WO2020011329A1 - Drive circuit and method for operating a drive circuit - Google Patents

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WO2020011329A1
WO2020011329A1 PCT/EP2018/000349 EP2018000349W WO2020011329A1 WO 2020011329 A1 WO2020011329 A1 WO 2020011329A1 EP 2018000349 W EP2018000349 W EP 2018000349W WO 2020011329 A1 WO2020011329 A1 WO 2020011329A1
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voltage
circuit
fault
drive circuit
supply network
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PCT/EP2018/000349
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German (de)
French (fr)
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Martin Weinmann
Albrecht Mayer
Andreas Schmid
Original Assignee
Diehl Ako Stiftung & Co. Kg
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/1216Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for AC-AC converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/16Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to fault current to earth, frame or mass

Definitions

  • the present invention relates to a drive circuit for driving an electronically commutated motor and a method for operating such a drive circuit.
  • the present invention relates in particular to residual current monitoring for drive circuits in which the motor is fed from a DC voltage intermediate circuit.
  • a fault current is an electrical current that flows to earth or the protective conductor due to an insulation fault via a given fault location.
  • So-called residual current circuit breakers which are also referred to as Fl switches, are often used to avert dangers related to personal injury from electric shock and fire.
  • the common principle of such residual current circuit breakers is the measurement of the differential current of the current flowing into and out of the domestic power network, for example, in order to switch off the power supply at all poles when a certain limit value of the differential current is exceeded.
  • the selection of the RCCB essentially depends on the current shape of a fault current that may occur. Depending on the type of residual current that they can detect, there are different types of residual current circuit breakers. As explained in the introduction to EP 3 059 828 A1, type A residual current operated circuit breakers, which can only measure the AC component of the fault current, are mainly used in building installations and require drive circuits for electronically commutated motors, particularly in connection with active power factor correction (PFC) - Regulation of significantly more expensive type B residual current circuit breakers.
  • PFC active power factor correction
  • EP 3 059 828 A1 therefore proposes a device and a method for detecting fault currents in a regulated direct voltage intermediate circuit with active power factor correction, in which the intermediate circuit voltage is actively reduced in the event of a fault current detection, so that the fault current from A type A residual current circuit breaker can be detected. Residual current is detected by measuring the residual current at the AC input of the drive circuit.
  • the disadvantage of this solution is that such a differential current measurement with a required resolution of a few mA is very complex, expensive and prone to failure.
  • an error check is carried out according to the invention as to whether there is an insulation fault in the drive circuit by directly detecting a fault current and / or at least one voltage within the drive circuit during a phase in which, in the case of a faultless drive circuit there is no current flow from the supply network to the DC link.
  • fault currents can be recognized at short notice. If a fault current is detected, the drive circuit can preferably be switched to an operating mode in which the fault currents can also be reliably detected by the fault current circuit breaker (for example of type A) present, or the respective circuit breaker can be controlled by the drive circuit in order to drive the drive circuit disconnect from the supply network.
  • the fault current detection according to the invention takes place very quickly, so that the drive circuit can be disconnected from the supply network within milliseconds, even at low cost Fault protection switches for example of type A can be made.
  • the fault currents can be detected by various inexpensive fault current detection circuits that are integrated in the drive circuit.
  • the DC voltage intermediate circuit preferably has an intermediate circuit capacitor.
  • the rectifier preferably has a rectifier bridge circuit, preferably with a plurality of rectifier diodes.
  • the inverter preferably has an inverter bridge circuit, preferably with a plurality of power switches (e.g. MOSFETs or IGBTs with diodes connected in anti-parallel). In accordance with the connected EC motor, the inverter is preferably configured in multiple phases.
  • the invention is not limited to any particular type of engine.
  • the electronically commutated motor can be, for example, a synchronous motor or asynchronous motor, an AC motor, a three-phase motor or the like.
  • the drive circuit between the rectifier and the DC voltage intermediate circuit also has a power factor correction (PFC) filter in a step-up converter topology with a switch.
  • PFC power factor correction
  • the error check is preferably carried out when the switch of the PFC filter is closed / switched on, and a fault current is detected by measuring the fault current in a ground connection between the power factor correction filter and the DC link.
  • the PFC filter in the step-up converter topology can have, for example, a step-up converter with a switch or at least two step-up converters connected in parallel, each with a switch.
  • the switches of all step-up converters are closed for error checking so that only the fault current flows via the ground connection between the PFC filter and the DC link.
  • the insulation fault is.
  • a fault check in the case of a continuous course of the measured fault current, an insulation fault of the positive pole of the voltage intermediate circuit, in the case of a clocked profile of the measured fault current, an insulation fault of a motor phase of the motor phase connection or the motor, and / or in the case of a multi-stage clocked profile of the measured fault current, an insulation fault of a star point of the motor is detected.
  • the measurement of the fault current when the switch is switched on can also preferably be calibrated by means of an additional test current source, which is connected, for example, to the current measuring resistor.
  • This calibration preferably also takes place during a phase in which, in the case of a fault-free drive circuit, there is no current flow from the supply network to the DC voltage intermediate circuit.
  • the drive circuit also has a power factor correction (PFC) filter with a switch between the rectifier and the DC voltage intermediate circuit, the error check being carried out when the power factor correction filter is switched off and at the same time an intermediate circuit voltage across the DC voltage intermediate circuit is greater than the mains voltage of the supply network, so that a current gap is generated in the current flow from the supply network to the DC voltage intermediate circuit.
  • PFC power factor correction
  • the detection of at least one voltage comprises detection of a voltage on a neutral conductor connected to the supply network, detection of a voltage on a phase conductor connected to the supply network, detection of the intermediate circuit voltage across the DC voltage intermediate circuit and / or detection of a voltage on a positive pole of the rectifier.
  • the switch of the power factor correction filter when an insulation fault is detected, is preferably opened permanently (or in the case of the interleaved PFC filter, the multiple switches are all opened permanently).
  • the drive circuit is switched to a passive operating mode in which an inexpensive type A residual current circuit breaker, which is usually used in building installations, can also detect the residual current and thus any insulation faults.
  • the two aforementioned embodiments can also be combined with one another in order to further increase the security of the residual current detection.
  • the drive circuit does not have a power factor correction filter or is in passive operation.
  • the detection of at least one voltage preferably has a detection of a voltage on a neutral conductor connected to the supply network, a detection of a voltage on a phase conductor connected to the supply network and / or a detection of an intermediate circuit voltage across the DC voltage intermediate circuit.
  • a circuit breaker between the AC connection of the drive circuit and the supply network can preferably be controlled by the drive circuit in order to separate the drive circuit or at least the DC link from the supply network. In this way, the safety in the event of insulation faults can be guaranteed regardless of the type of earth leakage circuit breaker used.
  • the circuit breaker can preferably be a residual current circuit breaker (FL switch), a relay or a contactor.
  • the drive circuit according to the invention for driving an electronically commutated motor has a rectifier with an AC connection that can be connected to a supply network; an inverter with a motor phase connection to which the motor phases of the motor can be connected; a DC link between the rectifier and the inverter; a control device; and at least one fault current detection circuit connected to the control device for the direct detection of a fault current and / or at least one voltage within the drive circuit during a phase in which, in the case of a fault-free drive circuit, there is no current flow from the supply network to the DC voltage intermediate circuit.
  • a power factor correction (PFC) filter with a switch is connected between the rectifier and the DC voltage intermediate circuit in a step-up converter topology.
  • the at least one residual current detection circuit preferably has a residual current detection circuit in a ground connection between the power factor correction filter and the DC voltage intermediate circuit; and the control device is preferably configured to close the switch of the power factor correction filter when a fault test is to be carried out with the fault current detection circuit and to measure the fault current with the fault current detection circuit.
  • the fault currents can be measured with different versions of current sensors, such as Hall probes or current measuring resistors.
  • the fault current detection circuit mentioned preferably has a current measuring resistor in the ground connection between the power factor correction filter and the DC voltage intermediate circuit, so that the fault current measurement can be carried out, for example, using a voltage drop across this current measuring resistor.
  • an additional test current source which is connected to the current measuring resistor of the fault current detection circuit, is preferably provided for calibrating the measurement of the fault current.
  • a power factor correction (PFC) filter with a switch is connected between the rectifier and the DC voltage intermediate circuit.
  • the at least one residual current detection circuit preferably has a residual current detection circuit for detecting a voltage on a neutral conductor connected to the supply network, a residual current detection circuit for detecting a voltage on a phase conductor connected to the supply network, a residual current detection circuit for detecting an intermediate circuit voltage across the direct voltage intermediate circuit and / or a leakage current detection circuit for detecting a voltage at a positive pole of the rectifier; and the control device is preferably designed to carry out a fault check with the at least one fault current detection circuit when the power factor correction filter is switched off and the intermediate circuit voltage across the direct voltage intermediate circuit is greater than a mains voltage of the supply network, and to detect an insulation fault on the basis of the at least one detected voltage.
  • the two aforementioned embodiments can also be combined with one another in order to further increase the security of the residual current detection.
  • the drive circuit has no PFC filter or is in passive operation.
  • the at least one residual current detection circuit preferably has a residual current detection circuit for detecting a voltage on a neutral conductor connected to the supply network, a residual current detection circuit for detecting a voltage on a phase conductor connected to the supply network and / or a residual current detection circuit for detecting an intermediate circuit voltage across the direct voltage intermediate circuit and the control device is preferably designed to detect an insulation fault on the basis of the at least one detected voltage.
  • control device can also be designed to control a circuit breaker (e.g. relay, contactor, etc.) connected to the AC connection when an insulation fault is detected in such a way that it disconnects the drive circuit or at least the intermediate voltage circuit from the supply network.
  • a circuit breaker e.g. relay, contactor, etc.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a drive circuit according to the present
  • Invention 2 shows diagrams to illustrate the time profile of a fault current in the event of an insulation fault at a positive pole of the DC link of the drive circuit from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows diagrams to illustrate the time course of a fault current in the event of an insulation fault in a motor phase of the drive circuit from FIG.
  • FIG. 4 shows diagrams to illustrate the time profile of a fault current in the event of an insulation fault at a star point of the DC motor of the drive circuit from FIG. 1;
  • FIG. 5 shows diagrams to illustrate the time profile of a direct fault current measurement of the drive circuit from FIG. 1;
  • FIG. 6 diagrams to illustrate the time course of an exemplary
  • FIG. 7 shows a variant according to the invention of the first embodiment of a drive circuit according to the present invention.
  • Fig. 8 shows a second embodiment of a drive circuit according to the present
  • FIG. 9 shows diagrams of the time profile of the detected voltages in the drive circuit of FIG. 8 without insulation faults, in operation with an active PFC filter and artificially generated current gap;
  • FIG. 10 shows diagrams of the time profile of the detected voltages in the drive circuit of FIG. 8 with an insulation fault at a positive pole of the DC link, in operation with an active PFC filter and artificially generated current gap;
  • Figure 1 1 shows a third embodiment of a drive circuit according to the present invention.
  • FIG. 13 shows diagrams of the time profile of the detected voltages in the drive circuit from FIG. 11 with an insulation fault at a positive pole of the DC voltage intermediate circuit.
  • the drive circuit 10 serves to drive an electronic commutated motor 12.
  • it is a three-phase brushless three-phase motor 12 with three motor phases U, V, W, which are connected to one another at a star point SP.
  • the motor 12 is fed from a DC voltage intermediate circuit 14 via an inverter 16.
  • the DC voltage intermediate circuit 14 has an intermediate circuit capacitor C1
  • the inverter 16 has, in this exemplary embodiment, a three-phase inverter bridge circuit with a total of six power switches M1 to M6 (e.g. MOSFETs or IGBTs with antiparallel connected diodes) in its half bridges.
  • the three motor phases U, V, W are connected to a motor phase connection 17, which is connected to the three center taps of the half bridges of the inverter 16.
  • the DC voltage intermediate circuit 14 is connected to an AC connection 20 via a rectifier.
  • the rectifier 18 has a rectifier bridge circuit with a total of four rectifier diodes D7 to D10.
  • the drive circuit 10 is connected to a phase conductor L and a neutral conductor N of a supply network 22.
  • the supply network also has a protective earth PE.
  • an optional circuit breaker 24 is also connected between the supply network 22 and the AC connection 20 of the drive circuit 10 and can disconnect the drive circuit from the supply network 22 if required.
  • the circuit breaker 24 is, for example, an F1 switch of type A.
  • the circuit breaker 24 can consist of a relay or contactor, which is opened by the drive circuit 10 when an insulation fault R7a..c is detected, to drive circuit 10 or at least to separate the DC voltage intermediate circuit 14 from the supply network 22.
  • a power factor correction (PFC) filter 26 is also connected between the rectifier 18 and the DC voltage intermediate circuit 14.
  • the PFC filter 26 is configured in a step-up converter topology and contains in particular an inductance L1, a switch M7 and a rectifier diode D1.
  • the switch M7 is driven by a driver circuit 32.
  • the drive circuit 10 also has a control device 28.
  • the control device e.g. a microcontroller
  • the control device 28 controls the power switches M1 to M6 of the inverter 16 via control signals Suvw.
  • the control device 28 controls the driver circuit 32 via a control signal SA.
  • the drive circuit 10 has a fault current detection circuit 30.
  • this fault current detection circuit 30 contains a current measuring resistor R8 in the ground connection between the PFC filter 26 and the DC voltage intermediate circuit 14.
  • a switch M8 is connected in parallel with this current measuring resistor R8 and is controlled by a driver circuit 34, which in turn is controlled by a control signal SB from the Control device 28 is controlled.
  • the fault current detection circuit 30 detects a voltage drop across the current measuring resistor and passes this via a RC element with a resistor Ri and a capacitor Ci to the control device 28 as a fault current measuring signal SF.
