WO2014086783A2 - Method for preventing excess current in a power electronics device and power electronics device - Google Patents

Method for preventing excess current in a power electronics device and power electronics device Download PDF

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WO2014086783A2
WO2014086783A2 PCT/EP2013/075396 EP2013075396W WO2014086783A2 WO 2014086783 A2 WO2014086783 A2 WO 2014086783A2 EP 2013075396 W EP2013075396 W EP 2013075396W WO 2014086783 A2 WO2014086783 A2 WO 2014086783A2
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signal processing
criterion
current
input variable
electronic device
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PCT/EP2013/075396
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Peter Schade
Bjoern Ellermeyer
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Sma Solar Technology Ag
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    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

Definitions

  • the present invention relates to a method for avoiding overcurrents in a power electronic device. Furthermore, the invention relates to a power electronic device with a device for preventing overcurrents.
  • Power electronic devices are often used to convert electrical energy, in particular between two current forms, that is, from alternating current to direct current, from direct current to alternating current, or from an alternating current with a certain frequency to an alternating current having a different frequency.
  • currents flow in so-called crustrompfaden the power electronic device, the strength of which often by controlling components of the power electronic device, such as
  • Power semiconductors is set so as to control a power provided by the power electronic device at the output thereof or a power transmitted by the power electronic device.
  • power electronic devices To generate manipulated variables for setting the currents in the power current paths, power electronic devices usually have a signal processing in which control algorithms are implemented in many cases.
  • operating states can occur which lead via the manipulated variables at the output of the signal processing to such high currents in the power current paths that the components contained therein are excessively stressed and thereby, in particular during prolonged exposure to such currents, destroyed.
  • Such currents exceeding a permissible level are referred to as overcurrents, the occurrence of which in power electronic devices must be avoided.
  • JP2012125092A proposes to increase the threshold value for detecting overcurrents for lower DC input voltages of the inverter according to a predetermined characteristic using the prior art method for an inverter as described above.
  • the threshold value is exceeded, the current flow is interrupted by switching off the control signals for the power semiconductors (IGBTs).
  • IGBTs power semiconductors
  • the document US 2012/0212871 A1 discloses an overcurrent detection circuit for a battery.
  • the battery is part of a "Battery Pack", which includes a control unit, is set by the dependent on a voltage value of the battery, a current flow direction at terminals of the "Battery Pack” either for charging or discharging the battery.
  • Parallel to the control unit a circuit for overcurrent protection in the battery is provided, which instead of a conventional measurement of the
  • US Pat. No. 7,324,341 B2 describes a network-feeding inverter with a DC / DC converter for current shaping and a subsequent pole reverser.
  • this inverter also provides measures to protect against excessive currents.
  • overcurrents are also only recognized if they have already occurred.
  • Embodiments of the invention are used in a power electronic device which has signal processing for generating a manipulated variable for the strength of a current occurring in the power electronic device, wherein an effect of changing an input of the signal processing to the current delays by a first period of time entry.
  • the signal processing may be both an analog and a digital signal processing, as well as a mixed analog and digital signal processing, which then outputs a control variable for the power directly to, for example, a power semiconductor.
  • Any existing driver circuits or a signal processing for generating, for example, a pulse width modulation (PWM) to provide the current are thus to be regarded as components of the signal processing.
  • PWM pulse width modulation
  • the adjustment of the strength of the current in a power current path itself can be analog or digital.
  • a current value in the power current path of the power electronic device is not evaluated for the presence of an overcurrent, but the input variable of the signal processing is evaluated with regard to the fulfillment of a criterion based on which the risk of an overcurrent occurs is recognizable.
  • intervention in the operational management of the power electronic device is then made in such a way that the occurrence of overcurrents in the power electronic device is avoided.
  • the intervention in the operational management of the power electronic device to prevent the occurrence of overcurrents can mean, for example, that a current flow in the power current path is interrupted directly, for example, by a current path arranged in the relay, a power semiconductor or a fuse element.
  • the intervention may also mean, for example, that the manipulated variable for setting the current, d. H.
  • a drive signal for a power semiconductor is suppressed or that is intervened, for example, by the operation management in the signal processing, that no more manipulated variables are generated or only those that one
  • the duration of the intervention in the operational management which is a component of the second time period, is always the time duration from the beginning of the intervention to the effect on the current in the power current path in the form of a shutdown or reduction of the stream. Accordingly, depending on the nature of the intervention, durations may be included as a component in the second time period, which also constitute a component of the first time duration.
  • the criterion may include a change in the input of the signal processing within a predetermined first time interval by more than a predetermined value.
  • a criterion can be used as an input variable if a continuous voltage characteristic is present
  • Detect voltage dip which may have an overcurrent in the power electronic device depending on the nature of the signal processing.
  • the first time interval in which this change occurs may be the length of the sampling interval in which the
  • a first time interval of 62.5 ⁇ 8 or multiples thereof may be detected.
  • the criterion by means of which the danger of an occurrence of overcurrents can be recognized can, in a further embodiment, be a change in the input quantity of the
  • a value of zero also includes a value close to zero, which, for example, only due to
  • Implementation of the criterion can be ensured, for example, by ensuring that all values smaller than, for example, 1% of a maximum possible value of the
  • Signal processing input quantity or 1% of a last occurring value of the signal processing input value to be treated as a value of zero. Even with the present criterion can be, for example, in the presence of a steady
  • Voltage curve as an input variable to detect a voltage dip may cause an overcurrent in the power electronic device.
  • a criterion by which the risk of an overflow phenomenon is recognizable the presence of a value of the signal processing input value of zero for a longer period of time than a predetermined second time interval, again including a value close to zero in accordance with the previously explained explanations.
  • Even with this criterion can be, for example, in the presence of a continuous voltage waveform as input a voltage dip detect, which can have an overcurrent in the power electronic device depending on the nature of the signal processing.
  • the choice of the size of the second time interval may correspond to the length of the sampling interval or multiples thereof, i.e. at a sampling frequency of 16 kHz, for example a second time interval of 62.5 ⁇ 8 or multiples thereof.
  • the criterion by means of which the danger of occurrence of overcurrents can be recognized may comprise exceeding a predetermined threshold value by the value of the input variable of the signal processing. With such a criterion, many situations can be detected which, depending on the input quantity and the type of signal processing, can result in an overcurrent in the power electronic device.
  • the criterion by means of which the risk of an occurrence of overcurrents can be detected may include the undershooting of a predetermined threshold value by the value of the input variable of the signal processing. Depending on the input quantity and the type of signal processing, this criterion can be used to detect other situations that may result in an overcurrent in the power electronic device.
  • the evaluation of this input with respect to the criterion and the intervention in the operation in the method according to the invention are carried out within the second period shorter than the first period to the effect of changing an input of the signal processing delayed on the stream, the evaluation of the
  • Input variable in terms of the criterion preferably include a processor-assisted processing of a program flow, especially if the signal processing, as is often the case in power electronic devices, is done by a processor-assisted processing of a program flow.
  • An evaluation of the input variable in terms of the criterion by means of dedicated, possibly also slow hardware is just as possible.
  • Power electronic device the power in an AC network.
  • network-feeding inverters or converters which are often decentralized
  • a current control often uses a voltage as input
  • a further preferred embodiment of the method according to the invention therefore comprises the case in which the input variable of the signal processing is a voltage of a
  • An inventive power electronic device comprises a device for
  • Netzeinspeis- inverting inverter which energy from a DC or DC voltage source, for example, from a photovoltaic generator, in AC converts it into a public or private electrical grid.
  • FIG. 1 shows a power electronic device with a device for carrying out a method according to the invention
  • FIG. 2 shows the sequence of a method according to the invention in a time comparison to a signal processing process of a power electronic device
  • FIG. 3 shows an exemplary evaluation of an input variable with regard to a
  • Criteria by which the danger of an overcurrent occurrence can be identified using the example of a voltage of an alternating current network
  • a power electronic device 1 with a device (OP) 2 for carrying out a method according to the invention is shown schematically. It is in the power electronic device 1 shown here to an inverter 3 with a
  • Inverter 4 which converts energy from a DC or DC voltage source 5 into an alternating current and feeds it into a public or private electrical supply network 7.
  • the inverter device 4 itself may consist of one or more stages, for example of an inverter bridge and possibly additionally one or more converter stages, for example DC / DC converter stages. It can also contain current or voltage intermediate circuits.
  • the inverter 3 of Fig. 1 feeds the
  • a power electronic device 1 can also be a polyphase, for example be three-phase in a supply grid feeding inverter.
  • the energy from a photovoltaic generator 6 is provided.
  • the Gleichstromz. DC voltage source 5 can also be other energy suppliers, such
  • the DC or DC voltage source 5 may just as well be a current or voltage intermediate circuit, the further converter stages are connected upstream.
  • the power electronic device 1 has a signal processing (SP) 8, which processes in the present example measured with a voltage measuring device 9 value of the AC mains voltage as input and a manipulated variable for the strength of one in the power electronic device 1, in this case in a power current path within the Inverter 4, occurring current generated.
  • SP signal processing
  • the electronic power device 1 has an operational management (OC) 10, which controls the operation of the power electronic device 1 and for this purpose transmits values and commands to the inverter 4 and the signal processor 8.
  • OC operational management
  • Inverter 4 and the signal processing 8 may be provided by the operation management 10.
  • the device 2 for carrying out the method according to the invention evaluates the
  • Voltage measuring device 9 measured value of the mains AC voltage of
  • Supply network 7 in terms of meeting a criterion by which the risk of occurrence of overcurrents can be seen. If the criterion is fulfilled, an intervention in the operational management will cause the occurrence of overcurrents in the
  • the operational management transmits values or commands to the inverter 4 and / or the signal processor 8, which cause a shutdown or reduction of the current in the power current path before a dangerous overcurrent occurs.
  • additional transmission of values and commands to the device 2 for carrying out the method according to the invention by the operational management 10 and / or read-in of values and operating states from the device 2 for carrying out the method according to the invention can be provided by the operational management 10.
