical device.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung schafft Schaltungsanordnung zur Bestimmung einer Spannungsschwankung von Leiterpotentialen in einem ungeerdeten elektrischen Netz, wobei das Netz einen Gleichspannungszwischenkreis, ein n-Phasen-Netz mit einem n-phasigen elektrischen Verbraucher, mit n > 3, und mindestens einen an den Gleichspannungszwischenkreis angeschlossenen Wechselrichter zur The present invention provides a circuit arrangement for determining a voltage fluctuation of conductor potentials in an ungrounded electrical network, the network comprising a DC intermediate circuit, an n-phase network with an n-phase electrical load, n> 3, and at least one inverter connected to the DC link to
Steuerung des elektrischen Verbrauchers umfasst. Erfindungsgemäß ist ein Control of the electrical load includes. According to the invention is a
(künstlicher) Sternpunkt vorgesehen, an welchem die Phasen des n-Phasen-Netzes über Impedanzen zusammengeführt sind, außerdem ist eine Messeinrichtung zum Messen einer, eine Messspannung am Sternpunkt gegenüber einem Bezugspotential charakterisierenden Größe während des Betriebs des elektrischen Verbrauchers vorgesehen, wobei die Messspannung die Spannungsschwankung von Versorgungsspannungspotentialen des Gleichspannungszwischenkreises gegen das Bezugspotenzial repräsentiert. (Artificial) star point provided at which the phases of the n-phase network are brought together via impedances, also is a measuring device for measuring a, a measuring voltage at the neutral point with respect to a Characterized reference potential during the operation of the electrical load consumer, wherein the measuring voltage represents the voltage fluctuation of supply voltage potentials of the DC link to the reference potential.
Während des Betriebs des elektrischen Verbrauchers und damit während des Betriebs des Wechselrichters sind den Gleichspannungspotentialen der During operation of the electrical load and thus during operation of the inverter, the DC potentials of the
Versorgungsspannungsschienen des Gleichspannungszwischenkreises Supply voltage rails of the DC intermediate circuit
Wechselspannungsanteile überlagert, welche zu einer Spannungsschwankung der Versorgungsspannungspotentiale des Gleichspannungszwischenkreises gegen ein Bezugspotenzial, welches z.B. durch eine Fahrzeugkarosserie gebildet wird, führen. Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass ein Sternpunkt, an welchem die Phasen des mindestens dreiphasigen Netzes zusammengeführt sind, bei Betrieb des elektrischen Verbrauchers und damit des Wechselrichters abhängig vom jeweiligen Schaltzustand des Wechselrichters ändert. Bezogen auf eineSuperimposed on AC components, which leads to a voltage fluctuation of the supply voltage potentials of the DC intermediate circuit against a reference potential, which e.g. is formed by a vehicle body, lead. The invention is based on the idea that a neutral point, at which the phases of the at least three-phase network are combined, changes during operation of the electrical load and thus of the inverter depending on the respective switching state of the inverter. Related to one
Zwischenkreisspannung UZK ändert sich das Potential des Sternpunktes sprunghaft zwischen den Werten 1/3*UZK und 2/3*UZK. Bezieht man die Potentialänderung auf die halbe Zwischenkreisspannung, welche in einem symmetrisch ausgebildeten Gleichspannungszwischenkreis zumindest aufgrund der vorhandenen DC link voltage U ZK , the potential of the neutral point changes abruptly between the values 1/3 * U Z K and 2/3 * U ZK . If one refers to the potential change to half the DC link voltage, which in a symmetrical DC voltage intermediate circuit at least due to the existing
Isolationswiderstände jeweils gegen das Bezugspotential abfällt, so beträgt die Potentialänderung des Sternpunktes ±1/6*UZK. Weiterhin schwingt auch das Bezugspotential bei Betrieb des Wechselrichters gegen die halbe Insulation resistance drops in each case to the reference potential, the potential change of the neutral point is ± 1/6 * U ZK . Furthermore, the reference potential during operation of the inverter oscillates against half
Zwischenkreisspannung. Die Amplitude dieser Schwingung hängt von den DC link voltage. The amplitude of this oscillation depends on the
Widerstandsverhältnissen zwischen den Isolationswiderständen im Resistance conditions between the insulation resistances in the
Gleichspannungszwischenkreis und den Isolationswiderständen im n-Phasen-Netz ab. Der Unterschied zwischen dem Bezugspotential und dem Potential des DC link and the insulation resistors in the n-phase network from. The difference between the reference potential and the potential of the
Sternpunktes, welcher der Messspannung entspricht, stellt damit ein Maß für eine Spannungsschwankung der Versorgungsspannungspotentiale des Star point, which corresponds to the measuring voltage, thus provides a measure of a voltage fluctuation of the supply voltage potentials of