  • FIG. 2 illustrates an insulation fault R7a at the positive pole of the DC link 14
  • the diagrams in FIG. 3 illustrate an insulation fault R7b at the motor phase U
  • the diagrams in FIG. 4 illustrate an insulation fault R7c at the neutral point SP of the DC motor 12
  • the 5 illustrates the fault current measurement.
  • the fault current flows through the drive circuit 10 in various ways. If the switch M7 is switched off / open, the fault current flows via the diode D1. On the other hand, if the switch M7 is switched on / closed, the fault current flows via the switch M8 and the current measuring resistor R8 to the intermediate circuit capacitor C1. In order to be able to measure the fault current as a voltage drop across the current measuring resistor R8, the switch M7 must accordingly be switched on during the fault current measurement (cf. FIG. 5).
  • the path of the fault current is dependent on the half-wave of the mains voltage
  • the path of the fault current for the positive and negative half-wave of the mains voltage is considered separately as an example for an insulation fault R7a at the positive pole of the DC link 14.
  • the diodes D7 and D10 of the rectifier 18 are conductive, as a result of which the neutral conductor N or the protective ground PE leads tend to be connected to the ground of the DC link 14.
  • the fault current IR7 thus flows back to the intermediate circuit capacitor C1 via the resistor R7a, the mains voltage source 22, the diode D7, the inductance L1, the conductive switch M7 and the current measuring resistor R8. Since the diodes D7 and D10 and the switch M7 are simultaneously conductive, the mains voltage ULN and the voltage Uu across the inductor L1 are approximately the same.
  • the intermediate circuit voltage UHV is thus present across the resistor R7a.
  • the diodes D8 and D9 of the rectifier 18 are conductive, so that the fault current IR 7 flows back to the intermediate circuit capacitor C1 via the resistor R7, the diode D8, the inductance L1, the conductive switch M7 and the current measuring resistor R8. Since the diodes D8 and D9 and the switch M7 are simultaneously conductive, the mains voltage ULN and the voltage ULI across the inductor L1 are approximately the same size. During the negative half-wave, the difference between the intermediate circuit voltage UHV and the mains voltage ULN is thus present across the resistor R7a.
  • the intermediate circuit voltage UHV is always greater than the mains voltage ULN, the voltage UHVPE across the resistor R7a is positive during the entire negative half-wave, the voltage UHVPE across the resistor R7a reaching its minimum at the negative maximum value -U N etz.max of the mains voltage ULN ,
  • the curves in the case of an insulation fault R7a at the positive pole of the DC link 14 are shown by way of example in FIG. 2. Since the intermediate circuit voltage UHV is always greater than the instantaneous value of the line voltage ULN, the fault current IR7 flows in a positive direction over the entire period. During the positive half-wave, the negative pole of the DC link 14 is connected to the neutral conductor N or the protective ground PE via the diode D10. For this reason, the voltage UHVPE across the resistor R7a and thus also the fault current IR 7 are virtually constant during the positive half-wave. During the negative half-wave, protective earth PE is connected to the negative pole of DC link 14 via mains voltage source 22 and diode D9 of rectifier 18.
  • the voltage UHVPE across the resistor R7a is the difference between the intermediate circuit voltage UHV and the mains voltage ULN.
  • the residual current IR 7 reaches its minimum at the negative maximum value of the mains voltage.
  • the insulation fault R7a at the positive pole of the DC link 14 can always occur can be detected when the switch M7 is switched on, and the fault current IR 7 can be detected and measured in the same way during the positive and negative half-wave of the mains voltage ULN.
  • the curves for an insulation fault R7b of the motor phase U are shown in FIG. 3.
  • the motor phases U, V, W are clocked.
  • a motor phase assumes either the voltage zero (negative pole of the direct voltage intermediate circuit 14) or the intermediate circuit voltage UHV (positive pole of the direct voltage intermediate circuit 14).
  • the negative pole of the DC voltage intermediate circuit 14 is connected to the neutral conductor N or PE via a diode of the rectifier 18.
  • the voltage UHVPE across the resistor R7b and thus also the fault current l R7 during the positive half-wave are either zero (motor phase off) or as large as in the case of an insulation fault on the DC link (motor phase on).
  • the insulation fault R7b of a motor phase U, V, W can only be detected if the faulty motor phase is at 1 (potential of the DC link) and switch M7 is switched on at the same time, the fault current IR 7 during the positive and negative half-wave being the same Way can be recognized.
  • a fault current IR 7 also flows through the resistor R7b in the negative half-wave when the motor phase U is at 0.
  • the direction of flow of the fault current IR 7 via the current measuring resistor R8 is only positive when the motor phase U is switched on, which is why the fault current IR 7 can only be measured with the analog-to-digital converter of the control device 28 when the motor phase U is open 1 is.
  • the curves for an insulation fault R7c at the star point SP of the DC motor 12 are shown in FIG. 4.
  • the fault current IR7 In the positive half-wave of the mains voltage ULN, the fault current IR7 is always greater than or equal to zero. The largest value of the fault current IR7 occurs when all three motor phases U, V, W are switched on at the same time. In the negative half-wave of the mains voltage ULN, the fault current IR7 only flows in the positive direction if all three motor phases U, V, W are switched on at the same time. Only in this case is the voltage USPPE from the star point SP to the protective earth PE always positive.
  • the insulation fault R7c at the star point SP of the DC motor 12 can only be detected in the positive half-wave of the mains voltage ULN if at least one motor phase is at 1 (potential of the DC voltage intermediate circuit) and the switch M7 is switched on at the same time.
  • the level of the measured fault current IR7 is only one third (with only one motor phase to 1) or two thirds (with two motor phases to 1) of the maximum fault current, which is measured when all three motor phases U, V, W simultaneously at 1 are.
  • the fault current IR7 can only be recognized if all motor phases are at 1 (potential of the DC link) and switch M7 is switched on at the same time.
  • the curves of the fault current measurement for the insulation faults R7a..c described above of the drive circuit of FIG. 1 are shown in FIG. 5. While the switch M7 is switched on (control signal SA of the driver circuit 32 to 1), the fault current IR7 flows via the current measuring resistor R8 to the negative pole of the intermediate circuit capacitor C1. The fault current IR 7 can thus be measured as a voltage drop across the current measuring resistor R8 during this time and as a fault current measuring signal SF Control device 28 are directed.
  • the switch M7 is permanently switched off / opened by the control device 28 via the driver circuit 32.
  • the drive circuit 10 thus goes into passive operation, in which the intermediate circuit capacitor C1 is only charged via the diode D1 when the instantaneous value of the mains voltage ULN exceeds the intermediate circuit voltage UHV.
  • this results in a gaping fault current IR 7 , which is also recognized by a type A fault current circuit breaker 24.
  • control device 28 could, in the event of detection of an insulation fault R7a..c in the manner described above, directly control a circuit breaker 24 in the embodiment of a relay or contactor between the AC voltage connection 20 of the drive circuit 10 and the supply network 22 so that it controls the drive circuit 10 or at least the DC voltage intermediate circuit 14 separates from the supply network 22.
  • the drive circuit 10 of this exemplary embodiment preferably also has a test current source 36 which is connected to the current measuring resistor R8 of the residual current detection circuit 30.
  • the test current source 36 can be controlled by the control device 28 with a control signal SC in order to calibrate the fault current measurement described above with the fault current detection circuit 30.
  • the curve profiles of such a residual current calibration are shown in FIG. 6.
  • a zero point adjustment of the residual current measurement is carried out.
  • the test current source 36 can be switched on a precise direct current is impressed into the residual current detection circuit 30.
  • the switch M8 of the fault current detection circuit 30 must be switched off (control signal SB of the driver circuit 34 to 0) so that the direct current provided by the test current source 36 flows through the current measuring resistor R8.
  • the PFC switch M7 must be switched on (control signal SA of the driver circuit 32 to 1) so that the useful current does not flow through the current measuring resistor R8.
  • the impressed direct current which is switched on by the control device 28 via the control signal SC, leads to a defined voltage drop across the current measuring resistor R8, which is used for the zero point adjustment of the residual current measurement or the residual current measurement signal SF.
  • FIG. 7 shows a variant according to the invention of the first embodiment of a drive circuit from FIG. 1.
  • the same components and the same parameters are each provided with the same reference symbols as in the first embodiment.
  • the drive circuit 10 of FIG. 7 differs from the drive circuit 10 of FIG. 1 in particular in the design of the PFC filter 26.
  • the PFC filter 26 is also high in this embodiment variant - Configurator topology designed.
  • an interleaved PFC filter 26 with two step-up converters connected in parallel is provided in the variant of FIG. 7.
  • the first step-up converter contains an inductor L1 a, a switch M7a and a rectifier diode D1 a and is driven by a first driver circuit 32a.
  • the second step-up converter contains an inductor L1 b, a switch M7b and a rectifier diode D1 b and is driven by a second driver circuit 32b.
  • the two driver circuits 32a, 32b are controlled by the control device 28 via control signals SAa, SAb.
  • the fault current detection circuit 30 and the fault test for insulation faults R7a, R7b, R7c correspond to those of the embodiment of FIG. 1, the switches M7a, M7b of all step-up converters of the PFC filter 26 having to be switched on in order to carry out the fault test, so that the fault current through the current measuring resistor R8 the leakage current detection circuit 30 flows.
  • the embodiment variant of the drive circuit shown in FIG. 7 corresponds to the first exemplary embodiment from FIGS. 1 to 6.
  • this drive circuit 10 also contains a PFC filter 26 between the rectifier 18 and the DC voltage intermediate circuit 14.
  • the drive circuit 10 of FIG. 8 differs from that of the first exemplary embodiment in particular by the type of fault current detection circuit (s).
  • the fault current detection circuit 30 instead of the fault current detection circuit 30 with the current measuring resistor R8 in the ground connection between the PFC filter 26 and the DC voltage intermediate circuit 14, with which the fault current I R7 is measured directly within the drive circuit 10, there are a plurality of fault current detection circuits 38a in the drive circuit 10 of the second exemplary embodiment. .d for the direct detection of a voltage within the drive circuit 10, on the basis of which an insulation fault R7a..c can be detected.
  • first residual current detection circuit 38a for detecting the voltage UN on the neutral conductor N
  • second residual current detection circuit 38b for detecting the voltage UL on the phase conductor L
  • third residual current detection circuit 38c for detecting the intermediate circuit voltage UHV via the direct voltage intermediate circuit 14
  • fourth residual current detection circuit 38d is provided for detecting the voltage UPFC at the positive pole of the rectifier 18.
  • All four residual current detection circuits 38a .. d are preferably provided in order to increase the security when detecting an insulation fault R7a..c, but optionally only one, two or three of these residual current detection circuits 38a .. d can also be used.
  • the first fault current detection circuit 38a contains a voltage divider R1, R2 between the neutral conductor N and the ground connection GND
  • the second fault current detection circuit 38b contains a voltage divider R3, R4 between the phase conductor L and the ground connection GND
  • the third fault current detection circuit 38c a voltage divider R5, R6 between the positive pole of the DC voltage intermediate circuit 14 and the ground connection GND
  • the fourth fault current detection circuit 38d contains a voltage divider R9, R10 between the positive pole of the rectifier 18 and the ground connection GND.
  • insulation faults R7a..c can be detected in operation with an active PFC filter 26 by generating an artificial current gap in the mains current i N e t z from the supply network 22 to the DC voltage intermediate circuit 14.
  • the control device 28 uses the control signal SA to the driver circuit 32 (not shown in FIG. 8) with the active PFC filter 26 to ensure that the PFC filter 26 in a phase in which the intermediate circuit voltage UHV across the direct voltage intermediate circuit is greater than that Mains voltage ULN of the supply network 22 and therefore there is no recharging current from the supply network, is temporarily switched off, so that the mains current I N t z temporarily becomes zero (see FIGS. 9 and 10).
  • the diodes D7 to D10 of the rectifier 18 are conductive only when the AC current I N etwork equal to zero.
  • the voltage UL on the phase conductor L is equal to the mains voltage during the positive half-wave of the mains voltage ULN and zero during the negative half-wave of the mains voltage ULN.
  • the voltage UN on the neutral conductor N is equal to zero during the positive half-wave of the mains voltage ULN and during the negative half-wave of the mains voltage ULN is equal to the mains voltage.
  • both the voltage UL on the phase conductor L and the voltage UN on the neutral conductor N are zero.
  • the voltage UPFC at the positive pole of the bridge rectifier 18 takes the value of the voltage UL at the phase conductor L in the positive half-wave of the line voltage ULN and the voltage UN at in the negative half-wave of the line voltage ULN Neutral conductor N on.
  • the curve profiles described for the fault-free state of the drive circuit 10 are illustrated in FIG. 9.
  • the curve profiles for the case of an insulation fault R7a at the positive pole of the direct voltage intermediate circuit are illustrated in FIG. 10.
  • the diode D7 is permanently conductive during the positive half-wave of the mains voltage ULN, so that the voltage UL at the phase conductor L is equal to the intermediate circuit voltage UHV during this time.
  • the diode D10 of the rectifier 18 also conducts in the positive half-wave of the line voltage ULN in addition to the diode D7, which is why the line voltage ULN is present at the phase conductor L during this time.
  • the diode D9 conducts and the voltage UL on the phase conductor L becomes zero.
  • the diode D9 blocks and the voltage UL on the phase conductor L again assumes the intermediate circuit voltage UHV. Similarly, it is with the voltage UN at the neutral wire N.
  • the AC current I N etwork a current gap, with the voltage UN participates in the neutral conductor N of the intermediate circuit voltage UHV. If the mains current l Net z is then not equal to zero, the voltage UN at the neutral conductor N becomes zero because of the conductive diode D10.