  • the signal processing 8, the operation management 10 and the device 2 for carrying out the method according to the invention can be realized both analog and digital, as well as mixed analog and digital.
  • Method can be spatially or functionally separated. However, they may as well be realized in whole or in part both spatially and functionally in a common unit. That is, for example, the operations management 10, in particular, if it comprises only a few actions, be integrated into the signal processing 8. Furthermore, the signal processing 8, the operational management 10 and the device 2 for carrying out the method according to the invention can be arranged completely or partially spatially or, in particular, when implemented by hardware, also functionally in the inverter device 4. A separate arrangement in individual separate functional blocks, as in FIG. 1, serves only for a better overview and a better understanding of the function of the invention.
  • FIG. 2 shows the sequence of a method according to the invention in a time comparison to a signal processing process of a power electronic device.
  • the numbering of the steps shown in the flowchart is carried out below in the order of the first appearance in the description and does not specify an order for the execution of the steps due to the existing returns and the parallel execution of individual steps the signal processing in a first step 13 a
  • a value of the input variable 12 is first detected in a third step 16.
  • the input variable is evaluated with regard to the fulfillment of a criterion by means of which the danger of an occurrence of overcurrents can be detected. If the criterion is not satisfied, then after a return to the third step 16, the next value of the
  • a fifth step 18 an intervention is made in the operational management of the power electronic device which avoids the occurrence of overcurrents in the power electronic device, and then after a return to the third step 16 the detection of a next value of the input variable 12 performed.
  • the avoidance of overflow through the Operation management 18 takes place, as indicated in Fig. 2 by the dashed arrows, optionally by influencing the signal processing in the first step 13, by influencing the adjustment of the current by means of the manipulated variable in the second step 14 or by a direct influence of the current 15, or by combinations thereof.
  • the second time duration t 2 is set, for example, by an appropriate selection of components for the signal processing 8, the operation management 10 and the device 2 for performing the method according to the invention, and when processing a program flow on a processor by a corresponding structuring of the program flow in that it is shorter than the first time t-1. It is also possible that the processing of the
  • the method according to the invention with another, for example higher, sampling or clock rate takes place as the signal processing.
  • FIG. 3 illustrates an exemplary evaluation of an input variable of a signal processing of a power electronic device with regard to a criterion by means of which the danger of an occurrence of overcurrents can be detected.
  • a voltage U A c of an AC network is shown, which, for example, the AC line voltage measured by the voltage measuring device 9
  • Supply network 7 may be from Fig. 1.
  • the values the input quantity as samples 21 of the voltage of the AC mains, with power electronics devices a sampling in the kHz range is common, for example, a sampling at a frequency of 8 kHz, 16 kHz or 48 kHz.
  • a sampling interval At then has a size of 125 ⁇ 8, 62.5 ⁇ 8 or 20.8 MS.
  • a voltage dip occurs at the time t E.
  • Such a breakdown of the voltage can, for example, in netzeinspeisenden
  • a criterion for Detection of such a voltage drop serves here as the difference AU between a sample 22 before the voltage dip and a next sample 23 after the voltage dip, ie over a predetermined time interval, which here corresponds to the length of the sampling interval At, is greater than a predetermined value U diff .
  • U diff a predetermined value for U Diff is made depending on the application, in particular depending on the characteristics of the input variable and the signal processing. In the present case of a mains coupling voltage of 325 V, a value for U diff of 10 V to 100 V, for example 20 V at a sampling interval of 20.8 ⁇ , 40 V at a
  • next sample value 23 has a value of zero after the voltage dip and that after this next sample value 23 after the voltage dip further samples 24 follow, which have a value of zero.
  • a maximum length of the second time interval is determined by the fact that according to the illustration in Fig. 2 in a method according to the invention, the second time period t 2 shorter than the first time t- ⁇ must be measured.
  • the further criteria can be used both individually and in combination, as well as in combination with the aforementioned criterion, in which the change AU is evaluated over a predetermined time interval ⁇ t to the exceeding of a predetermined value U D i ff Criteria then each sub-criteria of the criterion, by means of which the risk of occurrence of overcurrents can be seen represent.
  • threshold values + THR and -THR to be optionally used are shown in FIG. 3.
  • Exceeding the threshold value + THR by the sample value 22 before the voltage dip, or correspondingly below the threshold value -THR by a corresponding sample value before the voltage dip, may for example preferably be combined with the criterion in which the change AU is greater than or equal to
  • U D i ff is used to prevent a shutdown of the power electronic device in cases where the current threatens to assume no critical values despite a voltage drop in the voltage of an AC network.
  • An interpretation of the threshold + THR, or according to -THR takes place depending on the application.
  • values in the range of 90% to 10% of the net dome voltage, in the present case a mains dome voltage of 325 V, ie values of 292.5 V to 32.5 V, for example 162.5 V are meaningful.
  • Voltage dips which are not shown in the present example in Fig. 3.
  • a voltage may break to a non-zero value and maintain it for a longer period of time than a predetermined third time interval.
  • the voltage may collapse to a nonzero value and then continue to sinusoidally with reduced line cup voltage. Even with such voltage dips exists depending on the type of

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Abstract

To prevent excess current in a power electronics device (1), which has a signal processing unit (8) for generating a variable for the strength of a current (15) occurring in the power electronics device (1), wherein a change to an input variable (12) of the signal processing unit (8) affects the current (15) in a manner so as to be delayed by a first time period, the input variable (12) of the signal processing unit (8) is evaluated for fulfilment of a criterion, on the basis of which the risk of excess current can be detected, and if the criterion is fulfilled, the operating control (10) of the power electronics device (1) is manipulated in such a manner that excess current is prevented in the power electronics device (1) before a critical current rise occurs, wherein the detection of the input variable (12), the evaluation of said input variable with regard to the criterion and manipulation of the operating control (10), including an effect of such manipulation on the current (15), is carried out within a second time period which is shorter than the first time period.

Description

Verfahren zur Vermeidung von Überströmen in einem leistungselektronischen Gerät und leistungselektronisches Gerät  Method for preventing overcurrents in a power electronic device and power electronic device
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung von Überströmen in einem leistungselektronischen Gerät. Weiterhin betrifft die Erfindung ein leistungselektronisches Gerät mit einer Einrichtung zur Vermeidung von Überströmen. The present invention relates to a method for avoiding overcurrents in a power electronic device. Furthermore, the invention relates to a power electronic device with a device for preventing overcurrents.
Leistungselektronische Geräte dienen häufig der Umformung von elektrischer Energie, insbesondere zwischen zwei Stromformen, das heißt, von Wechselstrom in Gleichstrom, von Gleichstrom in Wechselstrom, oder von einem Wechselstrom mit einer bestimmten Frequenz in einen Wechselstrom mit einer anderen Frequenz. Dazu fließen Ströme in sogenannten Leistungsstrompfaden des leistungselektronischen Gerätes, deren Stärke häufig durch eine Ansteuerung von Bauteilen des leistungselektronischen Geräts, beispielsweise von Power electronic devices are often used to convert electrical energy, in particular between two current forms, that is, from alternating current to direct current, from direct current to alternating current, or from an alternating current with a certain frequency to an alternating current having a different frequency. For this purpose, currents flow in so-called Leistungsstrompfaden the power electronic device, the strength of which often by controlling components of the power electronic device, such as
Leistungshalbleitern, eingestellt wird, um so eine von dem leistungselektronischen Gerät an dessen Ausgang bereitgestellte Leistung bzw. eine durch das leistungselektronische Gerät übertragene Leistung zu steuern. Power semiconductors, is set so as to control a power provided by the power electronic device at the output thereof or a power transmitted by the power electronic device.
Zur Erzeugung von Stellgrößen zur Einstellung der Ströme in den Leistungsstrompfaden weisen leistungselektronische Geräte üblicherweise eine Signalverarbeitung auf, bei der in vielen Fällen regelungstechnische Algorithmen implementiert sind. Insbesondere bei Regelungen können dabei Betriebszustände auftreten, die über die Stellgrößen am Ausgang der Signalverarbeitung zu derart hohen Strömen in den Leistungsstrompfaden führen, dass die darin enthaltenen Bauteile übermäßig stark belastet und dadurch, insbesondere bei länger dauernder Belastung mit solchen Strömen, zerstört werden. Solche, über ein erlaubtes Maß hinausgehende Ströme werden als Überströme bezeichnet, deren Auftreten in leistungselektronischen Geräten vermieden werden muss. To generate manipulated variables for setting the currents in the power current paths, power electronic devices usually have a signal processing in which control algorithms are implemented in many cases. In particular, in the case of regulations, operating states can occur which lead via the manipulated variables at the output of the signal processing to such high currents in the power current paths that the components contained therein are excessively stressed and thereby, in particular during prolonged exposure to such currents, destroyed. Such currents exceeding a permissible level are referred to as overcurrents, the occurrence of which in power electronic devices must be avoided.