Gleichspannungszwischenkreises gegen das Bezugspotenzial dar. Somit kann an dem Sternpunkt mittels einer einzigen Messung direkt eine Spannung gemessen werden, welche unmittelbar eine Spannungsschwankung der DC voltage intermediate circuit against the reference potential. Thus, at the star point by means of a single measurement directly a voltage can be measured, which directly a voltage fluctuation of
Versorgungsspannungspotentiale des Gleichspannungszwischenkreises gegen das Bezugspotenzial repräsentiert. Potentielle Fehler durch weitere Messungen oder nachgehende Berechnungen werden damit sicher vermieden. Alternativ zur unmittelbaren Messung der Messspannung kann auch eine andere von der Supply voltage potentials of the DC intermediate circuit against the reference potential represents. Potential errors due to further measurements or subsequent calculations are thus reliably avoided. Alternatively to the direct measurement of the measuring voltage, another of the
Messspannung abgeleitete Größe, welche damit die Messspannung charakterisiert, gemessen werden. Die geschilderten Zusammenhänge gelten dabei unabhängig von der Betriebsart (Blocktaktung, Pulsweitenmodulation) des Wechselrichters. Measuring voltage derived size, which thus characterized the measuring voltage, are measured. The described relationships apply regardless of the operating mode (block timing, pulse width modulation) of the inverter.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zusätzlich eine Berechnungseinheit vorgesehen, welche durch Differenzbildung zwischen einer Sternpunktspannung, welche sich an dem Sternpunkt gegenüber der halben Zwischenkreisspannung ergibt, und der Messspannung eine Hilfsspannung bestimmt. Auch diese According to one embodiment of the invention, a calculation unit is additionally provided, which determines an auxiliary voltage by forming the difference between a star point voltage, which results at the star point in relation to the half of the intermediate circuit voltage, and the measuring voltage. These too
Hilfsspannung repräsentiert Spannungsschwankungen der Auxiliary voltage represents voltage fluctuations of
Versorgungsspannungspotentiale des Gleichspannungszwischenkreises gegen das Bezugspotenzial und kann somit ebenfalls z.B. zur Bestimmung des  Supply voltage potentials of the DC intermediate circuit against the reference potential and can thus also, for example. for the determination of
Isolationswiderstandes des IT-Netzes genutzt werden. Insulation resistance of the IT network can be used.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Messbereich der According to one embodiment of the invention, the measuring range is the
Spannungsmesseinrichtung an eine maximale Amplitude der Spannungsschwankung angepasst, wodurch die Messgenauigkeit erhöht wird Voltage measuring device adapted to a maximum amplitude of the voltage fluctuation, whereby the measurement accuracy is increased
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines ungeerdeten Netz mit einem Gleichspannungszwischenkreis, einem daran angeschlossenen Wechselrichter, einer 3-phasigen elektrischen Maschine und einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, 1 is a schematic block diagram of an ungrounded network with a DC intermediate circuit, a connected thereto inverter, a 3-phase electric machine and a circuit arrangement according to the invention,
Fig. 2 eine grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufes des Potentials an einem Sternpunkt des 3-Phasen-Netzes bezogen auf die halbe Zwischenkreisspannung, 2 is a graphical representation of the time course of the potential at a neutral point of the 3-phase network with respect to half the DC link voltage,
Fig. 3 eine grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufes des 3 is a graphical representation of the time course of
Bezugspotentials bei Betrieb des Wechselrichters bezogen auf die halbe Zwischenkreisspannung,  Reference potential during operation of the inverter based on half the DC link voltage,
Fig. 4 eine grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufes der 4 is a graphic representation of the time course of
Messspannung im Normalbetrieb ohne Isolationsfehler (ungefiltert und gefiltert), eine grafische Darstellung des Frequenzspektrums der Measuring voltage in normal operation without insulation fault (unfiltered and filtered), a graphical representation of the frequency spectrum of
Messspannung gemäß Fig. 4, eine grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufes der  Measuring voltage of FIG. 4, a graphical representation of the time course of the
Messspannung bei Auftreten eines einphasigen unsymmetrischen Isolationsfehlers im 3-Phasen-Netz, eine grafische Darstellung des Frequenzspektrums der  Measuring voltage when a single-phase unbalanced insulation fault occurs in the 3-phase network, a graphic representation of the frequency spectrum of the