  • the neutral conductor N is connected to the DC voltage intermediate circuit 14 via the resistor R7a. Accordingly, the voltage UN of the neutral conductor N in the current gap of the mains current I Net z assumes the intermediate circuit voltage UHV. If the mains current l N e t z is not equal to zero, the diode D9 becomes conductive and the neutral conductor N is connected to ground GND via the supply network 22. Accordingly, the negative mains voltage -ULN is present at the neutral conductor N during this time. If the mains current l Ne tz then has a current gap again, the diode D9 blocks and the voltage U N at the neutral conductor N again assumes the intermediate circuit voltage UHV.
  • the diode D7 and in the negative half-wave the diode D8 is conductive, so that the voltage UPFC at the positive pole of the rectifier 18 in the positive half-wave is equal to the voltage UL am Phase conductor L and in the negative half-wave of the mains voltage ULN is equal to the voltage UN at the neutral conductor N.
  • the voltages UL, UN and UPFC assume different courses during the current gaps in the mains current iNetz.
  • the switch M7 can be switched off permanently by the control device 28 via the driver circuit 32, so that the drive circuit 10 changes to passive operation, in which the insulation fault R7a..c also, for example, from a type A residual current circuit breaker 24 can be detected.
  • the control device 28 could, in the event of detection of an insulation fault R7a..c in the manner described above, directly control a circuit breaker 24 in the embodiment of a relay or contactor between the AC voltage connection 20 of the drive circuit 10 and the supply network 22 so that it controls the drive circuit 10 or at least the voltage intermediate circuit 14 separates from the supply network 22.
  • FIGS. 1 1 to 13 a third embodiment of a drive circuit for an electronically commutated motor and its fault current monitoring will now be explained in more detail.
  • the same components and the same parameters are each provided with the same reference numerals as in the first and second exemplary embodiments.
  • the drive circuit 10 of FIG. 11 differs from that of the second exemplary embodiment in particular in that no PFC filter 26 is provided.
  • a plurality of fault current detection circuits 38a .. c are provided for directly detecting a voltage within the drive circuit 10, on the basis of which an insulation fault R7a..c can be detected.
  • a first fault current detection circuit 38a with a voltage divider R1, R2 for detecting the voltage U N on the neutral conductor N
  • a second fault current detection circuit 38b with a voltage divider R3, R4 for detecting the voltage UL on the phase conductor L
  • a third fault current detection circuit 38c with a voltage divider R5, R6 for detecting the intermediate circuit voltage UHV over the DC voltage intermediate leg 14 provided.
  • All three residual current detection circuits 38a .. c are preferably provided in order to increase the security in detecting an insulation fault R7a..c, but optionally only one or two of these residual current detection circuits 38a .. c can also be used.
  • the intermediate circuit capacitor C1 is only charged when the instantaneous value of the line voltage ULN exceeds the intermediate circuit voltage UHV. Accordingly, a mains current INetz flows from the supply network 22 to the DC link 14 only when the instantaneous value of the line voltage ULN exceeds the DC link voltage UHV.
  • none of the diodes D7 to D10 of the rectifier 18 is conductive, as a result of which the voltages UL on the phase conductor L and UN on the neutral conductor N against ground GND assume sinusoidal curves in the fault-free state of the drive circuit 10, the amplitudes of which occur when the mains current I N occurs are kept at the intermediate circuit voltage UHV or GND by the conductive diodes (cf. FIG. 12).
  • FIG. 13 shows how this can be detected via the changed profile of the voltages UL on the phase conductor and UN on the neutral conductor N.
  • the diode D7 of the rectifier 18 In the positive half-wave of the mains voltage ULN, in the event of an insulation fault R7a at the positive pole of the DC link 14, the diode D7 of the rectifier 18 is polarized, which is why the voltage UL at the phase conductor L assumes the DC link voltage UHV.
  • the negative half-wave all diodes D7 to D10 of the rectifier 18 block, as a result of which the voltage UN on the neutral conductor N assumes the intermediate circuit voltage UHV through the connection via the resistor R7a to the direct voltage intermediate circuit 14.
  • the control device 28 can also directly control a circuit breaker in the embodiment of a relay or contactor between the AC voltage connection 20 of the drive circuit 10 and the supply network 22 in such a way that it controls the drive circuit 10 or at least separates the voltage intermediate circuit 14 from the supply network 22.
  • the drive circuit 10 of FIG. 11 without a PFC filter 26 is synonymous with a drive circuit 10 in passive operation.
  • 1 1 to 13 can therefore also be used in the passive operation of a drive circuit 10 with a PFC filter 26 and can also represent an extension of the fault current measurement in active operation. After fault current detection and the associated change from active to passive operation, it can thus be checked whether the insulation fault R7a.c is still present.

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Abstract

The invention relates to a drive circuit (10) for driving an electronically commutated motor (12), having a rectifier (18) with an AC terminal (20) which can be connected to a supply grid (22), an inverter (16) with a motor phase terminal (17) to which the motor phases (U, V, W) of the motor (12) can be connected, and a DC voltage intermediate circuit (14) between the rectifier (18) and the inverter. According to the invention, a fault detection to detect whether an insulation fault (R7a..c) of the drive circuit (10) is present is carried out by directly detecting a fault current (IR7) and/or at least one voltage (UL, UN, UHV, UPFC) within the drive circuit (10) during a phase in which a current flow from the supply grid (22) to the DC voltage intermediate circuit (14) does not occur in the event of a fault-free drive circuit.

Description

Antriebsschaltung und Verfahren zum Betreiben einer Antriebsschaltung  Drive circuit and method for operating a drive circuit
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsschaltung zum Antreiben eines elektronisch kommutierten Motors und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Antriebsschaltung. The present invention relates to a drive circuit for driving an electronically commutated motor and a method for operating such a drive circuit.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Fehlerstromüberwachung für Antriebsschaltungen, bei denen der Motor aus einem Gleichspannungszwischenkreis gespeist wird. Als Fehlerstrom wird ein elektrischer Strom bezeichnet, der aufgrund eines Isolationsfehlers über eine gegebene Fehlerstelle auf Erde bzw. den Schutzleiter abfließt. Zur Gefahrenabwehr bezüglich Personengefährdung durch elektrischen Schlag und Brandgefahr werden häufig sogenannte Fehlerstromschutzschalter, die auch als Fl- Schalter bezeichnet werden, eingesetzt. Gängiges Prinzip solcher Fehlerstromschutzschalter ist die Messung des Differenzstroms des in das zum Beispiel häusliche Stromnetz hinein- und herausfließenden Stroms, um bei Überschreitung eines bestimmten Grenzwerts des Differenzstroms die Stromversorgung allpolig abzuschalten. The present invention relates in particular to residual current monitoring for drive circuits in which the motor is fed from a DC voltage intermediate circuit. A fault current is an electrical current that flows to earth or the protective conductor due to an insulation fault via a given fault location. So-called residual current circuit breakers, which are also referred to as Fl switches, are often used to avert dangers related to personal injury from electric shock and fire. The common principle of such residual current circuit breakers is the measurement of the differential current of the current flowing into and out of the domestic power network, for example, in order to switch off the power supply at all poles when a certain limit value of the differential current is exceeded.
Die Auswahl des FI-Schutzschalters hängt im Wesentlichen von der Stromform eines eventuell auftretenden Fehlerstroms ab. Je nach Art des Fehlerstroms, den sie erfassen können, gibt es dementsprechend unterschiedliche Typen von Fehlerstromschutzschaltern. Wie in der Beschreibungseinleitung der EP 3 059 828 A1 erläutert, werden bei Gebäudeinstallationen überwiegend FI-Schutzschalter des Typs A eingesetzt, die nur den Wechselstromanteil des Fehlerstroms messen können, und benötigen Antriebsschaltungen für elektronisch kommutierte Motoren insbesondere in Zusammenhang mit einer aktiven Leistungsfaktorkorrektur (PFC) - Regelung deutlich teurere FI-Schutzschalter des Typs B. Die EP 3 059 828 A1 schlägt daher eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen von Fehlerströmen in einem geregelten Gleichspannungszwischenkreis mit einer aktiven Leistungsfaktorkorrektur vor, bei denen im Fall einer Fehlerstromerkennung die Zwischenkreisspannung aktiv abgesenkt wird, sodass dann der Fehlerstrom auch von einem FI-Schutzschalter des Typs A erfasst werden kann. Die Fehlerstromerkennung er- folgt dabei durch eine Differenzstrommessung am Wechselstromeingang der Antriebsschaltung. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass eine solche Differenzstrommessung mit einer erforderlichen Auflösung von wenigen mA sehr aufwändig, teuer und störanfällig ist. The selection of the RCCB essentially depends on the current shape of a fault current that may occur. Depending on the type of residual current that they can detect, there are different types of residual current circuit breakers. As explained in the introduction to EP 3 059 828 A1, type A residual current operated circuit breakers, which can only measure the AC component of the fault current, are mainly used in building installations and require drive circuits for electronically commutated motors, particularly in connection with active power factor correction (PFC) - Regulation of significantly more expensive type B residual current circuit breakers. EP 3 059 828 A1 therefore proposes a device and a method for detecting fault currents in a regulated direct voltage intermediate circuit with active power factor correction, in which the intermediate circuit voltage is actively reduced in the event of a fault current detection, so that the fault current from A type A residual current circuit breaker can be detected. Residual current is detected by measuring the residual current at the AC input of the drive circuit. The disadvantage of this solution is that such a differential current measurement with a required resolution of a few mA is very complex, expensive and prone to failure.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Fehlerstromüberwachung für eine Antriebsschaltung zum Antreiben eines elektronisch kommutierten Motors zu schaffen. It is the object of the invention to provide an improved residual current monitoring for a drive circuit for driving an electronically commutated motor.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This problem is solved by the teaching of the independent claims. Particularly advantageous refinements and developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Antriebsschaltung zum Antreiben eines elektronisch kommutierten Motors, welche einen Gleichspannungszwi- schenkreis aufweist, der eingangsseitig über einen Gleichrichter mit einem Wechselstromanschluss verbunden ist, der an ein Versorgungsnetz angeschlossen ist, und ausgangsseitig über einen Wechselrichter mit einem Motorphasenanschluss verbunden ist, an den die Motorphasen des Motors angeschlossen sind, erfolgt gemäß der Erfindung eine Fehlerprüfung, ob ein Isolationsfehler der Antriebsschaltung vorhanden ist, durch direktes Erfassen eines Fehlerstroms und/oder wenigstens einer Spannung innerhalb der Antriebsschaltung während einer Phase, in der im Fall einer fehlerfreien Antriebsschaltung kein Stromfluss aus dem Versorgungsnetz zum Gleichspannungszwischen- kreis stattfindet. In the method according to the invention for operating a drive circuit for driving an electronically commutated motor, which has a DC intermediate circuit, which is connected on the input side via a rectifier to an AC connection, which is connected to a supply network, and on the output side is connected to a motor phase connection via an inverter , to which the motor phases of the motor are connected, an error check is carried out according to the invention as to whether there is an insulation fault in the drive circuit by directly detecting a fault current and / or at least one voltage within the drive circuit during a phase in which, in the case of a faultless drive circuit there is no current flow from the supply network to the DC link.
Durch das direkte Erfassen eines Fehlerstroms und/oder wenigstens einer Spannung innerhalb der Antriebsschaltung können Fehlerströme kurzfristig erkannt werden. Bei Erkennung eines Fehlerstroms kann die Antriebsschaltung vorzugsweise in einen Betriebsmodus umgeschaltet werden, in dem die Fehlerströme auch durch den jeweils vorhandenen Fehlerstromschutzschalter (z.B. des Typs A) sicher erkannt werden können, oder kann der jeweils vorhandene Schutzschalter von der Antriebsschaltung angesteuert werden, um die Antriebsschaltung von dem Versorgungsnetz zu trennen. Die Fehlerstromerkennung gemäß der Erfindung erfolgt sehr schnell, sodass innerhalb von Millisekunden eine Trennung der Antriebsschaltung vom Versorgungsnetz auch mit kostengünstigen Fehlerschutzschaltern zum Beispiel des Typs A erfolgen kann. Die Fehlerströme können durch verschiedene kostengünstige Fehlerstromerkennungsschaltungen, die in die Antriebsschaltung integriert sind, erfasst werden. By directly detecting a fault current and / or at least a voltage within the drive circuit, fault currents can be recognized at short notice. If a fault current is detected, the drive circuit can preferably be switched to an operating mode in which the fault currents can also be reliably detected by the fault current circuit breaker (for example of type A) present, or the respective circuit breaker can be controlled by the drive circuit in order to drive the drive circuit disconnect from the supply network. The fault current detection according to the invention takes place very quickly, so that the drive circuit can be disconnected from the supply network within milliseconds, even at low cost Fault protection switches for example of type A can be made. The fault currents can be detected by various inexpensive fault current detection circuits that are integrated in the drive circuit.
Der Gleichspannungszwischenkreis weist vorzugsweise einen Zwischenkreiskondensator auf. Der Gleichrichter weist vorzugsweise eine Gleichrichter-Brückenschaltung, bevorzugt mit mehreren Gleichrichterdioden auf. Der Wechselrichter weist vorzugsweise eine Wechselrichter-Brückenschaltung, bevorzugt mit mehreren Leistungsschaltern (z.B. MOSFETs oder IGBTs mit antiparallel geschalteten Dioden) auf. Der Wechselrichter ist entsprechend dem angeschlossenen EC-Motor vorzugsweise mehrphasig ausgestaltet. The DC voltage intermediate circuit preferably has an intermediate circuit capacitor. The rectifier preferably has a rectifier bridge circuit, preferably with a plurality of rectifier diodes. The inverter preferably has an inverter bridge circuit, preferably with a plurality of power switches (e.g. MOSFETs or IGBTs with diodes connected in anti-parallel). In accordance with the connected EC motor, the inverter is preferably configured in multiple phases.