Zur Vermeidung von Überströmen in leistungselektronischen Geräten ist es daher üblich, in solchen Strompfaden, in denen Überströme auftreten können, Strommesseinrichtungen anzuordnen und die hiermit gemessenen Ströme mit einen Schwellwert zu vergleichen, der als Stromgrenzwert für einen unkritischen Betriebszustand gilt, und dann bei Überschreiten des Schwellwertes durch den gemessenen Strom Maßnahmen auszuführen, die zu einer Unterbrechung des Stromflusses in dem Strompfad führen. Da bei dem zuvor beschriebenen Vorgehen nach dem Stand der Technik der Strom beim Überschreiten des Schwellwerts häufig bereits einen kritischen Wert angenommen hat, ist eine schnelle, meistens dedizierte Hardware zum Erkennen des Überstroms und zur Einleitung der Unterbrechungsmaßnahmen erforderlich, um eine Zerstörung von Bauteilen zu verhindern. Eine preisgünstige Realisierung unter Verwendung von in To avoid overcurrents in power electronic devices, it is therefore customary to arrange current measuring devices in such current paths in which overcurrents may occur and to compare the currents measured thereby with a threshold value, which is the current limit for an uncritical operating state, and then when the threshold value is exceeded to carry out by the measured current measures that lead to an interruption of the current flow in the current path. In the prior art approach described above, since the current has often already exceeded a critical value when it exceeds the threshold, fast, mostly dedicated, hardware for detecting the overcurrent and initiating the interception measures is required to prevent components from being destroyed , An inexpensive realization using in
leistungselektronischen Geräten zu Zwecken der Betriebsführung oder Signalverarbeitung ohnehin vorhandenen Prozessoren ist regelmäßig nicht möglich. Zumindest erfordert sie eine entsprechend niedrige Auslegung des Schwellwerts, um bei gegebenenfalls ansteigendem Überstrom diesen schnell genug zu erkennen und den Stromfluss unterbrechen zu können. Eine niedrige Auslegung des Schwellwertes kann jedoch dazu führen, dass bereits ein eigentlich unkritischer Strom, der nur unwesentlich über den niedrig ausgelegten Schwellwert ansteigt, fälschlich als gefährlicher Überstrom erkannt wird und eine unnötige Unterbrechung des Stromflusses in dem Strompfad verursacht, die dann üblicherweise mit einem zumindest zeitweisen Ausfall des leistungselektronischen Gerätes verbunden ist. Power electronic devices for purposes of operation or signal processing anyway existing processors is not regularly possible. At least it requires a correspondingly low interpretation of the threshold in order to detect this quickly enough in case of increasing overcurrent and to be able to interrupt the flow of current. However, a low interpretation of the threshold value can lead to an already uncritical current, which rises only insignificantly above the low threshold, erroneously recognized as dangerous overcurrent and causes an unnecessary interruption of the current flow in the current path, which then usually with a least Temporary failure of the power electronic device is connected.
Problematisch beim Festlegen eines geeigneten Schwellwerts bei dem beschriebenen Vorgehen nach dem Stand der Technik ist insbesondere, dass eine in den A problem in setting a suitable threshold in the described procedure according to the prior art is in particular that one in the
Leistungsstrompfaden auftretende Stromanstiegsgeschwindigkeit nicht unbedingt von vorneherein bekannt ist und gegebenenfalls variieren kann, insbesondere wenn eine Regelung in der Signalverarbeitung enthalten ist. Diese vorhandene Unkenntnis über die Stromanstiegsgeschwindigkeit erfordert selbst bei Verwendung schneller, dedizierter Hardware eine entsprechend niedrige Auslegung des Schwellwerts, um eine sichere Vermeidung von Überströmen zu gewährleisten, was aber, wie beschrieben, eine irrtümliche Erkennung von Überströmen zur Folge haben kann. Leistungsstrompfaden occurring current rate of increase is not necessarily known from the outset and may possibly vary, especially if a control is included in the signal processing. This existing ignorance of the rate of current rise, even with the use of fast, dedicated hardware, requires a correspondingly low threshold design to safely avoid overcurrents, which, as described, may result in erroneous overcurrent detection.
Zur Vermeidung einer irrtümlichen Erkennung von Überströmen wird in der Druckschrift JP2012125092A vorgeschlagen, bei Anwendung des wie zuvor beschriebenen Verfahrens nach dem Stand der Technik für einen Wechselrichter den Schwellwert zur Erkennung von Überströmen für niedrigere DC Eingangsspannungen des Wechselrichters gemäß einer vorgegebenen Kennlinie zu erhöhen. Beim Überschreiten des Schwellwerts wird dann der Stromfluss durch Abschalten der Steuersignale für die Leistungshalbleiter (IGBTs) unterbrochen. Durch die in der Druckschrift JP2012125092A beschriebene Anpassung des Schwellwerts werden die zuvor beschrieben Probleme zwar reduziert, jedoch nicht gelöst. Nach wie vor muss bei Verwendung von Prozessoren oder langsamer Hardware sowie aufgrund der nicht unbedingt bekannten Stromanstiegsgeschwindigkeit der Schwellwert aus Sicherheitsgründen entsprechend niedrig gewählt werden, so dass eine irrtümliche In order to avoid erroneous overcurrent detection, JP2012125092A proposes to increase the threshold value for detecting overcurrents for lower DC input voltages of the inverter according to a predetermined characteristic using the prior art method for an inverter as described above. When the threshold value is exceeded, the current flow is interrupted by switching off the control signals for the power semiconductors (IGBTs). Although the adjustment of the threshold value described in the publication JP2012125092A reduces the problems described above, it does not solve them. When using processors or slow hardware as well as due to the not necessarily known current slew rate still has the threshold off Safety reasons are chosen to be correspondingly low, so that an erroneous
Erkennung von Überströmen nicht ausgeschlossen werden kann. Detection of overcurrents can not be excluded.
In der Druckschrift US 2012/0212871 A1 ist eine Überstromerkennungsschaltung für eine Batterie offenbart. Die Batterie ist dabei Bestandteil eines„Battery Packs", welches eine Steuereinheit umfasst, durch die abhängig von einem Spannungswert der Batterie eine Stromflussrichtung an Anschlüssen des„Battery Packs" entweder zum Laden oder Entladen der Batterie eingestellt wird. Parallel zu der Steuereinheit ist eine Schaltung zum Schutz vor Überströmen in der Batterie vorgesehen, die anstelle einer üblichen Messung des The document US 2012/0212871 A1 discloses an overcurrent detection circuit for a battery. The battery is part of a "Battery Pack", which includes a control unit, is set by the dependent on a voltage value of the battery, a current flow direction at terminals of the "Battery Pack" either for charging or discharging the battery. Parallel to the control unit, a circuit for overcurrent protection in the battery is provided, which instead of a conventional measurement of the
Stromflusses in die Batterie deren aktuellen Spannungswert mit einem zeitlich verzögerten Spannungswert der Batterie vergleicht und bei Überschreiten eines vorgegebenen Current flow into the battery compares their current voltage value with a time-delayed voltage value of the battery and when exceeding a predetermined
Schwellwerts durch die Differenz dieser zu unterschiedlichen Zeiten vorliegenden Threshold present by the difference of these at different times
Spannungswerte der Batterie derart in die Steuereinheit eingreift, dass der Stromfluss in der Batterie unterbrochen wird. Beschreibungsgemäß erkennt die Schaltung zum Schutz vor Überströmen in der Druckschrift US 2012/0212871 A1 die Überströme in der Batterie jedoch auch erst dann, wenn bereits ein Überstrom fließt bzw. geflossen ist. Voltage values of the battery engages in the control unit such that the flow of current in the battery is interrupted. According to the description recognizes the circuit for overcurrent protection in the document US 2012/0212871 A1, the overcurrents in the battery, however, only when an overcurrent already flows or has flowed.
In der Druckschrift US 7324361 B2 ist ein netzeinspeisender Wechselrichter mit einem DC/DC-Wandler zur Stromformung und einem nachgeschalteten Polwender beschrieben. Bei diesem Wechselrichter sind neben Maßnahmen zum Schutz vor zu hohen oder zu niedrigen Spannungen sowie zu hohen Temperaturen auch Maßnahmen zum Schutz vor zu hohen Strömen vorgesehen. Überströme werden aufgrund der Messung des Stroms am Ausgang des zur Stromformung dienenden DC/DC-Wandlers jedoch ebenfalls erst dann erkannt, wenn sie bereits aufgetreten sind. US Pat. No. 7,324,341 B2 describes a network-feeding inverter with a DC / DC converter for current shaping and a subsequent pole reverser. In addition to measures to protect against too high or too low voltages and too high temperatures, this inverter also provides measures to protect against excessive currents. However, due to the measurement of the current at the output of the DC / DC converter used for current shaping, overcurrents are also only recognized if they have already occurred.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Vermeidung von Überströmen in einem leistungselektronischen Gerät bereitzustellen, das bei seiner Auslegung keine Berücksichtigung eines nach seiner Erkennung potentiell weiter ansteigenden Stromes erfordert und das bevorzugt unter Verwendung eines Prozessors oder auch langsamer Hardware umgesetzt werden kann. It is therefore an object of the invention to provide a method for avoiding overcurrents in a power electronic device, which in its design does not require consideration of a potentially further increasing current after its detection and which can preferably be implemented using a processor or even slower hardware.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 bzw. durch ein leistungselektronisches Gerät zur Ausführung eines solchen Verfahrens gemäß Anspruch 1 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen weitere This object is achieved by a method having the features of the independent claim 1 or by a power electronic device for carrying out such a method according to claim 11. The dependent claims relate to others
Ausführungsformen der Erfindung. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Vermeidung von Überströmen findet Anwendung in einem leistungselektronischen Gerät, welches eine Signalverarbeitung zur Erzeugung einer Stellgröße für die Stärke eines in dem leistungselektronischen Gerät auftretenden Stroms aufweist, wobei eine Wirkung einer Änderung einer Eingangsgröße der Signalverarbeitung auf den Strom um eine erste Zeitdauer verzögert eintritt. Bei der Signalverarbeitung kann es sich dabei sowohl um eine analoge als auch um eine digitale Signalverarbeitung, sowie auch um eine gemischt analoge und digitale Signalverarbeitung handeln, die dann eine Stellgröße für den Strom direkt an beispielsweise einen Leistungshalbleiter ausgibt. Eventuell vorhandene Treiberschaltungen oder auch eine Signalverarbeitung zur Erzeugung beispielsweise einer Pulsweitenmodulation (PWM), um den Strom zu stellen, sind somit als Bestandteile der Signalverarbeitung anzusehen. Auch die Einstellung der Stärke des Stroms in einem Leistungsstrompfad selbst kann analog oder digital erfolgen. Embodiments of the invention. The method according to the invention for avoiding overcurrents is used in a power electronic device which has signal processing for generating a manipulated variable for the strength of a current occurring in the power electronic device, wherein an effect of changing an input of the signal processing to the current delays by a first period of time entry. In the signal processing may be both an analog and a digital signal processing, as well as a mixed analog and digital signal processing, which then outputs a control variable for the power directly to, for example, a power semiconductor. Any existing driver circuits or a signal processing for generating, for example, a pulse width modulation (PWM) to provide the current, are thus to be regarded as components of the signal processing. Also, the adjustment of the strength of the current in a power current path itself can be analog or digital.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nun nicht, wie bei bekannten Verfahren, ein Stromwert in dem Leistungsstrompfad des leistungselektronischen Geräts auf das Vorliegen eines Überstroms ausgewertet, sondern es wird die Eingangsgröße der Signalverarbeitung hinsichtlich der Erfüllung eines Kriteriums ausgewertet, anhand dessen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist. Bei Erfüllung des Kriteriums wird dann derart in die Betriebsführung des leistungselektronischen Geräts eingegriffen, dass das Auftreten von Überströmen in dem leistungselektronischen Gerät vermieden wird. Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Erfassung der Eingangsgröße, die Auswertung dieser Eingangsgröße hinsichtlich des Kriteriums und der Eingriff in die Betriebsführung In the method according to the invention, as in the case of known methods, a current value in the power current path of the power electronic device is not evaluated for the presence of an overcurrent, but the input variable of the signal processing is evaluated with regard to the fulfillment of a criterion based on which the risk of an overcurrent occurs is recognizable. Upon fulfillment of the criterion, intervention in the operational management of the power electronic device is then made in such a way that the occurrence of overcurrents in the power electronic device is avoided. Characterized in that in the inventive method, the detection of the input variable, the evaluation of this input variable in terms of the criterion and the intervention in the management
einschließlich einer Wirkung dieses Eingriffs auf den Strom innerhalb einer zweiten Zeitdauer ausgeführt wird, die kürzer ist als die erste Zeitdauer, um die eine Wirkung einer Änderung einer Eingangsgröße der Signalverarbeitung auf den Strom verzögert eintritt, können Überströme in Leistungsstrompfaden des leistungselektronischen Geräts vermieden werden, bevor es überhaupt zu einem kritischen Stromanstieg kommt. including an effect of this intervention on the current within a second period of time shorter than the first period of time by which an effect of changing an input of the signal processing on the current occurs delayed, overcurrents in power current paths of the power electronic device can be avoided before it even comes to a critical current increase.