Messspannung gemäß Fig. 6, eine grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufes der  Measuring voltage of FIG. 6, a graphical representation of the time course of the
Messspannung bei Auftreten eines symmetrischen Isolationsfehlers im 3-Phasen-Netz (ungefiltert und gefiltert) und eine grafische Darstellung des Frequenzspektrums der  Measuring voltage when a symmetrical insulation fault occurs in the 3-phase network (unfiltered and filtered) and a graphic representation of the frequency spectrum of the
Messspannung gem. Fig. 8.  Measuring voltage acc. Fig. 8.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In den Figuren sind identische oder funktionsgleiche Komponenten jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines 3-Phasen-Netzes 1 mit einer dreiphasigen elektrischen Maschine 2, welche beispielsweise als Synchron-, Asynchron- oder Reluktanz-Maschine ausgeführt sein kann, mit einem daran angeschlossenen Pulswechselrichter 3. Der Pulswechselrichter 3 umfasst In the figures, identical or functionally identical components are each marked with the same reference character. 1 shows a schematic representation of a 3-phase network 1 with a three-phase electric machine 2, which may be designed, for example, as a synchronous, asynchronous or reluctance machine with a pulse inverter connected thereto 3. The pulse inverter 3 includes
Schaltelemente 4a-4f in Form von Leistungsschaltern, welche mit einzelnen Phasen U, V, W der elektrischen Maschine 2 verbunden sind und die Phasen U, V, W entweder gegen ein an einer positiven Versorgungsspannungsschiene 5 eines Gleichspannungszwischenkreises 6 anliegendes positives Switching elements 4a-4f in the form of circuit breakers, which are connected to individual phases U, V, W of the electric machine 2 and the phases U, V, W either against a voltage applied to a positive supply voltage rail 5 of a DC intermediate circuit 6 positive
Versorgungsspannungspotential T+ oder ein an einer negativen Supply voltage potential T + or one at a negative
Versorgungsspannungsschiene 7 des Gleichspannungszwischenkreises 6 anliegendes negatives Versorgungsspannungspotential T- schalten. Die mit der positiven Versorgungsspannungsschiene 5 verbundenen Schaltelemente 4a-4c werden dabei auch als„High-Side-Schalter" und die der negativen Versorgungsspannungsschiene 7 verbundenen Schalter 4d-4f als„Low-Side- Schalter" bezeichnet und können beispielsweise als Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) oder als Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor (MOSFET) ausgeführt sein. Der Pulswechselrichter 3 umfasst ferner mehrere Freilaufdioden 8a-8f, welche jeweils parallel zu einem der Schaltelemente 4a-4f angeordnet sind. Supply voltage rail 7 of the DC intermediate circuit 6 adjacent negative supply voltage potential T- switch. The connected to the positive supply voltage rail 5 switching elements 4a-4c are also called "high-side switch" and the negative Supply voltage rail 7 connected switch 4d-4f referred to as "low-side switch" and can be embodied for example as Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) or as Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor (MOSFET) The pulse inverter 3 further comprises a plurality of freewheeling diodes 8a 8f, which are each arranged parallel to one of the switching elements 4a-4f.
Der Pulswechselrichter 3 bestimmt Leistung und Betriebsart der elektrischen Maschine 2 und wird von einem Steuergerät 9, z.B. in Form eines Mikrocontrollers, entsprechend angesteuert. Die elektrische Maschine 2 kann dabei wahlweise im Motor- oder Generatorbetrieb betrieben werden. The pulse inverter 3 determines the power and mode of operation of the electric machine 2 and is controlled by a controller 9, e.g. in the form of a microcontroller, driven accordingly. The electric machine 2 can be operated either in motor or generator mode.
Der Pulswechselrichter 3 umfasst außerdem einen sogenannten The pulse inverter 3 also includes a so-called
Zwischenkreiskondensator 10, welcher im Wesentlichen zur Stabilisierung einer Spannung eines Hochvolt-Energiespeichers in Form einer Hochvolt-Batterie 1 1 in dem Gleichspannungszwischenkreis 6 dient. Ein Bordnetz 12 des Fahrzeugs mit einem Niedervolt-Energiespeicher in Form einer Niedervolt-Batterie 13 ist über einen Gleichspannungswandler 14 parallel zum Zwischenkreis-Kondensator 6 geschaltet. DC link capacitor 10, which essentially serves to stabilize a voltage of a high-voltage energy storage in the form of a high-voltage battery 1 1 in the DC voltage intermediate circuit 6. An electrical system 12 of the vehicle with a low-voltage energy storage in the form of a low-voltage battery 13 is connected via a DC-DC converter 14 parallel to the DC-link capacitor 6.