Die Erfindung ist auf keine spezielle Motorart beschränkt. Bei dem elektronisch kommu- tierten Motor kann es sich beispielsweise um einen Synchronmotor oder Asynchronmotor, einen Wechselstrommotor, einen Drehstrommotor oder dergleichen handeln. The invention is not limited to any particular type of engine. The electronically commutated motor can be, for example, a synchronous motor or asynchronous motor, an AC motor, a three-phase motor or the like.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Antriebsschaltung zwischen dem Gleichrichter und dem Gleichspannungszwischenkreis zudem einen in Hochsetzsteller- Topologie ausgestalteten Leistungsfaktorkorrektur (PFC) - Filter mit einem Schalter auf. In diesem Fall erfolgt die Fehlerprüfung vorzugsweise, wenn der Schalter des PFC-Fil- ters geschlossen / eingeschaltet ist, und erfolgt das Erfassen eines Fehlerstroms durch Messen des Fehlerstroms in einer Masseverbindung zwischen dem Leistungsfaktorkorrekturfilter und dem Gleichspannungszwischenkreis. In one embodiment of the invention, the drive circuit between the rectifier and the DC voltage intermediate circuit also has a power factor correction (PFC) filter in a step-up converter topology with a switch. In this case, the error check is preferably carried out when the switch of the PFC filter is closed / switched on, and a fault current is detected by measuring the fault current in a ground connection between the power factor correction filter and the DC link.
Der PFC-Filter in Hochsetzsteller-Topologie kann beispielsweise einen Hochsetzsteller mit einem Schalter oder wenigstens zwei parallel geschaltete Hochsetzsteller jeweils mit einem Schalter aufweisen. Im Fall der Variante eines sogenannten interleaved PFC-Fil- ters werden für die Fehlerprüfung die Schalter aller Hochsetzsteller geschlossen, damit nur der Fehlerstrom über die Masseverbindung zwischen dem PFC-Filter und dem Gleichspannungszwischenkreis fließt. The PFC filter in the step-up converter topology can have, for example, a step-up converter with a switch or at least two step-up converters connected in parallel, each with a switch. In the case of the variant of a so-called interleaved PFC filter, the switches of all step-up converters are closed for error checking so that only the fault current flows via the ground connection between the PFC filter and the DC link.
Bei dieser Ausführungsform kann vorzugsweise auch erkannt werden, wo der Isolationsfehler vorliegt. Insbesondere können bei der Fehlerprüfung im Fall eines kontinuierlichen Verlaufs des gemessenen Fehlerstroms ein Isolationsfehler des Pluspols des Gleich- spannungszwischenkreises, im Fall eines getakteten Verlaufs des gemessenen Fehlerstroms ein Isolationsfehler einer Motorphase des Motorphasenanschlusses oder des Motors, und/oder im Fall eines mehrstufig getakteten Verlaufs des gemessenen Fehlerstroms ein Isolationsfehler eines Sternpunkts des Motors erkannt werden. In this embodiment, it can preferably also be recognized where the insulation fault is. In particular, in the case of a fault check in the case of a continuous course of the measured fault current, an insulation fault of the positive pole of the voltage intermediate circuit, in the case of a clocked profile of the measured fault current, an insulation fault of a motor phase of the motor phase connection or the motor, and / or in the case of a multi-stage clocked profile of the measured fault current, an insulation fault of a star point of the motor is detected.
Bei dieser Ausführungsform kann außerdem vorzugsweise die Messung des Fehlerstroms bei eingeschaltetem Schalter mittels einer zusätzlichen Teststromquelle, die beispielsweise an den Strommesswiderstand angeschlossen ist, kalibriert werden. Diese Kalibrierung findet bevorzugt ebenfalls während einer Phase statt, in der im Fall einer fehlerfreien Antriebsschaltung kein Stromfluss aus dem Versorgungsnetz zum Gleich- spannungszwischenkreis stattfindet. In this embodiment, the measurement of the fault current when the switch is switched on can also preferably be calibrated by means of an additional test current source, which is connected, for example, to the current measuring resistor. This calibration preferably also takes place during a phase in which, in the case of a fault-free drive circuit, there is no current flow from the supply network to the DC voltage intermediate circuit.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die Antriebsschaltung ebenfalls zwischen dem Gleichrichter und dem Gleichspannungszwischenkreis zudem einen Leistungsfaktorkorrektur (PFC) - Filter mit einem Schalter auf, wobei die Fehlerprüfung erfolgt, wenn der Leistungsfaktorkorrekturfilter abgeschaltet ist und gleichzeitig eine Zwischenkreisspannung über dem Gleichspannungszwischenkreis größer als die Netzspannung des Versorgungsnetzes ist, sodass im Stromfluss aus dem Versorgungsnetz zum Gleichspannungszwischenkreis eine Stromlücke erzeugt wird. Das Erfassen wenigstens einer Spannung weist in diesem Fall ein Erfassen einer Spannung an einem mit dem Versorgungsnetz verbundenen Neutralleiter, ein Erfassen einer Spannung an einem mit dem Versorgungsnetz verbundenen Phasenleiter, ein Erfassen der Zwischenkreisspannung über dem Gleichspannungszwischenkreis und/oder ein Erfassen einer Spannung an einem Pluspol des Gleichrichters auf. In another embodiment of the invention, the drive circuit also has a power factor correction (PFC) filter with a switch between the rectifier and the DC voltage intermediate circuit, the error check being carried out when the power factor correction filter is switched off and at the same time an intermediate circuit voltage across the DC voltage intermediate circuit is greater than the mains voltage of the supply network, so that a current gap is generated in the current flow from the supply network to the DC voltage intermediate circuit. In this case, the detection of at least one voltage comprises detection of a voltage on a neutral conductor connected to the supply network, detection of a voltage on a phase conductor connected to the supply network, detection of the intermediate circuit voltage across the DC voltage intermediate circuit and / or detection of a voltage on a positive pole of the rectifier.
In den beiden vorgenannten Ausführungsformen der Erfindung wird bei Erkennung eines Isolationsfehlers vorzugsweise der Schalter des Leistungsfaktorkorrekturfilters dauerhaft geöffnet (bzw. werden im Fall des interleaved PFC-Filters die mehreren Schalter alle dauerhaft geöffnet). Auf diese Weise wird die Antriebsschaltung in einen passiven Betriebsmodus umgeschaltet, in dem auch ein kostengünstiger Fehlerstromschutzschalter des Typs A, der üblicherweise in Gebäudeinstallationen eingesetzt wird, den Fehlerstrom und damit etwaige Isolationsfehler erfassen kann. Optional können die beiden vorgenannten Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden, um die Sicherheit der Fehlerstromerfassung weiter zu erhöhen. In the two aforementioned embodiments of the invention, when an insulation fault is detected, the switch of the power factor correction filter is preferably opened permanently (or in the case of the interleaved PFC filter, the multiple switches are all opened permanently). In this way, the drive circuit is switched to a passive operating mode in which an inexpensive type A residual current circuit breaker, which is usually used in building installations, can also detect the residual current and thus any insulation faults. Optionally, the two aforementioned embodiments can also be combined with one another in order to further increase the security of the residual current detection.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die Antriebsschaltung keinen Leistungsfaktorkorrekturfilter auf oder befindet sich dieser im passiven Betrieb. In diesem Fall weist das Erfassen wenigstens einer Spannung bevorzugt ein Erfassen einer Spannung an einem mit dem Versorgungsnetz verbundenen Neutralleiter, ein Erfassen einer Spannung an einem mit dem Versorgungsnetz verbundenen Phasenleiter und/oder ein Erfassen einer Zwischenkreisspannung über dem Gleichspannungszwischenkreis auf. In another embodiment of the invention, the drive circuit does not have a power factor correction filter or is in passive operation. In this case, the detection of at least one voltage preferably has a detection of a voltage on a neutral conductor connected to the supply network, a detection of a voltage on a phase conductor connected to the supply network and / or a detection of an intermediate circuit voltage across the DC voltage intermediate circuit.
In dieser Ausführungsform und auch in den vorherigen Ausführungsformen der Erfindung kann bei Erkennung eines Isolationsfehlers vorzugsweise ein Schutzschalter zwischen dem Wechselstromanschluss der Antriebsschaltung und dem Versorgungsnetz von der Antriebsschaltung angesteuert werden, um die Antriebsschaltung oder zumindest den Gleichspannungszwischenkreis vom Versorgungsnetz zu trennen. Auf diese Weise kann die Sicherheit bei Auftreten von Isolationsfehlern unabhängig von der Art des jeweils eingesetzten Fehlerstromschutzschalters gewährleistet werden. Bei dem Schutzschalter kann es sich vorzugsweise um einen Fehlerstromschutzschalter (Fl-Schalter), ein Relais oder ein Schütz handeln. In this embodiment and also in the previous embodiments of the invention, when an insulation fault is detected, a circuit breaker between the AC connection of the drive circuit and the supply network can preferably be controlled by the drive circuit in order to separate the drive circuit or at least the DC link from the supply network. In this way, the safety in the event of insulation faults can be guaranteed regardless of the type of earth leakage circuit breaker used. The circuit breaker can preferably be a residual current circuit breaker (FL switch), a relay or a contactor.
Die erfindungsgemäße Antriebsschaltung zum Antreiben eines elektronisch kommutier- ten Motors weist einen Gleichrichter mit einem Wechselstromanschluss, der an ein Versorgungsnetz anschließbar ist; einen Wechselrichter mit einem Motorphasenanschluss, an den die Motorphasen des Motors anschließbar sind; einen Gleichspannungszwischenkreis zwischen dem Gleichrichter und dem Wechselrichter; eine Steuereinrichtung; und wenigstens eine mit der Steuereinrichtung verbundene Fehlerstromerkennungsschaltung zum direkten Erfassen eines Fehlerstroms und/oder wenigstens einer Spannung innerhalb der Antriebsschaltung während einer Phase, in der im Fall einer fehlerfreien Antriebsschaltung kein Stromfluss aus dem Versorgungsnetz zum Gleichspannungszwischenkreis stattfindet, auf. The drive circuit according to the invention for driving an electronically commutated motor has a rectifier with an AC connection that can be connected to a supply network; an inverter with a motor phase connection to which the motor phases of the motor can be connected; a DC link between the rectifier and the inverter; a control device; and at least one fault current detection circuit connected to the control device for the direct detection of a fault current and / or at least one voltage within the drive circuit during a phase in which, in the case of a fault-free drive circuit, there is no current flow from the supply network to the DC voltage intermediate circuit.
Mit dieser Antriebsschaltung können die gleichen Vorteile wie mit dem oben beschriebenen Verfahren zum Betreiben einer Antriebsschaltung erzielt werden. Bezüglich der Vor- teile und erfindungsgemäßen Ausführungsvarianten wird daher ergänzend auf die obigen Erläuterungen in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen. With this drive circuit, the same advantages as with the method described above for operating a drive circuit can be achieved. Regarding the pre parts and design variants according to the invention is therefore additionally made to the above explanations in connection with the method according to the invention.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist zwischen den Gleichrichter und den Gleich- spannungszwischenkreis ein in Hochsetzsteller-Topologie ausgestalteter Leistungsfaktorkorrektur (PFC) - Filter mit einem Schalter geschaltet. In diesem Fall weist die wenigstens eine Fehlerstromerkennungsschaltung vorzugsweise eine Fehlerstromerkennungsschaltung in einer Masseverbindung zwischen dem Leistungsfaktorkorrekturfilter und dem Gleichspannungszwischenkreis auf; und ist die Steuereinrichtung vorzugsweise ausgestaltet, um den Schalter des Leistungsfaktorkorrekturfilters zu schließen, wenn mit der Fehlerstromerkennungsschaltung eine Fehlerprüfung durchgeführt werden soll, und den Fehlerstrom mit der Fehlerstromerkennungsschaltung zu messen. In one embodiment of the invention, a power factor correction (PFC) filter with a switch is connected between the rectifier and the DC voltage intermediate circuit in a step-up converter topology. In this case, the at least one residual current detection circuit preferably has a residual current detection circuit in a ground connection between the power factor correction filter and the DC voltage intermediate circuit; and the control device is preferably configured to close the switch of the power factor correction filter when a fault test is to be carried out with the fault current detection circuit and to measure the fault current with the fault current detection circuit.
Die Fehlerströme können mit verschiedenen Ausführungen von Stromsensoren gemessen werden, wie zum Beispiel mit Hall-Sonden oder Strommesswiderständen. Die genannte Fehlerstromerkennungsschaltung weist in einer kostengünstigen Ausgestaltung vorzugsweise einen Strommesswiderstand in der Masseverbindung zwischen dem Leistungsfaktorkorrekturfilter und dem Gleichspannungszwischenkreis auf, sodass die Fehlerstrommessung beispielsweise anhand eines Spannungsabfalls über diesem Strommesswiderstand erfolgen kann. The fault currents can be measured with different versions of current sensors, such as Hall probes or current measuring resistors. In a cost-effective embodiment, the fault current detection circuit mentioned preferably has a current measuring resistor in the ground connection between the power factor correction filter and the DC voltage intermediate circuit, so that the fault current measurement can be carried out, for example, using a voltage drop across this current measuring resistor.