Der Eingriff in die Betriebsführung des leistungselektronischen Geräts zur Vermeidung des Auftretens von Überströmen kann dabei beispielsweise bedeuten, dass ein Stromfluss in dem Leistungsstrom pfad direkt unterbrochen wird, beispielsweise durch ein im Strompfad angeordnetes Relais, einen Leistungshalbleiter oder ein Sicherungselement. Der Eingriff kann aber auch bedeuten, dass beispielsweise die Stellgröße zum Einstellen des Stroms, d. h. beispielsweise ein Ansteuersignal für einen Leistungshalbleiter, unterdrückt wird oder dass beispielsweise durch die Betriebsführung derart in die Signalverarbeitung eingegriffen wird, dass keine Stellgrößen mehr erzeugt werden oder nur noch solche, die einer The intervention in the operational management of the power electronic device to prevent the occurrence of overcurrents can mean, for example, that a current flow in the power current path is interrupted directly, for example, by a current path arranged in the relay, a power semiconductor or a fuse element. The intervention may also mean, for example, that the manipulated variable for setting the current, d. H. For example, a drive signal for a power semiconductor, is suppressed or that is intervened, for example, by the operation management in the signal processing, that no more manipulated variables are generated or only those that one
Ausbildung eines Überstroms entgegenwirken. Es kann auch beispielsweise die Signalverarbeitung vollständig abgeschaltet werden. Als Zeitdauer des Eingriffs in die Betriebsführung, die einen Bestandteil der zweiten Zeitdauer darstellt, ist dabei immer die Zeitdauer vom Beginn des Eingriffs bis zur Wirkung auf den Strom im Leistungsstrompfad in Form einer Abschaltung oder Reduktion des Stroms anzusehen. Demnach können, je nach Art des Eingriffs, Zeitdauern als Bestandteil in die zweite Zeitdauer eingehen, die auch einen Bestandteil der ersten Zeitdauer darstellen. Counteract the formation of an overcurrent. It can also be the example Signal processing completely shut down. The duration of the intervention in the operational management, which is a component of the second time period, is always the time duration from the beginning of the intervention to the effect on the current in the power current path in the form of a shutdown or reduction of the stream. Accordingly, depending on the nature of the intervention, durations may be included as a component in the second time period, which also constitute a component of the first time duration.
Im Hinblick auf das Kriterium, anhand dessen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist, ergeben sich je nach Art der Eingangsgröße der Signalverarbeitung und je nach Art der Signalverarbeitung unterschiedliche Ausführungsformen des With regard to the criterion by means of which the danger of occurrence of overcurrents can be recognized, depending on the type of input variable of the signal processing and depending on the type of signal processing, different embodiments of the invention result
erfindungsgemäßen Verfahrens. So kann beispielsweise das Kriterium eine Änderung der Eingangsgröße der Signalverarbeitung innerhalb eines vorgegebenen ersten Zeitintervalls um mehr als einen vorgegeben Wert umfassen. Beispielsweise lässt sich mit einem solchen Kriterium bei Vorliegen eines stetigen Spannungsverlaufs als Eingangsgröße ein inventive method. For example, the criterion may include a change in the input of the signal processing within a predetermined first time interval by more than a predetermined value. For example, such a criterion can be used as an input variable if a continuous voltage characteristic is present
Spannungseinbruch erkennen, der je nach Art der Signalverarbeitung einen Überstrom in dem leistungselektronischen Gerät zur Folge haben kann. Für in leistungselektronischen Geräten häufig vorliegende sinusförmige Netzspannungssignale mit einem Effektivwert der Spannung von 230 V kann dann beispielsweise ausgehend von der Netzkuppenspannug von 2 2307 = 3257 eine Spannungsänderung von mehr als 10 V bis mehr als 100 V, beispielsweise von mehr als 40 V, als Spannungseinbruch klassifiziert werden. Als erstes Zeitintervall, in dem diese Änderung auftritt, kann bei dem Kriterium beispielsweise im Fall einer digitalen Signalverarbeitung die Länge des Abtastintervalls, in dem die Detect voltage dip, which may have an overcurrent in the power electronic device depending on the nature of the signal processing. For sinusoidal mains voltage signals with an effective value of the voltage of 230 V which are frequently present in power electronic devices, a voltage change of more than 10 V to more than 100 V, for example of more than 40 V, can then be taken, for example, from the mains voltage voltage of 2 2307 = 3257 Voltage drop can be classified. For example, in the case of digital signal processing, the first time interval in which this change occurs may be the length of the sampling interval in which the
Spannungswerte erfasst werden, oder Vielfache davon gewählt werden, d.h., bei einer Abtastfrequenz von 16 kHz beispielsweise ein erstes Zeitintervall von 62,5μ8 oder Vielfache hiervon. For example, at a sampling frequency of 16 kHz, a first time interval of 62.5μ8 or multiples thereof may be detected.
Das Kriterium, anhand dessen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist, kann in einer weiteren Ausführungsform eine Änderung der Eingangsgröße der The criterion by means of which the danger of an occurrence of overcurrents can be recognized can, in a further embodiment, be a change in the input quantity of the
Signalverarbeitung auf einen Wert von null umfassen. Ein Wert von null schließt dabei auch einen Wert nahe null mit ein, der sich beispielsweise lediglich aufgrund von Include signal processing to a value of zero. A value of zero also includes a value close to zero, which, for example, only due to
Rauscheinflüssen von einem Wert von exakt null unterscheidet. In einer praktischen Noise influences from a value of exactly zero. In a practical
Umsetzung des Kriteriums kann man dies beispielsweise dadurch gewährleisten, dass alle Werte, die kleiner sind als beispielsweise 1 % eines maximal möglichen Wertes der Implementation of the criterion can be ensured, for example, by ensuring that all values smaller than, for example, 1% of a maximum possible value of the
Eingangsgröße der Signalverarbeitung oder 1 % eines zuletzt aufgetretenen Wertes der Eingangsgröße der Signalverarbeitung, als Wert von null behandelt werden. Auch mit dem vorliegenden Kriterium lässt sich beispielsweise bei Vorliegen eines stetigen Signal processing input quantity or 1% of a last occurring value of the signal processing input value, to be treated as a value of zero. Even with the present criterion can be, for example, in the presence of a steady
Spannungsverlaufs als Eingangsgröße ein Spannungseinbruch erkennen, der je nach Art der Signalverarbeitung einen Überstrom in dem leistungselektronischen Gerät zur Folge haben kann. Voltage curve as an input variable to detect a voltage dip, depending on the type of Signal processing may cause an overcurrent in the power electronic device.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das In a further embodiment of the method according to the invention that comprises
Kriterium, anhand dessen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist, das Vorliegen eines Wertes der Eingangsgröße der Signalverarbeitung von null für eine längere Zeitdauer als ein vorgegebenes zweites Zeitintervall, wobei auch hier wieder ein Wert nahe null entsprechend den zuvor geführten Erläuterungen mit eingeschlossen ist. Auch mit diesem Kriterium lässt sich beispielsweise bei Vorliegen eines stetigen Spannungsverlaufs als Eingangsgröße ein Spannungseinbruch erkennen, der je nach Art der Signalverarbeitung einen Überstrom in dem leistungselektronischen Gerät zur Folge haben kann. Die Wahl der Größe des zweiten Zeitintervalls kann auch hier beispielsweise im Fall einer digitalen Signalverarbeitung der Länge des Abtastintervalls oder Vielfachen davon entsprechen, d.h., bei einer Abtastfrequenz von 16 kHz beispielsweise einem zweiten Zeitintervall von 62,5μ8 oder Vielfachen hiervon. A criterion by which the risk of an overflow phenomenon is recognizable, the presence of a value of the signal processing input value of zero for a longer period of time than a predetermined second time interval, again including a value close to zero in accordance with the previously explained explanations. Even with this criterion can be, for example, in the presence of a continuous voltage waveform as input a voltage dip detect, which can have an overcurrent in the power electronic device depending on the nature of the signal processing. Again, in the case of digital signal processing, the choice of the size of the second time interval may correspond to the length of the sampling interval or multiples thereof, i.e. at a sampling frequency of 16 kHz, for example a second time interval of 62.5μ8 or multiples thereof.