Die elektrische Maschine 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel dreiphasig ausgeführt, kann aber auch mehr als drei Phasen aufweisen. Vorzugsweise ist die Anzahl der Phasen aber drei oder zumindest durch drei teilbar. Beispielsweise für Servicezwecke ist es erforderlich, die Hochvolt-Batterie 1 1 im Ruhezustand von dem Gleichspannungszwischenkreis 6 - häufig auch als The electric machine 2 is designed in the illustrated embodiment, three-phase, but may also have more than three phases. Preferably, however, the number of phases is divisible by three or at least by three. For example, for service purposes, it is necessary, the high-voltage battery 1 1 in the idle state of the DC voltage intermediate circuit 6 - often as
Traktionsnetz oder Hochvoltkreis bezeichnet - zu trennen. Dazu sind zwei Traction network or high-voltage circuit - to disconnect. There are two
Hauptschütze 15 und 16 sowie ein Vorladeschütz 17 vorgesehen. Das Main contactors 15 and 16 and a Vorladeschütz 17 are provided. The
Vorladeschütz ermöglicht dabei eine strombegrenzte Ladung des Vorladeschütz allows a current limited charge of the
Zwischenkreiskondensators über einen Vorladewiderstand 18. DC link capacitor via a pre-charge resistor 18th
Die Phasen U, V, W in dem 3-Phasen-Netz 1 sind über Impedanzen Z-i , Z2 bzw. Z3 zu einem (künstlichen) Sternpunkt P1 zusammengeführt. Mit Hilfe einer The phases U, V, W in the 3-phase network 1 are combined via impedances Zi, Z 2 and Z 3 to an (artificial) star point P1. With the help of a
Messeinrichtung 19 kann am Sternpunkt P1 eine Messspannung UM gegenüber dem Bezugspotential gemessen werden, welche unmittelbar eine Measuring device 19 can be measured at the star point P1, a measurement voltage U M relative to the reference potential, which directly a
Spannungsschwankung der Versorgungsspannungspotentiale T+ und T- des Gleichspannungszwischenkreises 6 gegen das Bezugspotenzial repräsentiert. Dabei ist der Messbereich der Spannungsmesseinrichtung 19 vorteilhaft an eine maximale Amplitude der Spannungsschwankung angepasst. Die Impedanzen Z-i , Z2 bzw. Z3 können, wie dargestellt, aus ohmschen Widerständen oder auch mit Hilfe von Kapazitäten und/oder Induktivitäten gebildet werden. Selbstverständlich können in den einzelnen Verbindungsleitungen zum Sternpunkt P1 auch mehrere Voltage fluctuation of the supply voltage potentials T + and T- of the DC intermediate circuit 6 is represented against the reference potential. The measuring range of the voltage measuring device 19 is advantageous to a maximum amplitude of the voltage fluctuation adjusted. The impedances Zi, Z 2 and Z 3 can, as shown, be formed from ohmic resistors or else with the aid of capacitances and / or inductances. Of course, in the individual connecting lines to the star point P1 also several
Impedanzen vorgesehen sein. Alternativ zur unmittelbaren Messung der Impedances can be provided. Alternatively to the direct measurement of
Messspannung UM kann auch eine andere von der Messspannung UM abgeleitete Größe, welche damit die Messspannung UM charakterisiert, gemessen werden. Measuring voltage U M can also be another derived from the measuring voltage U M size, which thus characterized the measuring voltage U M , are measured.
Bei Betrieb des elektrischen Verbrauchers 2 und damit des Wechselrichters 3 ändert sich das Potential an dem Sternpunkt P1 abhängig vom jeweiligen During operation of the electrical load 2 and thus of the inverter 3, the potential at the neutral point P1 changes depending on the respective one
Schaltzustand des Pulswechselrichters 3. In Figur 2 ist der zeitliche Verlauf einer Sternpunktspannung UPi , also eines Potentialunterschiedes des Sternpunktes P1 bezogen auf die halbe Zwischenkreisspannung beispielhaft für Blocktaktung des Pulswechselrichters dargestellt. Das Potential des Sternpunktes P1 schwankt dabei sprunghaft um die halbe Zwischenkreisspannung mit einer Amplitude von ± 1 /6*UZK- Switching state of the pulse inverter 3. In Figure 2, the time course of a neutral point voltage U P i, ie a potential difference of the neutral point P1 based on half the DC link voltage example shown for block timing of the pulse inverter. The potential of the star point P1 fluctuates abruptly by half the intermediate circuit voltage with an amplitude of ± 1/6 * U Z K-
Bei Betrieb des Pulswechselrichters 3 schwingt auch das Bezugspotential gegen die halbe Zwischenkreisspannung, wie in Figur 3 beispielhaft für Blocktaktung dargestellt. Die Amplitude dieser Schwingung hängt von den During operation of the pulse inverter 3, the reference potential oscillates against half the DC link voltage, as shown in Figure 3 by way of example for block timing. The amplitude of this oscillation depends on the
Widerstandsverhältnissen zwischen den Isolationswiderständen im Resistance conditions between the insulation resistances in the
Gleichspannungszwischenkreis 6 und den Isolationswiderständen im n-Phasen- Netz 1 ab. Der Unterschied zwischen dem Bezugspotential und dem Potential des Sternpunktes P1 entspricht der Messspannung UM, welche mit Hilfe der DC voltage intermediate circuit 6 and the insulation resistors in the n-phase network 1 from. The difference between the reference potential and the potential of the star point P1 corresponds to the measuring voltage U M , which is determined by means of the
Spannungsmesseinrichtung 19 gemessen wird. Diese repräsentiert eine Voltage measuring device 19 is measured. This represents one
Spannungsschwankung der Versorgungsspannungspotentiale T+, T- des Voltage fluctuation of supply voltage potentials T +, T- of
Gleichspannungszwischenkreises 6 gegen das Bezugspotenzial (vgl. Figur 4).  DC intermediate circuit 6 against the reference potential (see Figure 4).