Bei dieser Ausführungsform ist bevorzugt ferner eine zusätzliche Teststromquelle, die an den Strommesswiderstand der Fehlerstromerkennungsschaltung angeschlossen ist, zum Kalibrieren der Messung des Fehlerstroms vorgesehen. In this embodiment, an additional test current source, which is connected to the current measuring resistor of the fault current detection circuit, is preferably provided for calibrating the measurement of the fault current.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist zwischen den Gleichrichter und den Gleichspannungszwischenkreis ein Leistungsfaktorkorrektur (PFC) - Filter mit einem Schalter geschaltet. In diesem Fall weist die wenigstens eine Fehlerstromerkennungsschaltung vorzugsweise eine Fehlerstromerkennungsschaltung zum Erfassen einer Spannung an einem mit dem Versorgungsnetz verbundenen Neutralleiter, eine Fehlerstromerkennungsschaltung zum Erfassen einer Spannung an einem mit dem Versorgungsnetz verbundenen Phasenleiter, eine Fehlerstromerkennungsschaltung zum Erfassen einer Zwischenkreisspannung über dem Gleichspannungszwischenkreis und/oder eine Fehlerstromerkennungsschaltung zum Erfassen einer Spannung an einem Pluspol des Gleichrichters auf; und ist die Steuereinrichtung vorzugsweise ausgestaltet, um eine Fehlerprüfung mit der wenigstens einen Fehlerstromerkennungsschaltung durchzufüh- ren, wenn der Leistungsfaktorkorrekturfilter abgeschaltet ist und die Zwischenkreisspannung über dem Gleichspannungszwischenkreis größer als eine Netzspannung des Versorgungsnetzes ist, und einen Isolationsfehler anhand der wenigstens einen erfassten Spannung zu erkennen. In another embodiment of the invention, a power factor correction (PFC) filter with a switch is connected between the rectifier and the DC voltage intermediate circuit. In this case, the at least one residual current detection circuit preferably has a residual current detection circuit for detecting a voltage on a neutral conductor connected to the supply network, a residual current detection circuit for detecting a voltage on a phase conductor connected to the supply network, a residual current detection circuit for detecting an intermediate circuit voltage across the direct voltage intermediate circuit and / or a leakage current detection circuit for detecting a voltage at a positive pole of the rectifier; and the control device is preferably designed to carry out a fault check with the at least one fault current detection circuit when the power factor correction filter is switched off and the intermediate circuit voltage across the direct voltage intermediate circuit is greater than a mains voltage of the supply network, and to detect an insulation fault on the basis of the at least one detected voltage.
Optional können die beiden vorgenannten Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden, um die Sicherheit der Fehlerstromerfassung weiter zu erhöhen. Optionally, the two aforementioned embodiments can also be combined with one another in order to further increase the security of the residual current detection.
In einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung weist die Antriebsschaltung keinen PFC-Filter auf oder befindet sich dieser im passiven Betrieb. In diesem Fall weist die wenigstens eine Fehlerstromerkennungsschaltung vorzugsweise eine Fehlerstromerkennungsschaltung zum Erfassen einer Spannung an einem mit dem Versorgungsnetz verbundenen Neutralleiter, eine Fehlerstromerkennungsschaltung zum Erfassen einer Spannung an einem mit dem Versorgungsnetz verbundenen Phasenleiter und/oder eine Fehlerstromerkennungsschaltung zum Erfassen einer Zwischenkreisspannung über dem Gleichspannungszwischenkreis auf und ist die Steuereinrichtung vorzugsweise ausgestaltet, um einen Isolationsfehler anhand der wenigstens einen erfassten Spannung zu erkennen. In yet another embodiment of the invention, the drive circuit has no PFC filter or is in passive operation. In this case, the at least one residual current detection circuit preferably has a residual current detection circuit for detecting a voltage on a neutral conductor connected to the supply network, a residual current detection circuit for detecting a voltage on a phase conductor connected to the supply network and / or a residual current detection circuit for detecting an intermediate circuit voltage across the direct voltage intermediate circuit and the control device is preferably designed to detect an insulation fault on the basis of the at least one detected voltage.
Vorzugsweise kann die Steuereinrichtung zudem ausgestaltet sein, um bei Erkennung eines Isolationsfehlers einen mit dem Wechselstromanschluss verbundenen Schutzschalter (z.B. Relais, Schütz, etc.) derart anzusteuern, dass er die Antriebsschaltung o- der zumindest den Spannungszwischenkreis vom Versorgungsnetz trennt. Preferably, the control device can also be designed to control a circuit breaker (e.g. relay, contactor, etc.) connected to the AC connection when an insulation fault is detected in such a way that it disconnects the drive circuit or at least the intermediate voltage circuit from the supply network.
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen, zum Teil schematisch: The above and other features and advantages of the invention can be better understood from the following description of preferred, non-limiting exemplary embodiments with reference to the accompanying drawing. They show, partly schematically:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Antriebsschaltung gemäß der vorliegenden Fig. 1 shows a first embodiment of a drive circuit according to the present
Erfindung; Fig. 2 Diagramme zur Veranschaulichung des zeitlichen Verlaufs eines Fehlerstroms bei einem Isolationsfehler an einem Pluspol des Gleichspannungszwischenkrei- ses der Antriebsschaltung von Fig. 1 ; Invention; 2 shows diagrams to illustrate the time profile of a fault current in the event of an insulation fault at a positive pole of the DC link of the drive circuit from FIG. 1;
Fig. 3 Diagramme zur Veranschaulichung des zeitlichen Verlaufs eines Fehlerstroms bei einem Isolationsfehler an einer Motorphase der Antriebsschaltung von Fig.3 shows diagrams to illustrate the time course of a fault current in the event of an insulation fault in a motor phase of the drive circuit from FIG.
1 ; 1 ;
Fig. 4 Diagramme zur Veranschaulichung des zeitlichen Verlaufs eines Fehlerstroms bei einem Isolationsfehler an einem Sternpunkt des Gleichstrommotors der An- triebsschaltung von Fig. 1 ; 4 shows diagrams to illustrate the time profile of a fault current in the event of an insulation fault at a star point of the DC motor of the drive circuit from FIG. 1;
Fig. 5 Diagramme zur Veranschaulichung des zeitlichen Verlaufs einer direkten Fehlerstrommessung der Antriebsschaltung von Fig. 1 ; 5 shows diagrams to illustrate the time profile of a direct fault current measurement of the drive circuit from FIG. 1;
Fig. 6 Diagramme zur Veranschaulichung des zeitlichen Verlaufs einer beispielhaften Fig. 6 diagrams to illustrate the time course of an exemplary
Kalibrierung der Fehlerstrommessung der Antriebsschaltung von Fig. 1 ;  Calibration of the fault current measurement of the drive circuit of Fig. 1;
Fig. 7 eine erfindungsgemäße Variante der ersten Ausführungsform einer Antriebs- schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung; 7 shows a variant according to the invention of the first embodiment of a drive circuit according to the present invention;
Fig. 8 eine zweite Ausführungsform einer Antriebsschaltung gemäß der vorliegenden Fig. 8 shows a second embodiment of a drive circuit according to the present
Erfindung;  Invention;
Fig. 9 Diagramme des zeitlichen Verlaufs der erfassten Spannungen in der Antriebsschaltung von Fig. 8 ohne Isolationsfehler, im Betrieb mit aktivem PFC-Filter und künstlich erzeugter Stromlücke; 9 shows diagrams of the time profile of the detected voltages in the drive circuit of FIG. 8 without insulation faults, in operation with an active PFC filter and artificially generated current gap;
Fig. 10 Diagramme des zeitlichen Verlaufs der erfassten Spannungen in der Antriebsschaltung von Fig. 8 mit einem Isolationsfehler an einem Pluspol des Gleich- spannungszwischenkreises, im Betrieb mit aktivem PFC-Filter und künstlich erzeugter Stromlücke; Fig. 1 1 eine dritte Ausführungsform einer Antriebsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung; 10 shows diagrams of the time profile of the detected voltages in the drive circuit of FIG. 8 with an insulation fault at a positive pole of the DC link, in operation with an active PFC filter and artificially generated current gap; Figure 1 1 shows a third embodiment of a drive circuit according to the present invention.
Fig. 12 Diagramme des zeitlichen Verlaufs der erfassten Spannungen in der Antriebsschaltung von Fig. 1 1 ohne Isolationsfehler; und 12 shows diagrams of the time profile of the detected voltages in the drive circuit of FIG. 11 without insulation faults; and
Fig. 13 Diagramme des zeitlichen Verlaufs der erfassten Spannungen in der Antriebsschaltung von Fig. 1 1 mit einem Isolationsfehler an einem Pluspol des Gleich- spannungszwischenkreises. 13 shows diagrams of the time profile of the detected voltages in the drive circuit from FIG. 11 with an insulation fault at a positive pole of the DC voltage intermediate circuit.
Bezug nehmend auf Fig. 1 bis 6 werden zunächst eine erste Ausführungsform einer Antriebsschaltung für einen elektronisch kommutierten Motor und deren Fehlerstromüberwachung näher erläutert. 1 to 6, a first embodiment of a drive circuit for an electronically commutated motor and its fault current monitoring are first explained in more detail.
Die Antriebsschaltung 10 dient dem Antreiben eines elektronischen kommutierten Motors 12. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 handelt es sich um einen dreiphasigen bürstenlosen Drehstrommotor 12 mit drei Motorphasen U, V, W, die an einem Sternpunkt SP miteinander verbunden sind. Der Motor 12 wird aus einem Gleichspannungszwischenkreis 14 über einen Wechselrichter 16 gespeist. Der Gleichspannungszwischenkreis 14 weist einen Zwischenkreiskondensator C1 auf, und der Wechselrichter 16 weist eine in diesem Ausführungsbeispiel dreiphasige Wechselrichter-Brückenschaltung mit insgesamt sechs Leistungsschaltern M1 bis M6 (z.B. MOSFETs oder IGBTs mit antiparallel geschalteten Dioden) in seinen Halbbrücken auf. Die drei Motorphasen U, V, W sind an einen Motorphasenanschluss 17 angeschlossen, der mit den drei Mittelabgriffen der Halbbrücken des Wechselrichters 16 verbunden ist. The drive circuit 10 serves to drive an electronic commutated motor 12. In the exemplary embodiment in FIG. 1, it is a three-phase brushless three-phase motor 12 with three motor phases U, V, W, which are connected to one another at a star point SP. The motor 12 is fed from a DC voltage intermediate circuit 14 via an inverter 16. The DC voltage intermediate circuit 14 has an intermediate circuit capacitor C1, and the inverter 16 has, in this exemplary embodiment, a three-phase inverter bridge circuit with a total of six power switches M1 to M6 (e.g. MOSFETs or IGBTs with antiparallel connected diodes) in its half bridges. The three motor phases U, V, W are connected to a motor phase connection 17, which is connected to the three center taps of the half bridges of the inverter 16.
Eingangsseitig ist der Gleichspannungszwischenkreis 14 über einen Gleichrichter mit einem Wechselstromanschluss 20 verbunden. Der Gleichrichter 18 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Gleichrichter-Brückenschaltung mit insgesamt vier Gleichrichterdioden D7 bis D10 auf. Über den Wechselstromanschluss 20 ist die Antriebsschaltung 10 mit einem Phasenleiter L und einem Neutralleiter N eines Versorgungsnetzes 22 verbunden. Das Versorgungsnetz hat zudem eine Schutzerdung PE. Zwischen das Versorgungsnetz 22 und den Wechselstromanschluss 20 der Antriebsschaltung 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel zudem ein optionaler Schutzschalter 24 geschaltet, der die Antriebsschaltung bei Bedarf vom Versorgungsnetz 22 trennen kann. Bei dem Schutzschalter 24 handelt es sich beispielsweise um einen Fl-Schalter des Typs A. Alternativ kann der Schutzschalter 24 aus einem Relais oder Schütz bestehen, welche durch die Antriebsschaltung 10 bei Erkennung eines Isolationsfehlers R7a..c geöffnet werden, um die Antriebsschaltung 10 oder zumindest den Gleichspannungszwi- schenkreis 14 von dem Versorgungsnetz 22 zu trennen. On the input side, the DC voltage intermediate circuit 14 is connected to an AC connection 20 via a rectifier. In this exemplary embodiment, the rectifier 18 has a rectifier bridge circuit with a total of four rectifier diodes D7 to D10. Via the AC connection 20, the drive circuit 10 is connected to a phase conductor L and a neutral conductor N of a supply network 22. The supply network also has a protective earth PE. In this exemplary embodiment, an optional circuit breaker 24 is also connected between the supply network 22 and the AC connection 20 of the drive circuit 10 and can disconnect the drive circuit from the supply network 22 if required. The circuit breaker 24 is, for example, an F1 switch of type A. Alternatively, the circuit breaker 24 can consist of a relay or contactor, which is opened by the drive circuit 10 when an insulation fault R7a..c is detected, to drive circuit 10 or at least to separate the DC voltage intermediate circuit 14 from the supply network 22.
Zwischen den Gleichrichter 18 und den Gleichspannungszwischenkreis 14 ist zudem ein Leistungsfaktorkorrektur (PFC) - Filter 26 geschaltet. Der PFC-Filter 26 ist in einer Hochsetzsteller-Topologie ausgestaltet und enthält insbesondere eine Induktivität L1 , einen Schalter M7 und eine Gleichrichterdiode D1. Der Schalter M7 wird von einer Treiberschaltung 32 angesteuert. A power factor correction (PFC) filter 26 is also connected between the rectifier 18 and the DC voltage intermediate circuit 14. The PFC filter 26 is configured in a step-up converter topology and contains in particular an inductance L1, a switch M7 and a rectifier diode D1. The switch M7 is driven by a driver circuit 32.
Die Antriebsschaltung 10 hat ferner eine Steuereinrichtung 28. Die Steuereinrichtung (z.B. ein Mikrocontroller) 28 steuert die Leistungsschalter M1 bis M6 des Wechselrichters 16 über Steuersignale Suvw an. Außerdem steuert die Steuereinrichtung 28 die Treiberschaltung 32 über ein Steuersignal SA an. The drive circuit 10 also has a control device 28. The control device (e.g. a microcontroller) 28 controls the power switches M1 to M6 of the inverter 16 via control signals Suvw. In addition, the control device 28 controls the driver circuit 32 via a control signal SA.