Ebenfalls kann das Kriterium, anhand dessen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist, in einer weiteren Ausführungsform das Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes durch den Wert der Eingangsgröße der Signalverarbeitung umfassen. Mit einem solchen Kriterium lassen sich viele Situationen erfassen, die je nach Eingangsgröße und Art der Signalverarbeitung einen Überstrom in dem leistungselektronischen Gerät zur Folge haben können. Likewise, the criterion by means of which the danger of occurrence of overcurrents can be recognized, in a further embodiment, may comprise exceeding a predetermined threshold value by the value of the input variable of the signal processing. With such a criterion, many situations can be detected which, depending on the input quantity and the type of signal processing, can result in an overcurrent in the power electronic device.
Ebenso kann in einer weiteren Ausführungsform das Kriterium, anhand dessen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist, das Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes durch den Wert der Eingangsgröße der Signalverarbeitung umfassen. Mit diesem Kriterium lassen sich, je nach Eingangsgröße und Art der Signalverarbeitung, weitere Situationen erfassen, die einen Überstrom in dem leistungselektronischen Gerät zur Folge haben können. Likewise, in a further embodiment, the criterion by means of which the risk of an occurrence of overcurrents can be detected, may include the undershooting of a predetermined threshold value by the value of the input variable of the signal processing. Depending on the input quantity and the type of signal processing, this criterion can be used to detect other situations that may result in an overcurrent in the power electronic device.
Selbstverständlich sind auch Kombinationen in Form von logischen Verknüpfungen der Kriterien, von denen zuvor einige beispielhaft genannt wurden, möglich und in vielen Fällen sogar sinnvoll, um die Sicherheit bei der Erkennung der Gefahr eines Auftretens von Überströmen zu erhöhen und dabei insbesondere das Restrisiko einer unnötigen Of course, combinations in the form of logical combinations of the criteria, some of which have been exemplified above, are possible and in many cases even useful to increase the security in detecting the risk of overflows, and in particular the residual risk of unnecessary
Abschaltung des leistungselektronischen Geräts zu minimieren. Bei einer Kombination mehrerer Kriterien stellen diese dann jeweils Teilkriterien des Kriteriums dar, anhand dessen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist. Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn die Signalverarbeitung einen regelungstechnischen Algorithmus umfasst, da große Regelabweichungen, die bereits anhand der Eingangsgröße der Signalverarbeitung zu erkennen sind, häufig zu Shutdown of the power electronic device to minimize. In the case of a combination of several criteria, these then each constitute subcriteria of the criterion, by means of which the danger of an occurrence of overflows can be recognized. The method according to the invention is particularly advantageous if the signal processing comprises a control-technical algorithm, since large control deviations, which can already be recognized on the basis of the input variable of the signal processing, are frequently too
gegebenenfalls sehr schnell und stark ansteigenden Überströmen in dem possibly very fast and strong rising overcurrents in the
leistungselektronischen Gerät führen können. power electronic device can lead.
Da die Erfassung der Eingangsgröße der Signalverarbeitung, die Auswertung dieser Eingangsgröße hinsichtlich des Kriteriums und der Eingriff in die Betriebsführung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren innerhalb der zweiten Zeitdauer ausgeführt werden, die kürzer ist als die erste Zeitdauer, um die eine Wirkung einer Änderung einer Eingangsgröße der Signalverarbeitung auf den Strom verzögert eintritt, kann die Auswertung der Since the detection of the input of the signal processing, the evaluation of this input with respect to the criterion and the intervention in the operation in the method according to the invention are carried out within the second period shorter than the first period to the effect of changing an input of the signal processing delayed on the stream, the evaluation of the
Eingangsgröße hinsichtlich des Kriteriums bevorzugt eine prozessorunterstützte Abarbeitung eines Programmablaufs umfassen, insbesondere wenn auch die Signalverarbeitung, wie dies häufig in leistungselektronischen Geräten der Fall ist, durch eine prozessorunterstützte Abarbeitung eines Programmablaufs erfolgt. Eine Auswertung der Eingangsgröße hinsichtlich des Kriteriums mittels dedizierter, gegebenenfalls auch langsamer Hardware ist jedoch ebenso gut möglich. Input variable in terms of the criterion preferably include a processor-assisted processing of a program flow, especially if the signal processing, as is often the case in power electronic devices, is done by a processor-assisted processing of a program flow. An evaluation of the input variable in terms of the criterion by means of dedicated, possibly also slow hardware is just as possible.
In einem später noch näher betrachteten Ausführungsbeispiel speist das In a later closer considered embodiment feeds that
leistungselektronische Gerät den Strom in ein Wechselstromnetz ein. Bei solchen netzeinspeisenden Wechselrichtern oder Umrichtern, die häufig zur dezentralen Power electronic device, the power in an AC network. In such network-feeding inverters or converters, which are often decentralized
Energieerzeugung eingesetzt werden, ist eine Anwendung des erfindungsgemäßen Energy generation are used, is an application of the invention
Verfahrens besonders vorteilhaft, da diese üblicherweise eine Stromregelung aufweisen, bei der Überströme im Gerät und während der Einspeisung ins Netz zu vermeiden sind. Eine Stromregelung verwendet als Eingangsgröße häufig eine Spannung eines Method particularly advantageous because they usually have a current control, are to be avoided in the overcurrents in the device and during feeding into the grid. A current control often uses a voltage as input
Wechselstromnetzes, wobei ein Spannungseinbruch bei der vom Netz zugeführten AC mains, with a voltage drop at the supplied from the mains
Wechselspannung dann zu schnell ansteigenden, starken Überströmen führen kann. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst daher den Fall, dass die Eingangsgröße der Signalverarbeitung eine Spannung eines AC voltage can then lead to fast rising, strong overcurrents. A further preferred embodiment of the method according to the invention therefore comprises the case in which the input variable of the signal processing is a voltage of a
Wechselstromnetzes ist. AC network is.
Ein erfindungsgemäßes leistungselektronisches Gerät umfasst eine Einrichtung zur An inventive power electronic device comprises a device for
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen nachfolgend noch in einem Ausführungsbeispiel näher betrachteten Implementation of the method according to the invention. This may, for example, be considered in more detail below in one embodiment
netzeinspeisenden Wechselrichter handeln, welcher Energie aus einer Gleichstrom- bzw. Gleichspannungsquelle, beispielsweise aus einem Photovoltaikgenerator, in Wechselstrom umwandelt und diesen in ein öffentliches oder privates elektrisches Versorgungsnetz einspeist. Netzeinspeis- inverting inverter, which energy from a DC or DC voltage source, for example, from a photovoltaic generator, in AC converts it into a public or private electrical grid.
Hinsichtlich einer im Zusammenhang mit Merkmalen in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Anzahl ist diese immer so zu verstehen, dass mindestens diese Anzahl vorhanden ist. With regard to a number mentioned in connection with features in the patent claims and the description, this always has to be understood that at least this number is present.
Ferner stellen die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen keine Beschränkung auf eine bestimmte Ausführungsform dar, sondern dienen lediglich einem besseren Furthermore, the reference numerals contained in the claims are not limited to a particular embodiment, but merely serve a better purpose
Verständnis beim Lesen der Patentansprüche. Understanding the reading of the claims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von drei Figuren näher beschrieben. The invention will be described in more detail below with reference to embodiments using three figures.
Fig. 1 zeigt ein leistungselektronisches Gerät mit einer Einrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 shows a power electronic device with a device for carrying out a method according to the invention,
Fig. 2 zeigt den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens im zeitlichen Vergleich zu einem Signalverarbeitungsprozess eines leistungselektronischen Geräts, und FIG. 2 shows the sequence of a method according to the invention in a time comparison to a signal processing process of a power electronic device, and
Fig. 3 zeigt eine beispielhafte Auswertung einer Eingangsgröße hinsichtlich eines FIG. 3 shows an exemplary evaluation of an input variable with regard to a
Kriteriums, anhand dessen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist, am Beispiel einer Spannung eines Wechselstromnetzes Criteria by which the danger of an overcurrent occurrence can be identified, using the example of a voltage of an alternating current network
In Fig. 1 ist schematisch ein leistungselektronisches Gerät 1 mit einer Einrichtung (OP) 2 zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Es handelt sich bei dem hier dargestellten leistungselektronischen Gerät 1 um einen Wechselrichter 3 mit einer In Fig. 1, a power electronic device 1 with a device (OP) 2 for carrying out a method according to the invention is shown schematically. It is in the power electronic device 1 shown here to an inverter 3 with a
Wechselrichteinrichtung 4, der Energie aus einer Gleichstrom- bzw. Gleichspannungsquelle 5 in einen Wechselstrom umwandelt und diesen in ein öffentliches oder privates elektrisches Versorgungsnetz 7 einspeist. Inverter 4, which converts energy from a DC or DC voltage source 5 into an alternating current and feeds it into a public or private electrical supply network 7.