Die Verläufe der Sternpunktspannung (Figur 2) und des Bezugspotentials (Figur 3) sind beispielhaft für Blocktaktung dargestellt. Ähnliche Verläufe ergeben sich aber auch bei Pulsweitenmodulation des Pulswechselrichters 3. The curves of the neutral point voltage (FIG. 2) and of the reference potential (FIG. 3) are shown by way of example for block timing. Similar courses, however, also result in pulse width modulation of the pulse-controlled inverter 3.
Im Folgenden wird beispielhaft eine Verwendung der gemessenen Messspannung UM bei der Überwachung des Isolationswiderstandes in dem ungeerdeten elektrischen Netz näher ausgeführt. In the following, an example of a use of the measured measurement voltage U M in monitoring the insulation resistance in the ungrounded electrical network is explained in more detail.
Durch eine Auswerteeinheit 23, welche in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 in das Steuergerät 8 integriert ist, alternativ dazu aber auch als eigenständige Einheit realisiert sein kann, wird die Messspannung UM einer Frequenztransformation, vorzugsweise einer Fast-Fourier-Transformation (FFT) unterzogen, um auf diese Weise das Frequenzspektrum der Messspannung UM zu berechnen. Durch Auswertung der betragsmäßigen Spektralamplituden | UM 0ω) I ei vorgegebenen elektrischen Frequenzen bzw. Winkelgeschwindigkeiten, kann dann erfindungsgemäß ein Isolationsfehler detektiert werden. Dabei sind jedoch die vorgegebenen elektrischen Frequenzen bzw. Winkelgeschwindigkeiten keine Fixwerte, sondern abhängig von einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit ωβι der elektrischen Maschine 2, welche proportional zur elektrischen Frequenz der elektrischen Maschine 2 ist. By an evaluation unit 23, which is integrated in the illustrated embodiment of Figure 1 in the control unit 8, but alternatively can also be implemented as a separate unit, the measuring voltage U M a Frequency transformation, preferably a fast Fourier transform (FFT) subjected, in order to calculate the frequency spectrum of the measuring voltage U M in this way. By evaluation of the magnitude spectral amplitudes | U M 0 ω ) I e i predetermined electrical frequencies or angular velocities, then an insulation fault can be detected according to the invention. However, the predetermined electrical frequencies or angular velocities are not fixed values, but dependent on an electrical angular velocity ω β ι the electric machine 2, which is proportional to the electrical frequency of the electric machine 2.
Daher wird eine die elektrische Frequenz der elektrischen Maschine 2 Therefore, the electric frequency of the electric machine 2 becomes one
charakterisierende Größe, wie z.B. die elektrische Winkelgeschwindigkeit ωβι, bestimmt. Diese Bestimmung kann auf Basis messtechnischer Ergebnisse erfolgen. Häufig wird die elektrische Frequenz der elektrischen Maschine 2 aber auch vorgegeben, so dass diese vorbekannt ist. characterizing size, such as the electrical angular velocity ω β ι determined. This determination can be made on the basis of metrological results. Frequently, however, the electrical frequency of the electric machine 2 is also given, so that it is already known.
Ein Isolationsfehler, das heißt eine Verschlechterung des Isolationswiderstandes macht sich dadurch bemerkbar, dass sich der die Spektralamplitude UM CK · ωβι ) bei bestimmten Frequenzen betragsmäßig ändert. Abhängig davon, ob es sich um einen symmetrischen oder einen unsymmetrischen Isolationsfehler handelt, ergibt sich die Veränderung der Spektralamplitude bei der 3-fachen elektrischen An insulation fault, that is to say a deterioration of the insulation resistance, is noticeable in that the amplitude of the spectral amplitude U M CK · ω β 1 changes at certain frequencies. Depending on whether it is a symmetrical or a single-ended insulation fault, the change in the spectral amplitude at 3 times electrical
Winkelgeschwindigkeit ωβι, also bei K=3, bzw. bei der (1 -fachen) elektrische Angular velocity ω β ι, ie at K = 3, or at the (1-fold) electrical
Winkelgeschwindigkeit ωβι, also bei K=1. Dieser Zusammenhang wird aber im Folgenden noch detailliert erläutert. Die betragsmäßige Änderung der Angular velocity ω β ι, ie at K = 1. However, this relationship will be explained in detail below. The change in the amount of
Spektralamplitude ist dabei jeweils ein Maß für die Verschlechterung des Spectral amplitude is in each case a measure of the deterioration of the
Isolationswiderstandes. Insulation resistance.