Bei der in Fig. 1 veranschaulichten Antriebsschaltung 10 mit aktiver Leistungsfaktorkorrektur (PFC) gibt es verschiedene Arten von Isolationsfehlern, die zu einem nicht lücken- den Gleichfehlerstrom oder getakteten Fehlerstrom führen, der von einem Fl-Schalter des Typs A eventuell nicht mehr sicher erkannt werden kann. Diese kritischen Isolationsfehler betreffen Isolationsfehler am Pluspol des Gleichspannungszwischenkreises 14 (in Fig. 1 beispielhaft als Isolationsfehler mit dem Widerstand R7a dargestellt), Isolationsfehler der Motorphasen U, V, W (in Fig. 1 beispielhaft für die Motorphase U als Isolationsfehler mit dem Widerstand R7b dargestellt) sowie Isolationsfehler in der Nähe des Sternpunkts SP des Gleichstrommotors 12 (in Fig. 1 beispielhaft als Isolationsfehler mit dem Widerstand R7c dargestellt). In the drive circuit 10 with active power factor correction (PFC) illustrated in FIG. 1, there are different types of insulation faults which lead to a non-gapless DC fault current or clocked fault current which may not be reliably detected by a type A FL switch can. These critical insulation faults relate to insulation faults at the positive pole of the DC link 14 (shown in FIG. 1 as an insulation fault with the resistor R7a), insulation faults in the motor phases U, V, W (shown in FIG. 1 as an insulation fault with the resistor R7b in FIG. 1 as an example) ) and insulation faults in the vicinity of the star point SP of the DC motor 12 (shown in FIG. 1 by way of example as insulation faults with the resistor R7c).
Zum Erkennen all dieser Isolationsfehler R7a, R7b, R7c weist die Antriebsschaltung 10 eine Fehlerstromerkennungsschaltung 30 auf. Diese Fehlerstromerkennungsschaltung 30 enthält in diesem Ausführungsbeispiel einen Strommesswiderstand R8 in der Masseverbindung zwischen dem PFC-Filter 26 und dem Gleichspannungszwischenkreis 14. Diesem Strommesswiderstand R8 parallel geschaltet ist ein Schalter M8, der von einer Treiberschaltung 34 angesteuert wird, welche wiederum über ein Steuersignal SB von der Steuereinrichtung 28 angesteuert wird. Die Fehlerstromerkennungsschaltung 30 erfasst einen Spannungsabfall über dem Strommesswiderstand und leitet diesen über ein RC-Glied mit einem Widerstand Ri und einer Kapazität Ci als Fehlerstrommesssignal SF an die Steuereinrichtung 28. In order to recognize all of these insulation faults R7a, R7b, R7c, the drive circuit 10 has a fault current detection circuit 30. In this exemplary embodiment, this fault current detection circuit 30 contains a current measuring resistor R8 in the ground connection between the PFC filter 26 and the DC voltage intermediate circuit 14. A switch M8 is connected in parallel with this current measuring resistor R8 and is controlled by a driver circuit 34, which in turn is controlled by a control signal SB from the Control device 28 is controlled. The fault current detection circuit 30 detects a voltage drop across the current measuring resistor and passes this via a RC element with a resistor Ri and a capacitor Ci to the control device 28 as a fault current measuring signal SF.
Anhand der Fig. 2 bis 6 wird nun beschrieben, wie die verschiedenen Isolationsfehler R7a, R7b, R7c mit Hilfe dieser Fehlerstromerkennungsschaltung 30 erkannt werden können. Die Diagramme in Fig. 2 veranschaulichen einen Isolationsfehler R7a am Pluspol des Gleichspannungszwischenkreises 14, die Diagramme in Fig. 3 veranschaulichen einen Isolationsfehler R7b an der Motorphase U, die Diagramme in Fig. 4 veranschaulichen einen Isolationsfehler R7c am Sternpunkt SP des Gleichstrommotors 12, und die Diagramme in Fig. 5 veranschaulichen die Fehlerstrommessung. 2 to 6, it will now be described how the various insulation faults R7a, R7b, R7c can be detected with the aid of this fault current detection circuit 30. The diagrams in FIG. 2 illustrate an insulation fault R7a at the positive pole of the DC link 14, the diagrams in FIG. 3 illustrate an insulation fault R7b at the motor phase U, the diagrams in FIG. 4 illustrate an insulation fault R7c at the neutral point SP of the DC motor 12, and the 5 illustrates the fault current measurement.
Abhängig vom Schaltzustand des Schalters M7 des PFC-Filters 26 fließt der Fehlerstrom auf verschiedenen Wegen durch die Antriebsschaltung 10. Ist der Schalter M7 ausgeschaltet / offen, so fließt der Fehlerstrom über die Diode D1. Wenn der Schalter M7 dagegen eingeschaltet / geschlossen ist, fließt der Fehlerstrom über den Schalter M8 und den Strom messwiderstand R8 zum Zwischenkreiskondensator C1. Um den Fehlerstrom als Spannungsabfall über dem Strommesswiderstand R8 messen zu können, muss dementsprechend der Schalter M7 während der Fehlerstrommessung eingeschaltet sein (vgl. Fig. 5). Depending on the switching state of the switch M7 of the PFC filter 26, the fault current flows through the drive circuit 10 in various ways. If the switch M7 is switched off / open, the fault current flows via the diode D1. On the other hand, if the switch M7 is switched on / closed, the fault current flows via the switch M8 and the current measuring resistor R8 to the intermediate circuit capacitor C1. In order to be able to measure the fault current as a voltage drop across the current measuring resistor R8, the switch M7 must accordingly be switched on during the fault current measurement (cf. FIG. 5).
Da der Weg des Fehlerstroms abhängig von der Halbwelle der Netzspannung ist, wird nachfolgend beispielhaft für einen Isolationsfehler R7a am Pluspol des Gleichspannungszwischenkreises 14 der Weg des Fehlerstroms für die positive und negative Halbwelle der Netzspannung getrennt betrachtet. Since the path of the fault current is dependent on the half-wave of the mains voltage, the path of the fault current for the positive and negative half-wave of the mains voltage is considered separately as an example for an insulation fault R7a at the positive pole of the DC link 14.
Während der positiven Halbwelle der Netzspannung ULN sind die Dioden D7 und D10 des Gleichrichters 18 leitend, wodurch der Neutralleiter N bzw. die Schutzerdung PE lei- tend mit der Masse des Gleichspannungszwischenkreises 14 verbunden sind. Der Fehlerstrom IR7 fließt somit über den Widerstand R7a, die Netzspannungsquelle 22, die Diode D7, die Induktivität L1 , den leitenden Schalter M7 und den Strommesswiderstand R8 zum Zwischenkreiskondensator C1 zurück. Da die Dioden D7 und D10 sowie der Schalter M7 gleichzeitig leitend sind, sind die Netzspannung ULN und die Spannung Uu über der Induktivität L1 näherungsweise gleich groß. Während der positiven Halbwelle liegt somit über dem Widerstand R7a die Zwischenkreisspannung UHV an. Während der negativen Halbwelle der Netzspannung ULN sind hingegen die Dioden D8 und D9 des Gleichrichters 18 leitend, sodass der Fehlerstrom IR7 über den Widerstand R7, die Diode D8, die Induktivität L1 , den leitenden Schalter M7 und den Strommesswiderstand R8 zum Zwischenkreiskondensator C1 zurückfließt. Da die Dioden D8 und D9 sowie der Schalter M7 gleichzeitig leitend sind, sind die Netzspannung ULN und die Spannung ULI über der Induktivität L1 näherungsweise gleich groß. Während der negativen Halbwelle liegt somit über dem Widerstand R7a die Differenz aus der Zwischenkreisspannung UHV und der Netzspannung ULN an. Da die Zwischenkreisspannung UHV immer größer als die Netzspannung ULN ist, ist die Spannung UHVPE über dem Widerstand R7a während der gesamten negativen Halbwelle positiv, wobei die Spannung UHVPE über dem Widerstand R7a ihr Minimum beim negativen Maximalwert -UNetz.max der Netzspannung ULN erreicht. During the positive half-wave of the mains voltage ULN, the diodes D7 and D10 of the rectifier 18 are conductive, as a result of which the neutral conductor N or the protective ground PE leads tend to be connected to the ground of the DC link 14. The fault current IR7 thus flows back to the intermediate circuit capacitor C1 via the resistor R7a, the mains voltage source 22, the diode D7, the inductance L1, the conductive switch M7 and the current measuring resistor R8. Since the diodes D7 and D10 and the switch M7 are simultaneously conductive, the mains voltage ULN and the voltage Uu across the inductor L1 are approximately the same. During the positive half-wave, the intermediate circuit voltage UHV is thus present across the resistor R7a. In contrast, during the negative half-wave of the mains voltage ULN, the diodes D8 and D9 of the rectifier 18 are conductive, so that the fault current IR 7 flows back to the intermediate circuit capacitor C1 via the resistor R7, the diode D8, the inductance L1, the conductive switch M7 and the current measuring resistor R8. Since the diodes D8 and D9 and the switch M7 are simultaneously conductive, the mains voltage ULN and the voltage ULI across the inductor L1 are approximately the same size. During the negative half-wave, the difference between the intermediate circuit voltage UHV and the mains voltage ULN is thus present across the resistor R7a. Since the intermediate circuit voltage UHV is always greater than the mains voltage ULN, the voltage UHVPE across the resistor R7a is positive during the entire negative half-wave, the voltage UHVPE across the resistor R7a reaching its minimum at the negative maximum value -U N etz.max of the mains voltage ULN ,
Die Kurvenverläufe bei einem Isolationsfehler R7a am Pluspol des Gleichspannungszwischenkreises 14 sind beispielhaft in Fig. 2 dargestellt. Da die Zwischenkreisspannung UHV immer größer als der Momentanwert der Netzspannung ULN ist, fließt der Fehlerstrom IR7 über die gesamte Periodendauer in positiver Richtung. Während der positiven Halbwelle ist der Minuspol des Gleichspannungszwischenkreises 14 über die Diode D10 mit dem Neutralleiter N bzw. der Schutzerdung PE verbunden. Aus diesem Grund sind die Spannung UHVPE über dem Widerstand R7a und damit auch der Fehlerstrom IR7 während der positiven Halbwelle quasi konstant. Während der negativen Halbwelle ist die Schutzerdung PE über die Netzspannungsquelle 22 und die Diode D9 des Gleichrichters 18 mit dem Minuspol des Gleichspannungszwischenkreises 14 verbunden. Dementsprechend ist die Spannung UHVPE über dem Widerstand R7a die Differenz aus der Zwischenkreisspannung UHV und der Netzspannung ULN. AUS diesem Grund erreicht der Fehlerstrom IR7 sein Minimum beim negativen Maximalwert der Netzspannung. Der Isolationsfehler R7a am Pluspol des Gleichspannungszwischenkreises 14 kann immer dann erkannt werden, wenn der Schalter M7 eingeschaltet ist, wobei der Fehlerstrom IR7 während der positiven und negativen Halbwelle der Netzspannung ULN auf die gleiche Art und Weise erkannt und gemessen werden kann. The curves in the case of an insulation fault R7a at the positive pole of the DC link 14 are shown by way of example in FIG. 2. Since the intermediate circuit voltage UHV is always greater than the instantaneous value of the line voltage ULN, the fault current IR7 flows in a positive direction over the entire period. During the positive half-wave, the negative pole of the DC link 14 is connected to the neutral conductor N or the protective ground PE via the diode D10. For this reason, the voltage UHVPE across the resistor R7a and thus also the fault current IR 7 are virtually constant during the positive half-wave. During the negative half-wave, protective earth PE is connected to the negative pole of DC link 14 via mains voltage source 22 and diode D9 of rectifier 18. Accordingly, the voltage UHVPE across the resistor R7a is the difference between the intermediate circuit voltage UHV and the mains voltage ULN. For this reason, the residual current IR 7 reaches its minimum at the negative maximum value of the mains voltage. The insulation fault R7a at the positive pole of the DC link 14 can always occur can be detected when the switch M7 is switched on, and the fault current IR 7 can be detected and measured in the same way during the positive and negative half-wave of the mains voltage ULN.