Die Wechselrichteinrichtung 4 selbst kann aus einer oder mehreren Stufen bestehen, beispielweise aus einer Wechselrichterbrücke und gegebenenfalls zusätzlich einer oder mehreren Wandlerstufen, beispielsweise DC/DC-Wandlerstufen. Sie kann ferner Strom- oder Spannungszwischenkreise enthalten. Der Wechselrichter 3 aus Fig. 1 speist den The inverter device 4 itself may consist of one or more stages, for example of an inverter bridge and possibly additionally one or more converter stages, for example DC / DC converter stages. It can also contain current or voltage intermediate circuits. The inverter 3 of Fig. 1 feeds the
Wechselstrom einphasig in das Versorgungsnetz 7 ein. Selbstverständlich kann ein erfindungsgemäßes leistungselektronisches Gerät 1 auch ein mehrphasig, beispielsweise dreiphasig in ein Versorgungsnetz einspeisender Wechselrichter sein. Im vorliegenden Beispiel wird die Energie aus einem Photovoltaikgenerator 6 bereitgestellt. Die Gleichstrombzw. Gleichspannungsquelle 5 kann aber auch andere Energielieferanten, wie AC single-phase in the supply network 7 a. Of course, a power electronic device 1 according to the invention can also be a polyphase, for example be three-phase in a supply grid feeding inverter. In the present example, the energy from a photovoltaic generator 6 is provided. The Gleichstrombzw. DC voltage source 5 can also be other energy suppliers, such
beispielsweise eine Batterie oder eine Brennstoffzelle umfassen. Die Gleichstrom- bzw. Gleichspannungsquelle 5 kann ebenso gut ein Strom- oder Spannungszwischenkreis sein, dem weitere Wandlerstufen, vorgeschaltet sind. For example, include a battery or a fuel cell. The DC or DC voltage source 5 may just as well be a current or voltage intermediate circuit, the further converter stages are connected upstream.
Das leistungselektronische Gerät 1 weist eine Signalverarbeitung (SP) 8 auf, die im vorliegenden Beispiel den mit einer Spannungsmesseinrichtung 9 gemessenen Wert der Netzwechselspannung als Eingangsgröße verarbeitet und eine Stellgröße für die Stärke eines in dem leistungselektronischen Gerät 1 , in diesem Fall in einem Leistungsstrompfad innerhalb der Wechselrichteinrichtung 4, auftretenden Stroms erzeugt. The power electronic device 1 has a signal processing (SP) 8, which processes in the present example measured with a voltage measuring device 9 value of the AC mains voltage as input and a manipulated variable for the strength of one in the power electronic device 1, in this case in a power current path within the Inverter 4, occurring current generated.
Weiterhin weist das leistungselektronische Gerät 1 eine Betriebsführung (OC) 10 auf, die den Betriebsablauf des leistungselektronischen Geräts 1 steuert und hierzu Werte und Befehle an die Wechselrichteinrichtung 4 und die Signalverarbeitung 8 übermittelt. Optional kann auch ein zusätzliches Einlesen von Werten und Betriebszuständen aus der Furthermore, the electronic power device 1 has an operational management (OC) 10, which controls the operation of the power electronic device 1 and for this purpose transmits values and commands to the inverter 4 and the signal processor 8. Optionally, an additional reading of values and operating states from the
Wechselrichteinrichtung 4 und der Signalverarbeitung 8 durch die Betriebsführung 10 vorgesehen sein. Inverter 4 and the signal processing 8 may be provided by the operation management 10.
Die Einrichtung 2 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wertet die The device 2 for carrying out the method according to the invention evaluates the
Eingangsgröße der Signalverarbeitung, im vorliegenden Fall den mit der Input of the signal processing, in the present case with the
Spannungsmesseinrichtung 9 gemessenen Wert der Netzwechselspannung des Voltage measuring device 9 measured value of the mains AC voltage of
Versorgungsnetzes 7, hinsichtlich der Erfüllung eines Kriteriums aus, anhand dessen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist. Wenn das Kriterium erfüllt ist, wird über einen Eingriff in die Betriebsführung das Auftreten von Überströmen in dem Supply network 7, in terms of meeting a criterion by which the risk of occurrence of overcurrents can be seen. If the criterion is fulfilled, an intervention in the operational management will cause the occurrence of overcurrents in the
leistungselektronischen Gerät 1 verhindert. Hierzu übermittelt die Betriebsführung Werte oder Befehle an die Wechselrichteinrichtung 4 und/oder die Signalverarbeitung 8, die eine Abschaltung oder Reduktion des Stroms im Leistungsstrompfad bewirken, bevor ein gefährlicher Überstrom auftritt. power electronic device 1 prevented. For this purpose, the operational management transmits values or commands to the inverter 4 and / or the signal processor 8, which cause a shutdown or reduction of the current in the power current path before a dangerous overcurrent occurs.
Optional kann auch zusätzlich ein Übermitteln von Werten und Befehlen an die Einrichtung 2 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die Betriebsführung 10 und/oder ein Einlesen von Werten und Betriebszuständen aus der Einrichtung 2 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die Betriebsführung 10 vorgesehen sein. Die Signalverarbeitung 8, die Betriebsführung 10 und die Einrichtung 2 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können sowohl analog als auch digital, sowie auch gemischt analog und digital realisiert werden. Neben einer Implementierung durch dedizierte Hardware kann insbesondere bei einer digitalen Umsetzung auch eine Abarbeitung eines Optionally, additional transmission of values and commands to the device 2 for carrying out the method according to the invention by the operational management 10 and / or read-in of values and operating states from the device 2 for carrying out the method according to the invention can be provided by the operational management 10. The signal processing 8, the operation management 10 and the device 2 for carrying out the method according to the invention can be realized both analog and digital, as well as mixed analog and digital. In addition to an implementation by dedicated hardware, especially in a digital implementation, a processing of a
Programmablaufs auf einem Prozessor erfolgen. Die Signalverarbeitung 8, die Program sequence on a processor done. The signal processing 8, the
Betriebsführung 10 und die Einrichtung 2 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Operation management 10 and the device 2 for carrying out the inventive
Verfahrens können räumlich oder funktional getrennt sein. Sie können jedoch ebensogut ganz oder teilweise sowohl räumlich als auch funktional in einer gemeinsamen Einheit realisiert sein. Das heißt, beispielsweise kann die Betriebsführung 10, insbesondere, wenn sie nur wenige Aktionen umfasst, in die Signalverarbeitung 8 integriert sein. Ferner können die Signalverarbeitung 8, die Betriebsführung 10 und die Einrichtung 2 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ganz oder teilweise räumlich bzw. insbesondere bei Implementierung durch Hardware auch funktional in der Wechselrichteinrichtung 4 angeordnet sein. Eine separate Anordnung in einzelnen getrennten Funktionsblöcken, wie in Fig. 1 , dient hier nur einer besseren Übersicht und einem besseren Verständnis der Funktion der Erfindung. Method can be spatially or functionally separated. However, they may as well be realized in whole or in part both spatially and functionally in a common unit. That is, for example, the operations management 10, in particular, if it comprises only a few actions, be integrated into the signal processing 8. Furthermore, the signal processing 8, the operational management 10 and the device 2 for carrying out the method according to the invention can be arranged completely or partially spatially or, in particular, when implemented by hardware, also functionally in the inverter device 4. A separate arrangement in individual separate functional blocks, as in FIG. 1, serves only for a better overview and a better understanding of the function of the invention.
In dem Ablaufdiagramm in der Fig. 2 ist der Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens im zeitlichen Vergleich zu einem Signalverarbeitungsprozess eines leistungselektronischen Geräts dargestellt. Die Nummerierung der im Ablaufdiagramm dargestellten Schritte erfolgt dabei im Folgenden in der Reihenfolge des ersten Auftretens in der Beschreibung und stellt aufgrund der vorhanden Rücksprünge und der parallel ablaufenden Abarbeitung einzelner Schritte keine Festlegung einer Reihenfolge für die Abarbeitung der Schritte dar. Aus der Eingangsgröße 12 wird durch die Signalverarbeitung in einem ersten Schritt 13 eine 2 shows the sequence of a method according to the invention in a time comparison to a signal processing process of a power electronic device. The numbering of the steps shown in the flowchart is carried out below in the order of the first appearance in the description and does not specify an order for the execution of the steps due to the existing returns and the parallel execution of individual steps the signal processing in a first step 13 a
Stellgröße erzeugt, mit der in einem zweiten Schritt 14 die Stärke eines in dem Manipulated variable generated by the strength of a in the second step 14
leistungselektronischen Gerät auftretenden Stroms 15 eingestellt wird. Dabei erfolgt die Wirkung einer Änderung der Eingangsgröße 12 auf den Strom 15 innerhalb einer ersten Zeitdauer t-ι. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst in einem dritten Schritt 16 ein Wert der Eingangsgröße 12 erfasst. In einem vierten Schritt 17 wird die Eingangsgröße hinsichtlich der Erfüllung eines Kriteriums ausgewertet, anhand dessen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist. Ist das Kriterium nicht erfüllt, dann erfolgt nach einem Rücksprung zum dritten Schritt 16 die Erfassung eines nächsten Wertes der power electronic device occurring current 15 is set. In this case, the effect of a change in the input variable 12 to the current 15 within a first time period t-ι. In the method according to the invention, a value of the input variable 12 is first detected in a third step 16. In a fourth step 17, the input variable is evaluated with regard to the fulfillment of a criterion by means of which the danger of an occurrence of overcurrents can be detected. If the criterion is not satisfied, then after a return to the third step 16, the next value of the
Eingangsgröße 12. Falls das Kriterium erfüllt ist, erfolgt in einem fünften Schritt 18 ein Eingriff in die Betriebsführung des leistungselektronischen Geräts, durch den das Auftreten von Überströmen in dem leistungselektronischen Gerät vermieden wird, und anschließend wird nach einem Rücksprung zum dritten Schritt 16 die Erfassung eines nächsten Wertes der Eingangsgröße 12 durchgeführt. Die Vermeidung von Überströmen durch die Betriebsführung 18 erfolgt dabei, wie in Fig. 2 durch die gestrichelten Pfeile angedeutet, wahlweise durch eine Beeinflussung der Signalverarbeitung in dem ersten Schritt 13, durch eine Beeinflussung der Einstellung des Stroms mittels der Stellgröße in dem zweiten Schritt 14 oder durch eine direkte Beeinflussung des Stroms 15, bzw. auch durch Kombinationen hieraus. Die Erfassung der Eingangsgröße 12 im dritten Schritt 16, die Auswertung dieser Eingangsgröße hinsichtlich des Kriteriums im vierten Schritt 17 und der Eingriff in die Betriebsführung im fünften Schritt 18 einschließlich einer Wirkung dieses Eingriffs auf den Strom 15 erfolgt dabei erfindungsgemäß, wie in Fig. 2 dargestellt, innerhalb einer zweiten Zeitdauer t2, die kürzer ist als die erste Zeitdauer t| , wodurch eine Ausbildung eines Input 12. If the criterion is satisfied, in a fifth step 18 an intervention is made in the operational management of the power electronic device which avoids the occurrence of overcurrents in the power electronic device, and then after a return to the third step 16 the detection of a next value of the input variable 12 performed. The avoidance of overflow through the Operation management 18 takes place, as indicated in Fig. 2 by the dashed arrows, optionally by influencing the signal processing in the first step 13, by influencing the adjustment of the current by means of the manipulated variable in the second step 14 or by a direct influence of the current 15, or by combinations thereof. The detection of the input variable 12 in the third step 16, the evaluation of this input variable with respect to the criterion in the fourth step 17 and the intervention in the operation management in the fifth step 18 including an effect of this intervention on the current 15 according to the invention, as shown in Fig. 2 , within a second time period t 2 , which is shorter than the first time period t | , whereby a training of a
Überstroms vermieden werden kann, bevor dieser auftritt. Die zweite Zeitdauer t2 wird dazu beispielsweise durch eine entsprechende Auswahl von Bauteilen für die Signalverarbeitung 8, die Betriebsführung 10 und die Einrichtung 2 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und bei Abarbeitung eines Programmablaufs auf einem Prozessor auch durch eine entsprechende Strukturierung des Programmablaufs, so eingestellt, dass sie kürzer ist als die erste Zeitdauer t-ι . Es ist hierzu auch möglich, dass die Abarbeitung des Overcurrent can be avoided before it occurs. The second time duration t 2 is set, for example, by an appropriate selection of components for the signal processing 8, the operation management 10 and the device 2 for performing the method according to the invention, and when processing a program flow on a processor by a corresponding structuring of the program flow in that it is shorter than the first time t-1. It is also possible that the processing of the
erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer anderen, beispielsweise höheren, Abtast- bzw. Taktrate erfolgt als die Signalverarbeitung. The method according to the invention with another, for example higher, sampling or clock rate takes place as the signal processing.