Figur 4 zeigt den zeitlichen Verlauf der Messspannung UM im Normalbetrieb der elektrischen Maschine 2 und damit des Pulswechselrichters 3 ohne Isolationsfehler. Dabei sind links der ungefilterte Verlauf und rechts der Verlauf nach einer optionalen Tiefpassfilterung der Messspannung UM dargestellt. Diese Figure 4 shows the time course of the measuring voltage U M in normal operation of the electric machine 2 and thus of the pulse inverter 3 without insulation fault. The unfiltered curve is shown on the left and the curve on the right after an optional low-pass filtering of the measuring voltage U M. These
Darstellungsform ist auch für die Figur 8 gewählt. Representation form is also selected for the figure 8.
Eine Fast-Fourier-Transformation der in Figur 4 dargestellten Summenspannung ergibt eine in Figur 5 schematisch dargestellte Spektralverteilung A fast Fourier transformation of the sum voltage shown in FIG. 4 results in a spectral distribution shown schematically in FIG
(Frequenzspektrum). Dabei ist zu erkennen, dass bei der (1 -fachen) elektrischen Winkelgeschwindigkeit ωβι kein Signalanteil vorhanden ist und bei der 3-fachen elektrischen Winkelgeschwindigkeit 3 · ωβι ein Signalanteil mit einer (Frequency spectrum). It can be seen that in the (1-fold) electrical Angular velocity ω β ι no signal component is present and at the 3-fold electrical angular velocity 3 · ω β ι a signal component with a
Spektralamplitude von A0 vorhanden ist. Tritt nun im Bereich des 3-Phasen-Netzes 1 ein einphasiger unsymmetrischerSpectral amplitude of A 0 is present. Now occurs in the area of the 3-phase network 1 a single-phase unbalanced
Isolationsfehler auf, das heißt eine Verschlechterung des Isolationswiderstandes auf einer der drei Phasen U, V oder W, so ergibt sich ein veränderter zeitlicher Verlauf der Messspannung UM (vgl. Figur 6) und auch eine veränderte Spektralverteilung (vgl. Figur 7). Insbesondere tritt bei der (1 -fachen) elektrischen Insulation failure, that is to say a deterioration of the insulation resistance on one of the three phases U, V or W, results in a changed temporal course of the measuring voltage U M (see FIG. 6) and also an altered spectral distribution (see FIG. In particular occurs in the (1-fold) electrical
Winkelgeschwindigkeit ωβι nun ein Signalanteil mit einer Spektralamplitude von A-i auf, welche im fehlerfreien Fall nicht auftrat oder zumindest in einem Angular velocity ω β ι now a signal component with a spectral amplitude of Ai, which did not occur in error-free case or at least in one
Grundrauschen unterging. Vergleicht man folglich die Spektralamplitude A-i mit der als Referenzwert dienenden entsprechenden Spektralamplitude im fehlerfreien Fall, in diesem Fall also einer Spektralamplitude von 0, so kann im Falle einer Background noise went down. If one thus compares the spectral amplitude A-i with the corresponding spectral amplitude serving as the reference value in the error-free case, in this case a spectral amplitude of 0, then in the case of
Abweichung ein unsymmetrischer Isolationsfehler zuverlässig detektiert werden. Die betragsmäßige Amplitudenänderung, das heißt in diesem Fall also der Deviation an unbalanced isolation error can be reliably detected. The magnitude amplitude change, that is in this case the so
Amplitudenwert A-i selbst, ist dabei ein Maß für die Verschlechterung des Amplitude value A-i itself, is a measure of the deterioration of the
Isolationswiderstandes. Dabei, wie auch bei den noch folgenden Detektionen von Isolationsfehlern, kann selbstverständlich auch ein Mindestwert für die Abweichung vorgegeben werden, welcher überschritten sein muss, bevor ein Isolationsfehler detektiert wird. Insulation resistance. In this case, as with the subsequent detection of insulation faults, it is of course also possible to specify a minimum value for the deviation which must be exceeded before an insulation fault is detected.