Die Kurvenverläufe bei einem Isolationsfehler R7b der Motorphase U sind in Fig. 3 dargestellt. Bei der Antriebsschaltung 10 von Fig. 1 werden die Motorphasen U, V, W getaktet. Eine Motorphase nimmt dabei entweder die Spannung Null (Minuspol des Gleich- spannungszwischenkreises 14) oder die Zwischenkreisspannung UHV (Pluspol des Gleichspannungszwischenkreises 14) an. Während der positiven Halbwelle ist der Minuspol des Gleichspannungszwischenkreises 14 über eine Diode des Gleichrichters 18 mit dem Neutralleiter N bzw. PE verbunden. Aus diesem Grund sind die Spannung UHVPE über dem Widerstand R7b und damit auch der Fehlerstrom lR7 während der positiven Halbwelle entweder Null (Motorphase aus) oder genauso groß wie bei einem Isolationsfehler am Gleichspannungszwischenkreis (Motorphase an). Während der negativen Halbwelle ist die Schutzerdung PE über die Netzspannung und über eine Diode des Gleichrichters 18 mit dem Minuspol des Gleichspannungszwischenkreises 14 verbunden. Dementsprechend ist die Spannung UHVPE über dem Widerstand R7b gleich der Differenz aus der Zwischenkreisspannung UHV und der Netzspannung ULN. AUS diesem Grund fließt der Fehlerstrom lR7 während der negativen Halbwelle nur dann in positiver Richtung, wenn die fehlerhafte Motorphase eingeschaltet ist und somit das Potenzial des Gleichspannungszwischenkreises 14 annimmt. Nur in diesem Fall ist die Differenz aus der Zwischenkreisspannung UHV und der Netzspannung ULN immer positiv. Dementsprechend ist der Fehlerstrom IR7 bei eingeschalteter Motorphase in der negativen Halbwelle genauso groß wie bei einem Isolationsfehler am Gleichspannungszwischenkreis. Der Isolationsfehler R7b einer Motorphase U, V, W kann nur dann erkannt werden, wenn die fehlerbehaftete Motorphase auf 1 (Potenzial des Gleichspannungszwischenkreises) ist und gleichzeitig der Schalter M7 eingeschaltet ist, wobei der Fehlerstrom IR7 während der positiven und negativen Halbwelle auf die gleiche Art und Weise erkannt werden kann.The curves for an insulation fault R7b of the motor phase U are shown in FIG. 3. In the drive circuit 10 of FIG. 1, the motor phases U, V, W are clocked. A motor phase assumes either the voltage zero (negative pole of the direct voltage intermediate circuit 14) or the intermediate circuit voltage UHV (positive pole of the direct voltage intermediate circuit 14). During the positive half-wave, the negative pole of the DC voltage intermediate circuit 14 is connected to the neutral conductor N or PE via a diode of the rectifier 18. For this reason, the voltage UHVPE across the resistor R7b and thus also the fault current l R7 during the positive half-wave are either zero (motor phase off) or as large as in the case of an insulation fault on the DC link (motor phase on). During the negative half-wave, protective earth PE is connected to the negative pole of DC link 14 via the mains voltage and a diode of rectifier 18. Accordingly, the voltage UHVPE across the resistor R7b is equal to the difference between the intermediate circuit voltage UHV and the mains voltage ULN. For this reason, the fault current I R7 only flows in the positive direction during the negative half-wave when the faulty motor phase is switched on and thus assumes the potential of the DC link 14. Only in this case is the difference between the intermediate circuit voltage UHV and the mains voltage ULN always positive. Accordingly, the fault current IR 7 when the motor phase is switched on is just as large in the negative half-wave as in the case of an insulation fault on the DC link. The insulation fault R7b of a motor phase U, V, W can only be detected if the faulty motor phase is at 1 (potential of the DC link) and switch M7 is switched on at the same time, the fault current IR 7 during the positive and negative half-wave being the same Way can be recognized.
Im Gegensatz zur positiven Halbwelle fließt in der negativen Halbwelle auch dann ein Fehlerstrom IR7 durch den Widerstand R7b wenn die Motorphase U auf 0 ist. Allerdings ist die Flussrichtung des Fehlerstroms IR7 über den Strommesswiderstand R8 nur dann positiv, wenn die Motorphase U eingeschaltet ist, weshalb mit dem Analog-Digital-Wand- ler der Steuereinrichtung 28 nur der Fehlerstrom IR7 gemessen werden kann, wenn die Motorphase U auf 1 ist. Die Kurvenverläufe bei einem Isolationsfehler R7c am Sternpunkt SP des Gleichstrommotors 12 sind in Fig. 4 dargestellt. Durch das Takten der drei Motorphasen U, V, W nehmen die Spannung USPPE zwischen dem Sternpunkt SP und der Schutzerdung PE und damit auch der Fehlerstrom IR7 drei verschiedene Level an. In der positiven Halbwelle der Netzspannung ULN ist der Fehlerstrom IR7 immer größer oder gleich Null. Der größte Wert des Fehlerstroms IR7 tritt dann auf, wenn alle drei Motorphasen U, V, W gleichzeitig eingeschaltet sind. In der negativen Halbwelle der Netzspannung ULN fließt der Fehlerstrom IR7 nur dann immer in positiver Richtung, wenn alle drei Motorphasen U, V, W gleichzeitig eingeschaltet sind. Nur in diesem Fall ist die Spannung USPPE vom Sternpunkt SP zur Schutzerdung PE immer positiv. Der Isolationsfehler R7c am Sternpunkt SP des Gleichstrommotors 12 kann in der positiven Halbwelle der Netzspannung ULN nur dann erkannt werden, wenn mindestens eine Motorphase auf 1 (Potenzial des Gleichspannungszwischenkreises) ist und gleichzeitig der Schalter M7 eingeschaltet ist. Allerdings beträgt das Niveau des gemessenen Fehlerstroms IR7 nur ein Drittel (bei nur einer Motorphase auf 1) bzw. zwei Drittel (bei zwei Motorphasen auf 1 ) des maximalen Fehlerstroms, welcher gemessen wird, wenn alle drei Motorphasen U, V, W gleichzeitig auf 1 sind. In der negativen Halbwelle der Netzspannung ULN kann der Fehlerstrom IR7 nur dann erkannt werden, wenn alle Motorphasen auf 1 (Potenzial des Gleichspannungszwischenkreises) sind und gleichzeitig der Schalter M7 eingeschaltet ist. Nur in diesem Schaltzustand ist die Spannung vom Sternpunt SP zur Schutzerdung PE immer positiv. In der negativen Halbwelle fließt zwar auch dann ein Fehlerstrom IR7 durch den Strommesswiderstand R8 wenn nur eine oder zwei Motorphasen gleichzeitig auf 1 sind; allerdings fließt dieser Fehlerstrom IR7 in diesen Fällen zeitweilig mit negativer Flussrichtung und kann deshalb nicht vom Analog-Digital-Wandler der Steuereinrichtung 28 gemessen werden. In contrast to the positive half-wave, a fault current IR 7 also flows through the resistor R7b in the negative half-wave when the motor phase U is at 0. However, the direction of flow of the fault current IR 7 via the current measuring resistor R8 is only positive when the motor phase U is switched on, which is why the fault current IR 7 can only be measured with the analog-to-digital converter of the control device 28 when the motor phase U is open 1 is. The curves for an insulation fault R7c at the star point SP of the DC motor 12 are shown in FIG. 4. By clocking the three motor phases U, V, W, the voltage USPPE between the star point SP and the protective earth PE and thus also the fault current IR7 assume three different levels. In the positive half-wave of the mains voltage ULN, the fault current IR7 is always greater than or equal to zero. The largest value of the fault current IR7 occurs when all three motor phases U, V, W are switched on at the same time. In the negative half-wave of the mains voltage ULN, the fault current IR7 only flows in the positive direction if all three motor phases U, V, W are switched on at the same time. Only in this case is the voltage USPPE from the star point SP to the protective earth PE always positive. The insulation fault R7c at the star point SP of the DC motor 12 can only be detected in the positive half-wave of the mains voltage ULN if at least one motor phase is at 1 (potential of the DC voltage intermediate circuit) and the switch M7 is switched on at the same time. However, the level of the measured fault current IR7 is only one third (with only one motor phase to 1) or two thirds (with two motor phases to 1) of the maximum fault current, which is measured when all three motor phases U, V, W simultaneously at 1 are. In the negative half-wave of the mains voltage ULN, the fault current IR7 can only be recognized if all motor phases are at 1 (potential of the DC link) and switch M7 is switched on at the same time. Only in this switching state is the voltage from the star point SP to the protective earth PE always positive. In the negative half-wave, a fault current IR7 flows through the current measuring resistor R8 even if only one or two motor phases are at 1 at the same time; however, in these cases, this fault current IR7 flows temporarily with a negative flow direction and therefore cannot be measured by the analog-digital converter of the control device 28.
Die Kurvenverläufe der Fehlerstrommessung für die oben beschriebenen Isolationsfehler R7a..c der Antriebsschaltung von Fig. 1 sind in Fig. 5 dargestellt. Während der Schalter M7 eingeschaltet ist (Steuersignal SA der Treiberschaltung 32 auf 1 ), fließt der Fehlerstrom IR7 über den Strommesswiderstand R8 zum Minuspol des Zwischenkreiskondensators C1. Somit kann der Fehlerstrom IR7 als Spannungsabfall über dem Strommesswiderstand R8 während dieser Zeit gemessen und als Fehlerstrommesssignal SF an die Steuereinrichtung 28 geleitet werden. Zur Messung des Fehlerstroms IR7 ist es außerdem notwendig, dass der Schalter M8 der Fehlerstromerkennungsschaltung 30 während der Strommessung ausgeschaltet ist (Steuersignal SB der Treiberschaltung 34 auf 0), da der Fehlerstrom IR7 ansonsten über den Schalter M8 und nicht über den Strommesswiderstand R8 fließen würde. Der Spannungsabfall über dem Strommesswiderstand R8, welcher direkt proportional zum Fehlerstrom IR7 ist, wird mit einem RC-Glied gefiltert und mit einem Analog-Digital-Wandler der Steuereinrichtung 28 erfasst. The curves of the fault current measurement for the insulation faults R7a..c described above of the drive circuit of FIG. 1 are shown in FIG. 5. While the switch M7 is switched on (control signal SA of the driver circuit 32 to 1), the fault current IR7 flows via the current measuring resistor R8 to the negative pole of the intermediate circuit capacitor C1. The fault current IR 7 can thus be measured as a voltage drop across the current measuring resistor R8 during this time and as a fault current measuring signal SF Control device 28 are directed. To measure the fault current IR 7 , it is also necessary that the switch M8 of the fault current detection circuit 30 is switched off during the current measurement (control signal SB of the driver circuit 34 to 0), since the fault current IR7 would otherwise flow via the switch M8 and not via the current measuring resistor R8 , The voltage drop across the current measuring resistor R8, which is directly proportional to the fault current IR7, is filtered with an RC element and recorded with an analog-digital converter of the control device 28.
Wenn der Fehlerstrom IR7 einen vorbestimmten Maximalwert überschreitet, wird der Schalter M7 von der Steuereinrichtung 28 über die Treiberschaltung 32 dauerhaft ausgeschaltet / geöffnet. Die Antriebsschaltung 10 geht somit in einen passiven Betrieb über, bei dem der Zwischenkreiskondensator C1 nur noch über die Diode D1 geladen wird, wenn der Momentanwert der Netzspannung ULN die Zwischenkreisspannung UHV überschreitet. Dadurch kommt es im Falle eines Isolationsfehlers R7a..c zu einem lückenden Fehlerstrom IR7, der auch von einem Fehlerstromschutzschalter 24 des Typs A erkannt wird. If the fault current IR 7 exceeds a predetermined maximum value, the switch M7 is permanently switched off / opened by the control device 28 via the driver circuit 32. The drive circuit 10 thus goes into passive operation, in which the intermediate circuit capacitor C1 is only charged via the diode D1 when the instantaneous value of the mains voltage ULN exceeds the intermediate circuit voltage UHV. In the event of an insulation fault R7a..c, this results in a gaping fault current IR 7 , which is also recognized by a type A fault current circuit breaker 24.
Alternativ könnte die Steuereinrichtung 28 im Fall des Erkennens eines Isolationsfehlers R7a..c in der oben beschriebenen Weise auch direkt einen Schutzschalter 24 in der Ausführungsform eines Relais oder Schützes zwischen dem Wechselspannungsanschluss 20 der Antriebsschaltung 10 und dem Versorgungsnetz 22 so ansteuern, dass dieser die Antriebsschaltung 10 oder zumindest den Gleichspannungszwischenkreis 14 von dem Versorgungsnetz 22 trennt. Alternatively, the control device 28 could, in the event of detection of an insulation fault R7a..c in the manner described above, directly control a circuit breaker 24 in the embodiment of a relay or contactor between the AC voltage connection 20 of the drive circuit 10 and the supply network 22 so that it controls the drive circuit 10 or at least the DC voltage intermediate circuit 14 separates from the supply network 22.
Wie in Fig. 1 dargestellt, weist die Antriebsschaltung 10 dieses Ausführungsbeispiels bevorzugt auch eine Teststromquelle 36 auf, die an den Strommesswiderstand R8 der Fehlerstromerkennungsschaltung 30 angeschlossen ist. Die Teststromquelle 36 kann von der Steuereinrichtung 28 mit einem Steuersignal SC angesteuert werden, um die oben beschriebene Fehlerstrommessung mit der Fehlerstromerkennungsschaltung 30 zu kalibrieren. As shown in FIG. 1, the drive circuit 10 of this exemplary embodiment preferably also has a test current source 36 which is connected to the current measuring resistor R8 of the residual current detection circuit 30. The test current source 36 can be controlled by the control device 28 with a control signal SC in order to calibrate the fault current measurement described above with the fault current detection circuit 30.
Die Kurvenverläufe einer solchen Fehlerstromkalibrierung sind in Fig. 6 dargestellt. Bei dieser beispielhaften Fehlerstromkalibrierung wird ein Nullpunktabgleich der Fehlerstrommessung durchgeführt. Hierzu wird mit Hilfe der zuschaltbaren Teststromquelle 36 ein präziser Gleichstrom in die Fehlerstromerkennungsschaltung 30 eingeprägt. Zum Zeitpunkt der Fehlerstromkalibrierung muss der Schalter M8 der Fehlerstromerkennungsschaltung 30 ausgeschaltet sein (Steuersignal SB der Treiberschaltung 34 auf 0), damit der von der Teststromquelle 36 bereitgestellte Gleichstrom durch den Strommesswiderstand R8 fließt. Außerdem muss der PFC-Schalter M7 eingeschaltet sein (Steuersignal SA der Treiberschaltung 32 auf 1 ), damit der Nutzstrom nicht über den Strommesswiderstand R8 fließt. Der eingeprägte Gleichstrom, welcher von der Steuereinrichtung 28 über das Steuersignal SC zugeschaltet wird, führt am Strommesswiderstand R8 zu einem definierten Spannungsabfall, welcher für den Nullpunktabgleich der Fehlerstrommessung bzw. das Fehlerstrommesssignal SF verwendet wird. The curve profiles of such a residual current calibration are shown in FIG. 6. With this exemplary residual current calibration, a zero point adjustment of the residual current measurement is carried out. For this purpose, the test current source 36 can be switched on a precise direct current is impressed into the residual current detection circuit 30. At the time of the fault current calibration, the switch M8 of the fault current detection circuit 30 must be switched off (control signal SB of the driver circuit 34 to 0) so that the direct current provided by the test current source 36 flows through the current measuring resistor R8. In addition, the PFC switch M7 must be switched on (control signal SA of the driver circuit 32 to 1) so that the useful current does not flow through the current measuring resistor R8. The impressed direct current, which is switched on by the control device 28 via the control signal SC, leads to a defined voltage drop across the current measuring resistor R8, which is used for the zero point adjustment of the residual current measurement or the residual current measurement signal SF.