Fig. 3 illustriert eine beispielhafte Auswertung einer Eingangsgröße einer Signalverarbeitung eines leistungselektronischen Geräts hinsichtlich eines Kriteriums, anhand dessen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist. Als Beispiel für die Eingangsgröße ist hier eine Spannung UAc eines Wechselstromnetzes dargestellt, welche beispielsweise die mit der Spannungsmesseinrichtung 9 gemessene Netzwechselspannung des FIG. 3 illustrates an exemplary evaluation of an input variable of a signal processing of a power electronic device with regard to a criterion by means of which the danger of an occurrence of overcurrents can be detected. As an example of the input variable, a voltage U A c of an AC network is shown, which, for example, the AC line voltage measured by the voltage measuring device 9
Versorgungsnetzes 7 aus Fig. 1 sein kann. Bei öffentlichen oder privaten elektrischen Versorgungsnetzen weist die Spannung des Wechselstromnetzes einen sinusförmigen Verlauf mit einer Frequenz von häufig 50 Hz oder 60 Hz auf und hat einen Effektivwert von beispielsweise 230 V, entsprechend einer Netzkuppenspannung von 2 2307 = 3257. Im vorliegenden Fall liegen die Werte der Eingangsgröße als Abtastwerte 21 der Spannung des Wechselstromnetzes vor, wobei bei leistungselektronischen Geräten eine Abtastung im kHz- Bereich üblich ist, beispielsweise eine Abtastung mit einer Frequenz von 8 kHz, 16 kHz oder 48 kHz. Ein Abtastintervall At hat dann entsprechend eine Größe von 125μ8, 62,5μ8 oder 20,8 MS. Supply network 7 may be from Fig. 1. In public or private electrical supply networks, the voltage of the AC network has a sinusoidal waveform with a frequency of often 50 Hz or 60 Hz and has an effective value of, for example, 230 V, corresponding to a net coupling voltage of 2 2307 = 3257th In the present case, the values the input quantity as samples 21 of the voltage of the AC mains, with power electronics devices a sampling in the kHz range is common, for example, a sampling at a frequency of 8 kHz, 16 kHz or 48 kHz. A sampling interval At then has a size of 125μ8, 62.5μ8 or 20.8 MS.
Bei dem Spannungsverlauf in Fig. 3 tritt zum Zeitpunkt tE ein Spannungseinbruch auf. Ein solcher Einbruch der Spannung kann beispielsweise bei netzeinspeisenden In the voltage curve in FIG. 3, a voltage dip occurs at the time t E. Such a breakdown of the voltage can, for example, in netzeinspeisenden
leistungselektronischen Geräten, die eine Stromregelung als Teil ihrer Signalverarbeitung aufweisen, zu einem schnell ansteigenden, starken Überstrom führen. Als Kriterium zur Erkennung eines solchen Spannungseinbruchs, und somit als Kriterium, anhand dessen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist, dient hier, dass die Differenz AU zwischen einem Abtastwert 22 vor dem Spannungseinbruch und einem nächsten Abtastwert 23 nach dem Spannungseinbruch, also über ein vorgegebenes Zeitintervall, welches hier der Länge des Abtastintervalls At entspricht, größer als ein vorgegebener Wert UDiff ist. Eine Wahl eines geeigneten Wertes für UDiff erfolgt abhängig vom Anwendungsfall, insbesondere abhängig von den Eigenschaften der Eingangsgröße und der Signalverarbeitung. Im vorliegenden Fall einer Netzkuppenspannung von 325 V kann ein Wert für UDiff von 10 V bis 100 V, beispielsweise 20 V bei einem Abtastintervall von 20,8 μβ, 40 V bei einem Power electronic devices that have a current control as part of their signal processing, leading to a rapidly increasing, strong overcurrent. As a criterion for Detection of such a voltage drop, and thus as a criterion by means of which the risk of an occurrence of overcurrents can be recognized, serves here as the difference AU between a sample 22 before the voltage dip and a next sample 23 after the voltage dip, ie over a predetermined time interval, which here corresponds to the length of the sampling interval At, is greater than a predetermined value U diff . A choice of a suitable value for U Diff is made depending on the application, in particular depending on the characteristics of the input variable and the signal processing. In the present case of a mains coupling voltage of 325 V, a value for U diff of 10 V to 100 V, for example 20 V at a sampling interval of 20.8 μβ, 40 V at a
Abtastintervall von 62,5μ8 oder 80 V bei einem Abtastintervall von 125μ8, verwendet werden, um einen Spannungseinbruch zu klassifizieren. Sampling interval of 62.5μ8 or 80V at a sampling interval of 125μ8, used to classify a voltage dip.
In Fig. 3 ist auch zu erkennen, dass bei dem dort dargestellten Spannungseinbruch der nächste Abtastwert 23 nach dem Spannungseinbruch einen Wert von null aufweist und dass nach diesem nächsten Abtastwert 23 nach dem Spannungseinbruch weitere Abtastwerte 24 folgen, die einen Wert von null aufweisen. Hieraus ergeben sich als weitere Kriterien, anhand denen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist, dass eine Änderung der Eingangsgröße der Signalverarbeitung auf einen Wert von null erfolgt bzw. dass ein Wert der Eingangsgröße der Signalverarbeitung von null für eine längere Zeitdauer als ein It can also be seen in FIG. 3 that in the case of the voltage dip illustrated there, the next sample value 23 has a value of zero after the voltage dip and that after this next sample value 23 after the voltage dip further samples 24 follow, which have a value of zero. This results in further criteria by which the risk of an overcurrent occurring is recognizable, that a change in the input signal processing signal to a value of zero, or that a value of the input signal processing of zero for a longer period than a
vorgegebenes zweites Zeitintervall vorliegt, wobei die Länge des zweiten Zeitintervalls beispielsweise als Vielfaches einer Länge eines Abtastintervalls At gewählt werden kann, wobei dann eine maximale Länge des zweiten Zeitintervalls dadurch festgelegt ist, dass entsprechend der Darstellung in Fig. 2 bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die zweite Zeitdauer t2 kürzer als die erste Zeitdauer t-ι bemessen sein muss. Die weiteren Kriterien lassen sich sowohl einzeln als auch in Kombination, als auch in Kombination mit dem zuvor genannten Kriterium, bei dem die Änderung AU über ein vorgegebenes Zeitintervall At auf das Überschreiten eines vorgegebenen Wertes UDiff ausgewertet wird, anwenden, wobei die einzelnen Kriterien dann jeweils Teilkriterien des Kriteriums, anhand dessen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist, darstellen. given second time interval, wherein the length of the second time interval can be selected, for example as a multiple of a length of a sampling interval At, then a maximum length of the second time interval is determined by the fact that according to the illustration in Fig. 2 in a method according to the invention, the second time period t 2 shorter than the first time t-ι must be measured. The further criteria can be used both individually and in combination, as well as in combination with the aforementioned criterion, in which the change AU is evaluated over a predetermined time interval Δt to the exceeding of a predetermined value U D i ff Criteria then each sub-criteria of the criterion, by means of which the risk of occurrence of overcurrents can be seen represent.