In den Figuren 8 und 9 sind der zeitliche Verlauf der Messspannung UM bzw. die sich daraus ergebende Spektralverteilung bei Auftreten eines symmetrischen Isolationsfehlers im 3-Phasen-Netz 1 dargestellt. Dabei wirkt sich die FIGS. 8 and 9 show the time profile of the measuring voltage U M or the resulting spectral distribution when a symmetrical insulation fault occurs in the 3-phase network 1. This affects the
Verschlechterung des Isolationswiderstandes auf alle drei Phasen in analoger Weise aus. Aus Figur 8 erkennt man, dass sich ein derartiger Isolationsfehler dadurch bemerkbar macht, dass sich die Spektralamplitude bei der 3-fachen elektrischen Winkelgeschwindigkeit 3 · ωβι von einem Wert A0 auf einen Wert A3 verringert hat. Der betragsmäßige Abfall ist dabei wiederum ein Maß für die Deterioration of the insulation resistance on all three phases in an analogous manner. It can be seen from FIG. 8 that such an insulation fault is manifested by the fact that the spectral amplitude has been reduced from a value A 0 to a value A 3 at 3 times the electrical angular velocity 3 · ω β 1 . The amount of waste is again a measure of the
Verschlechterung des Isolationswiderstandes. Durch Vergleich der Deterioration of the insulation resistance. By comparing the
Spektralamplitude der 3-fachen elektrischen Winkelgeschwindigkeit 3 · ωβι mit der als Referenzwert dienenden entsprechenden Spektralamplitude im fehlerfreien Fall, in diesem Fall also A0, kann somit auch ein symmetrischer Isolationsfehler sicher detektiert werden. Ein ähnlicher Effekt zeigt sich auch bei Auftreten eines symmetrischen Spectral amplitude of 3 times the electrical angular velocity 3 · ω β ι with the corresponding spectral amplitude serving as a reference value in the error-free case, in this case A 0 , thus a symmetrical insulation error can be detected reliably. A similar effect is also evident when symmetric
Isolationsfehlers im Gleichspannungszwischenkreis 6. Auch dabei ergibt sich eine Veränderung der Spektralverteilung im Bereich der 3-fachen elektrischen Insulation error in the DC intermediate circuit 6. Here too, there is a change in the spectral distribution in the range of 3-fold electrical
Winkelgeschwindigkeit 3 · ωβι, allerdings in Form einer Erhöhung des Angular velocity 3 · ω β ι, but in the form of an increase in the
Amplitudenwertes auf einen höheren Wert als im Normalbetrieb, als höher als A0. In diesem Fall ist der betragsmäßige Anstieg ein Maß für die Verschlechterung des Isolationswiderstandes. Amplitude value to a higher value than in normal operation, as higher than A 0 . In this case, the increase in magnitude is a measure of the deterioration of the insulation resistance.
Für die Anwendbarkeit der Erfindung ist es lediglich entscheidend, die For the applicability of the invention, it is only crucial that
Spektralamplituden bei der 1 -fachen und 3-fachen, oder im Fall eines n-Phasen- Netzes der n-fachen elektrischen Frequenz oder auch Winkelgeschwindigkeit zu bestimmen. Insofern können anstelle einer Frequenztransformation auch Spectral amplitudes at the 1-fold and 3-fold, or in the case of an n-phase network of n-fold electrical frequency or angular velocity to determine. In that sense, instead of a frequency transformation, too
Bandpassfilterungen mit entsprechenden Mittelfrequenzen bei ωβι und 3 · ωβι (n · oüei) eingesetzt werden und die benötigten Amplitudenwerte anschließend aus den gefilterten Summenspannung berechnet werden. Bandpassfilterungen with corresponding center frequencies at ω β ι and 3 · ω β ι (n · oüei) are used and the required amplitude values are then calculated from the filtered sum voltage.
Alternativ zur Messspannung UM selbst kann mit Hilfe einer nicht gesondert dargestellten Berechnungseinheit auch eine Hilfsspannung UH berechnet werden, welche dann die Spannungsschwankung der Versorgungsspannungspotentiale T+, T- des Gleichspannungszwischenkreises 6 gegen das Bezugspotenzial As an alternative to the measurement voltage U M itself, an auxiliary voltage U H can also be calculated with the aid of a calculation unit not shown separately, which then determines the voltage fluctuation of the supply voltage potentials T +, T- of the DC voltage intermediate circuit 6 against the reference potential
repräsentiert. Dabei gilt:represents. Where:
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0001
Die Berechnungseinheit kann dabei in das Steuergerät 9 integriert sein oder alternativ auch als eigenständige Einheit realisiert sein. The calculation unit can be integrated in the control unit 9 or, alternatively, be implemented as an independent unit.