Für ein weiteres Kriterium, anhand dessen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist, sind in Fig. 3 optional zu verwendende Schwellwerte +THR und -THR dargestellt. Ein Überschreiten des Schwellwerts +THR durch den Abtastwert 22 vor dem Spannungseinbruch, bzw. entsprechend ein Unterschreiten des Schwellwerts -THR durch einen entsprechenden Abtastwert vor dem Spannungseinbruch kann beispielsweise bevorzugt in Kombination mit dem Kriterium, bei dem die Änderung AU über ein For a further criterion by means of which the danger of an occurrence of overcurrents can be recognized, threshold values + THR and -THR to be optionally used are shown in FIG. 3. Exceeding the threshold value + THR by the sample value 22 before the voltage dip, or correspondingly below the threshold value -THR by a corresponding sample value before the voltage dip, may for example preferably be combined with the criterion in which the change AU is greater than or equal to
vorgegebenes Zeitintervall At auf das Überschreiten eines vorgegebenen Wertes UDiff ausgewertet wird, verwendet werden, um ein Abschalten des leistungselektronischen Gerätes in Fällen, in denen der Strom trotz eines Spannungseinbruchs der Spannung eines Wechselstromnetzes keine kritischen Werte anzunehmen droht, zu verhindern. Eine Auslegung des Schwellwertes +THR, bzw. entsprechend -THR erfolgt abhängig vom Anwendungsfall. Sinnvoll sind im vorliegenden Beispiel Werte im Bereich von 90 % bis 10 % der Netzkuppenspannung, im vorliegenden Fall einer Netzkuppenspannung von 325 V also Werte von 292,5 V bis 32,5 V, beispielsweise von 162,5 V. predetermined time interval At to the exceeding of a predetermined value U D i ff is used to prevent a shutdown of the power electronic device in cases where the current threatens to assume no critical values despite a voltage drop in the voltage of an AC network. An interpretation of the threshold + THR, or according to -THR takes place depending on the application. In the present example, values in the range of 90% to 10% of the net dome voltage, in the present case a mains dome voltage of 325 V, ie values of 292.5 V to 32.5 V, for example 162.5 V, are meaningful.
Das zuvor beschriebene Kriterium, bei dem der Wert der Eingangsgröße hinsichtlich des Überschreitens bzw. Unterschreitens des Schwellwerts +THR bzw. -THR ausgewertet wird, sowie auch das Kriterium, bei dem die Änderung AU über ein vorgegebenes Zeitintervall At auf das Überschreiten eines vorgegebenen Wertes UDiff ausgewertet wird, eignen sich einzeln oder in Kombination auch zur Erkennung anderer Formen von The criterion described above, in which the value of the input variable is evaluated with respect to the exceeding or undershooting of the threshold value + THR or -THR, as well as the criterion in which the change AU over a predetermined time interval At to the exceeding of a predetermined value U Diff is evaluated individually or in combination for the detection of other forms of
Spannungseinbrüchen, die in dem vorliegenden Beispiel in Fig. 3 nicht dargestellt sind. Beispielsweise kann eine Spannung auf einen von null verschiedenen Wert einbrechen und diesen für eine längere Zeitdauer als ein vorgegebenes drittes Zeitintervall beibehalten. Ebenso kann die Spannung auf einen von null verschiedenen Wert zusammenbrechen und dann mit verminderter Netzkuppenspannung weiterhin einen sinusförmigen Verlauf aufweisen. Auch bei solchen Spannungseinbrüchen besteht je nach Art der Voltage dips, which are not shown in the present example in Fig. 3. For example, a voltage may break to a non-zero value and maintain it for a longer period of time than a predetermined third time interval. Likewise, the voltage may collapse to a nonzero value and then continue to sinusoidally with reduced line cup voltage. Even with such voltage dips exists depending on the type of
Signalverarbeitung die Gefahr eines Auftretens von Überströmen, die dann durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden werden. Signal processing the risk of an occurrence of overcurrents, which are then avoided by the inventive method.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Leistungselektronisches Gerät 1 power electronic device
2 Einrichtung  2 device
3 Wechselrichter  3 inverters
4 Wechselrichteinrichtung  4 inverter device
5 Gleichstrom- bzw. Gleichspannungsquelle 5 DC or DC voltage source
6 Photovoltaikgenerator 6 photovoltaic generator
7 Elektrisches Versorgungsnetz  7 Electricity supply network
8 Signalverarbeitung  8 signal processing
9 Spannungsmesseinrichtung  9 tension measuring device
10 Betriebsführung  10 management
12 Eingangsgröße  12 input size
13 Schritt  13 step
14 Schritt  14 step
15 Strom  15 electricity
16 Schritt  16 step
17 Schritt  17 step
18 Schritt  18 step
21 Abtastwert  21 sample
22 Abtastwert  22 sample
23 Abtastwert  23 sample
24 Abtastwert  24 sample

Claims

WO 2014/086783 " 1 ° " PCT/EP2013/075396 Patentansprüche: WO 2014/086783 "1 °" PCT / EP2013 / 075396
1 . Verfahren zur Vermeidung von Überströmen in einem leistungselektronischen Gerät (1 ), welches eine Signalverarbeitung (8) zur Erzeugung einer Stellgröße für die Stärke eines in dem leistungselektronischen Gerät (1 ) auftretenden Stroms (15) aufweist, wobei eine Wirkung einer Änderung einer Eingangsgröße (12) der 1 . A method for preventing overcurrents in a power electronic device (1), which has a signal processing (8) for generating a manipulated variable for the strength of a current (15) occurring in the power electronic device (1), wherein an effect of a change of an input variable (12 ) of the
Signalverarbeitung (8) auf den Strom (15) um eine erste Zeitdauer verzögert eintritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsgröße (12) der Signalverarbeitung (8) hinsichtlich der Erfüllung eines Kriteriums ausgewertet wird, anhand dessen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist, und dass bei Erfüllung des Kriteriums derart in die Betriebsführung (10) des leistungselektronischen Geräts (1 ) eingegriffen wird, dass das Auftreten von Überströmen in dem  Signal processing (8) to the current (15) delayed by a first time period occurs, characterized in that the input variable (12) of the signal processing (8) is evaluated with respect to the fulfillment of a criterion by which the risk of occurrence of overcurrents can be seen and that upon fulfillment of the criterion in such a way in the operational management (10) of the power electronic device (1) is intervened such that the occurrence of overcurrents in the
leistungselektronischen Gerät (1 ) vermieden wird, bevor es zu einem kritischen Stromanstieg kommt, wobei die Erfassung der Eingangsgröße (12), die Auswertung dieser Eingangsgröße hinsichtlich des Kriteriums und der Eingriff in die  power electronic device (1) is avoided before it comes to a critical current increase, wherein the detection of the input variable (12), the evaluation of this input variable with respect to the criterion and the intervention in the
Betriebsführung (10) einschließlich einer Wirkung dieses Eingriffs auf den Strom (15) innerhalb einer zweiten Zeitdauer ausgeführt wird, die kürzer ist als die erste  Operation (10) including an effect of this intervention is performed on the current (15) within a second period of time which is shorter than the first
Zeitdauer.  Period of time.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium, anhand dessen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist, eine Änderung der Eingangsgröße (12) der Signalverarbeitung (8) innerhalb eines vorgegebenen ersten Zeitintervalls um mehr als einen vorgegeben Wert umfasst. 2. The method according to claim 1, characterized in that the criterion by which the risk of an occurrence of overcurrents is recognizable, a change of the input variable (12) of the signal processing (8) within a predetermined first time interval by more than a predetermined value.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium, anhand dessen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist, eine Änderung der Eingangsgröße (12) der Signalverarbeitung (8) auf einen Wert von null umfasst. 3. The method of claim 1 or 2, characterized in that the criterion by which the risk of occurrence of overcurrents is recognizable, a change of the input variable (12) of the signal processing (8) to a value of zero includes.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium, anhand dessen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist, das Vorliegen eines Wertes der Eingangsgröße (12) der 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the criterion by which the risk of an occurrence of overcurrents is recognizable, the presence of a value of the input variable (12) of
Signalverarbeitung (8) von null für eine längere Zeitdauer als ein vorgegebenes zweites Zeitintervall umfasst.  Signal processing (8) of zero for a longer period of time than a predetermined second time interval.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium, anhand dessen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist, das Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes durch den Wert der Eingangsgröße (12) der Signalverarbeitung (8) umfasst. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the criterion by which the risk of an occurrence of overcurrents is recognizable, the exceeding of a predetermined threshold value by the value of the input variable (12) of the signal processing (8).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriterium, anhand dessen die Gefahr eines Auftretens von Überströmen erkennbar ist, das Unterschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes durch den Wert der Eingangsgröße (12) der Signalverarbeitung (8) umfasst. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the criterion by which the risk of an occurrence of overcurrents can be seen, the falling below a predetermined threshold value by the value of the input variable (12) of the signal processing (8).
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitung (8) einen regelungstechnischen Algorithmus umfasst. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the signal processing (8) comprises a control algorithm.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung der Eingangsgröße (12) hinsichtlich der Erfüllung des Kriteriums eine prozessorunterstützte Abarbeitung eines Programmablaufs umfasst. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the evaluation of the input variable (12) with respect to the fulfillment of the criterion includes a processor-assisted processing of a program flow.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das leistungselektronische Gerät (1 ) den Strom (15) in ein Wechselstromnetz einspeist. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the power electronic device (1) feeds the current (15) into an AC network.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsgröße (12) der Signalverarbeitung (8) eine Spannung eines Wechselstromnetzes ist. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the input variable (12) of the signal processing (8) is a voltage of an AC network.
1 1 . Leistungselektronisches Gerät (1 ) mit einer Einrichtung (2) zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10. 1 1. Power electronic device (1) with a device (2) for carrying out a method according to one of Claims 1 to 10.
12. Leistungselektronisches Gerät (1 ) nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das leistungselektronische Gerät (1 ) Energie aus einer Gleichstrom- bzw. 12. Power electronic device (1) according to claim 1 1, characterized in that the power electronic device (1) energy from a DC or
Gleichspannungsquelle (5), insbesondere aus einem Photovoltaikgenerator (6), in Wechselstrom umwandelt und diesen in ein öffentliches oder privates elektrisches Versorgungsnetz (7) einspeist.  DC power source (5), in particular from a photovoltaic generator (6) converts into alternating current and feeds it into a public or private electrical supply network (7).
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