Soll der Isolationswiderstand in dem ungeerdeten elektrischen Netz auf Basis der Hilfsspannung UH überwacht werden, so kann dazu ein zu dem oben beschriebenen nahezu analoges Auswerteverfahren genutzt werden. Zu beachten ist lediglich, dass sich bei Auswertung der Hilfsspannung UH ein symmetrischer Isolationsfehler im 3-Phasen-Netz 1 durch eine Verringerung der Spektralamplitude bei der dreifachen Winkelgeschwindigkeit und ein symmetrischer Isolationsfehler im Gleichspannungszwischenkreis 6 durch eine Erhöhung der Spektralamplitude bei der dreifachen Winkelgeschwindigkeit zeigt. Insofern sind also die Auswirkungen gerade umgekehrt als bei der unmittelbaren Auswertung der Messspannung UM- If the insulation resistance in the ungrounded electrical network is to be monitored on the basis of the auxiliary voltage U H , an almost analogous evaluation method described above can be used for this purpose. It should only be noted that when the auxiliary voltage U H is evaluated, a symmetrical insulation fault in the 3-phase network 1 is shown by a reduction in the spectral amplitude at three times the angular velocity and a symmetrical insulation fault in the DC intermediate circuit 6 by an increase in the spectral amplitude at three times the angular velocity. Insofar, therefore, the effects are just the opposite as in the immediate evaluation of the measurement voltage U M -

Claims

Ansprüche 1 . Schaltungsanordnung zur Bestimmung einer Spannungsschwankung von Leiterpotentialen in einem ungeerdeten elektrischen Netz, wobei das Netz umfasst  Claims 1. Circuit arrangement for determining a voltage fluctuation of conductor potentials in an ungrounded electrical network, wherein the network comprises
- einen Gleichspannungszwischenkreis (6),  a DC voltage intermediate circuit (6),
- ein n-Phasen-Netz (1 ) mit einem n-phasigen elektrischen  - An n-phase network (1) with an n-phase electrical
Verbraucher (2), mit n > 3, und  Consumers (2), with n> 3, and
- mindestens einen an den Gleichspannungszwischenkreis (6) angeschlossenen Wechselrichter (3) zur Steuerung des elektrischen Verbrauchers (2)  - At least one of the DC voltage intermediate circuit (6) connected to the inverter (3) for controlling the electrical load (2)
gekennzeichnet durch  marked by
- einen Sternpunkt (P1 ), an welchem die Phasen (U, V, W) des n- a star point (P1) at which the phases (U, V, W) of the n-
Phasen-Netzes (1 ) über Impedanzen (Z-\ , Z2, Z3) zusammengeführt sind, und Phase network (1) via impedances (Z- \ , Z 2 , Z 3 ) are merged, and
- eine Messeinrichtung (19) zum Messen einer, eine  - A measuring device (19) for measuring a, a
Messspannung (UM) am Sternpunkt (P1 ) gegenüber einem Bezugspotential charakterisierenden Größe, wobei die Measuring voltage (U M ) at the neutral point (P1) with respect to a reference potential characterizing size, wherein the
Messspannung (UM) die Spannungsschwankung von Measuring voltage (U M ) the voltage fluctuation of
Versorgungsspannungspotentiale (Τ+, T-) des Gleichspannungszwischenkreises (6) gegen das Bezugspotenzial repräsentiert.  Supply voltage potentials (Τ +, T-) of the DC intermediate circuit (6) represents the reference potential.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 , wobei die 2. Circuit arrangement according to claim 1, wherein the
Schaltungsanordnung zusätzlich eine Berechnungseinheit aufweist, welche durch Differenzbildung zwischen einer Sternpunktspannung, welche sich an dem Sternpunkt (P1 ) gegenüber einer halben Zwischenkreisspannung (UZK) ergibt, und der Messspannung (UM) eineCircuit arrangement additionally comprises a calculation unit, which by subtraction between a neutral point voltage, which results at the neutral point (P1) against half a DC link voltage (U Z K), and the measuring voltage (U M ) a
Hilfsspannung (UH) bestimmt, wobei die Hilfsspannung (UH) die Spannungsschwankung der Versorgungsspannungspotentiale (Τ+, T-) des Gleichspannungszwischenkreises (6) gegen ein Bezugspotenzial repräsentiert. Auxiliary voltage (U H ) determines, wherein the auxiliary voltage (U H ) represents the voltage fluctuation of the supply voltage potentials (Τ +, T-) of the DC intermediate circuit (6) against a reference potential.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der 3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, wherein the
Messbereich der Messeinrichtung (19) an eine maximale Amplitude der Messspannung (UM) angepasst ist. Measuring range of the measuring device (19) is adapted to a maximum amplitude of the measuring voltage (UM).
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