Fig. 7 zeigt eine erfindungsgemäße Variante der ersten Ausführungsform einer Antriebsschaltung von Fig. 1. Dabei sind gleiche Komponenten und gleiche Parameter jeweils mit den gleichen Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform versehen. FIG. 7 shows a variant according to the invention of the first embodiment of a drive circuit from FIG. 1. The same components and the same parameters are each provided with the same reference symbols as in the first embodiment.
Die Antriebsschaltung 10 von Fig. 7 unterscheidet sich von der Antriebsschaltung 10 von Fig. 1 insbesondere durch die Ausgestaltung des PFC-Filters 26. Wie in der Ausführuns- gform von Fig. 1 ist der PFC-Filter 26 auch in dieser Ausführungsvariante in einer Hoch- setzsteller-Topologie ausgestaltet. Im Gegensatz zu dem in Fig. 1 dargestellten PFC-Filter 26 mit einem Hochsetzsteller ist in der Variante von Fig. 7 ein interleaved PFC-Filter 26 mit zwei parallel geschalteten Hochsetzstellern vorgesehen. Der erste Hochsetzsteller enthält eine Induktivität L1 a, einen Schalter M7a und eine Gleichrichterdiode D1 a und wird von einer ersten T reiberschaltung 32a angesteuert. Der zweite Hochsetzsteller enthält eine Induktivität L1 b, einen Schalter M7b und eine Gleichrichterdiode D1 b und wird von einer zweiten Treiberschaltung 32b angesteuert. Die beiden Treiberschaltungen 32a, 32b werden von der Steuereinrichtung 28 über Steuersignale SAa, SAb angesteuert. The drive circuit 10 of FIG. 7 differs from the drive circuit 10 of FIG. 1 in particular in the design of the PFC filter 26. As in the embodiment of FIG. 1, the PFC filter 26 is also high in this embodiment variant - Configurator topology designed. In contrast to the PFC filter 26 with a step-up converter shown in FIG. 1, an interleaved PFC filter 26 with two step-up converters connected in parallel is provided in the variant of FIG. 7. The first step-up converter contains an inductor L1 a, a switch M7a and a rectifier diode D1 a and is driven by a first driver circuit 32a. The second step-up converter contains an inductor L1 b, a switch M7b and a rectifier diode D1 b and is driven by a second driver circuit 32b. The two driver circuits 32a, 32b are controlled by the control device 28 via control signals SAa, SAb.
Die Fehlerstromerkennungsschaltung 30 und die Fehlerprüfung auf Isolationsfehler R7a, R7b, R7c entsprechen jenen der Ausführungsform von Fig. 1 , wobei zur Durchführung der Fehlerprüfung die Schalter M7a, M7b aller Hochsetzsteller des PFC-Filters 26 eingeschaltet sein müssen, damit der Fehlerstrom über den Strommesswiderstand R8 der Fehlerstromerkennungsschaltung 30 fließt. lm Übrigen stimmt die in Fig. 7 gezeigte Ausführungsvariante der Antriebsschaltung mit dem ersten Ausführungsbeispiel von Fig. 1 bis 6 überein. The fault current detection circuit 30 and the fault test for insulation faults R7a, R7b, R7c correspond to those of the embodiment of FIG. 1, the switches M7a, M7b of all step-up converters of the PFC filter 26 having to be switched on in order to carry out the fault test, so that the fault current through the current measuring resistor R8 the leakage current detection circuit 30 flows. For the rest, the embodiment variant of the drive circuit shown in FIG. 7 corresponds to the first exemplary embodiment from FIGS. 1 to 6.
Bezug nehmend auf Fig. 8 bis 10 werden nun eine zweite Ausführungsform einer Antriebsschaltung für einen elektronisch kommutierten Motor und deren Fehlerstromüberwachung näher erläutert. Dabei sind gleiche Komponenten und gleiche Parameter jeweils mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel versehen. 8 to 10, a second embodiment of a drive circuit for an electronically commutated motor and its fault current monitoring will now be explained in more detail. The same components and the same parameters are each provided with the same reference numerals as in the first exemplary embodiment.
Wie im ersten Ausführungsbeispiel enthält auch diese Antriebsschaltung 10 einen PFC- Filter 26 zwischen dem Gleichrichter 18 und dem Gleichspannungszwischenkreis 14. Die Antriebsschaltung 10 von Fig. 8 unterscheidet sich von jener des ersten Ausführungsbeispiels insbesondere durch die Art der Fehlerstromerkennungsschaltung(en). Anstelle der Fehlerstromerkennungsschaltung 30 mit dem Strom messwiderstand R8 in der Masseverbindung zwischen dem PFC-Filter 26 und dem Gleichspannungszwischenkreis 14, mit der eine direkte Messung des Fehlerstroms lR7 innerhalb der Antriebsschaltung 10 erfolgt, sind in der Antriebsschaltung 10 des zweiten Ausführungsbeispiels mehrere Fehlerstromerkennungsschaltungen 38a..d zum direkten Erfassen einer Spannung innerhalb der Antriebsschaltung 10, auf deren Basis ein Isolationsfehler R7a..c erkannt werden kann, vorgesehen. As in the first exemplary embodiment, this drive circuit 10 also contains a PFC filter 26 between the rectifier 18 and the DC voltage intermediate circuit 14. The drive circuit 10 of FIG. 8 differs from that of the first exemplary embodiment in particular by the type of fault current detection circuit (s). Instead of the fault current detection circuit 30 with the current measuring resistor R8 in the ground connection between the PFC filter 26 and the DC voltage intermediate circuit 14, with which the fault current I R7 is measured directly within the drive circuit 10, there are a plurality of fault current detection circuits 38a in the drive circuit 10 of the second exemplary embodiment. .d for the direct detection of a voltage within the drive circuit 10, on the basis of which an insulation fault R7a..c can be detected.
Im Ausführungsbeispiel von Fig. 8 sind eine erste Fehlerstromerkennungsschaltung 38a zum Erfassen der Spannung UN am Neutralleiter N, eine zweite Fehlerstromerkennungsschaltung 38b zum Erfassen der Spannung UL am Phasenleiter L, eine dritte Fehlerstromerkennungsschaltung 38c zum Erfassen der Zwischenkreisspannung UHV über dem Gleichspannungszwischenkreis 14 und eine vierte Fehlerstromerkennungsschaltung 38d zum Erfassen der Spannung UPFC am Pluspol des Gleichrichters 18 vorgesehen. Vorzugsweise sind alle vier Fehlerstromerkennungsschaltungen 38a.. d vorgesehen, um die Sicherheit beim Erkennen eines Isolationsfehlers R7a..c zu erhöhen, wahlweise können aber auch nur eine, zwei oder drei dieser Fehlerstromerkennungsschaltungen 38a.. d verwendet werden. In the exemplary embodiment in FIG. 8, there are a first residual current detection circuit 38a for detecting the voltage UN on the neutral conductor N, a second residual current detection circuit 38b for detecting the voltage UL on the phase conductor L, a third residual current detection circuit 38c for detecting the intermediate circuit voltage UHV via the direct voltage intermediate circuit 14 and a fourth residual current detection circuit 38d is provided for detecting the voltage UPFC at the positive pole of the rectifier 18. All four residual current detection circuits 38a .. d are preferably provided in order to increase the security when detecting an insulation fault R7a..c, but optionally only one, two or three of these residual current detection circuits 38a .. d can also be used.
Zur Erkennung eines Isolationsfehlers R7a..c werden die genannten Spannungen UN,To detect an insulation fault R7a..c, the voltages UN,
UL, UHV und UPFC mit Hilfe von Spannungsteilern heruntergeteilt, um die heruntergeteilten Spannungen dann mit Hilfe von Analog-Digital-Wandlern in der Steuereinrichtung 28 zu verarbeitet. Wie in Fig. 8 dargestellt, enthält die erste Fehlerstromerkennungsschaltung 38a einen Spannungsteiler R1 , R2 zwischen dem Neutralleiter N und der Masseverbindung GND, enthält die zweite Fehlerstromerkennungsschaltung 38b einen Spannungsteiler R3, R4 zwischen dem Phasenleiter L und der Masseverbindung GND, enthält die dritte Fehlerstromerkennungsschaltung 38c einen Spannungsteiler R5, R6 zwischen dem Pluspol des Gleichspannungszwischenkreises 14 und der Masseverbindung GND, und enthält die vierte Fehlerstromerkennungsschaltung 38d einen Spannungsteiler R9, R10 zwischen dem Pluspol des Gleichrichters 18 und der Masseverbindung GND. UL, UHV and UPFC divided down by means of voltage dividers in order to then the divided down voltages in the control device 28 with the aid of analog-to-digital converters processed. As shown in FIG. 8, the first fault current detection circuit 38a contains a voltage divider R1, R2 between the neutral conductor N and the ground connection GND, the second fault current detection circuit 38b contains a voltage divider R3, R4 between the phase conductor L and the ground connection GND, the third fault current detection circuit 38c a voltage divider R5, R6 between the positive pole of the DC voltage intermediate circuit 14 and the ground connection GND, and the fourth fault current detection circuit 38d contains a voltage divider R9, R10 between the positive pole of the rectifier 18 and the ground connection GND.
In diesem Ausführungsbeispiel kann das Erkennen von Isolationsfehlern R7a..c im Betrieb mit aktivem PFC-Filter 26 durch Erzeugen einer künstlichen Stromlücke im Netzstrom iNetz vom Versorgungsnetz 22 zum Gleichspannungszwischenkreis 14 erfolgen.In this exemplary embodiment, insulation faults R7a..c can be detected in operation with an active PFC filter 26 by generating an artificial current gap in the mains current i N e t z from the supply network 22 to the DC voltage intermediate circuit 14.
Die Steuereinrichtung 28 sorgt über das Steuersignal SA an die Treiberschaltung 32 (nicht dargestellt in Fig. 8) mit dem aktiven PFC-Filter 26 dafür, dass der PFC-Filter 26 in einer Phase, in der die Zwischenkreisspannung UHV über dem Gleichspannungszwischenkreis größer als die Netzspannung ULN des Versorgungsnetzes 22 ist und deshalb kein Nachladestrom aus dem Versorgungsnetz erfolgt, zeitweilig abgeschaltet wird, so- dass der Netzstrom INetz zeitweilig zu Null wird (vgl. Fig. 9 und 10). The control device 28 uses the control signal SA to the driver circuit 32 (not shown in FIG. 8) with the active PFC filter 26 to ensure that the PFC filter 26 in a phase in which the intermediate circuit voltage UHV across the direct voltage intermediate circuit is greater than that Mains voltage ULN of the supply network 22 and therefore there is no recharging current from the supply network, is temporarily switched off, so that the mains current I N t z temporarily becomes zero (see FIGS. 9 and 10).
Im fehlerfreien Zustand der Antriebsschaltung ohne Isolationsfehler R7a..c sind die Dioden D7 bis D10 des Gleichrichters 18 nur dann leitend, wenn der Netzstrom INetz ungleich Null ist. Während der positiven Halbwelle der Netzspannung ULN sind bei nicht lücken- dem Netzstrom lNetz die Dioden D7 und D10 leitend und während der negativen Halbwelle die Dioden D8 und D9 leitend. Dementsprechend ist die Spannung UL am Phasenleiter L während der positiven Halbwelle der Netzspannung ULN gleich der Netzspannung und während der negativen Halbwelle der Netzspannung ULN gleich Null. Analog dazu ist die Spannung UN am Neutralleiter N während der positiven Halbwelle der Netzspannung ULN gleich Null und während der negativen Halbwelle der Netzspannung ULN gleich der Netzspannung. In den Phasen, wenn der Netzstrom INetz eine Stromlücke hat, sind sowohl die Spannung UL am Phasenleiter L als auch die Spannung UN am Neutralleiter N gleich Null. Außerdem nimmt die Spannung UPFC am Pluspol des Brückengleichrichters 18 in der positiven Halbwelle der Netzspannung ULN den Wert der Spannung UL am Phasenleiter L und in der negativen Halbwelle der Netzspannung ULN die Spannung UN am Neutralleiter N an. Die beschriebenen Kurvenverläufe für den fehlerfreien Zustand der Antriebsschaltung 10 sind in Fig. 9 veranschaulicht. In the fault-free state of the driving circuit without insulation fault R7a..c the diodes D7 to D10 of the rectifier 18 are conductive only when the AC current I N etwork equal to zero. During the positive half wave of the mains voltage ULN are not in other gaps the AC power l ne t the diodes D7 and D10 conducting conducting and during the negative half-cycle, the diodes D8 and D9. Accordingly, the voltage UL on the phase conductor L is equal to the mains voltage during the positive half-wave of the mains voltage ULN and zero during the negative half-wave of the mains voltage ULN. Analogously, the voltage UN on the neutral conductor N is equal to zero during the positive half-wave of the mains voltage ULN and during the negative half-wave of the mains voltage ULN is equal to the mains voltage. In the phases when the mains current I N has a current gap, both the voltage UL on the phase conductor L and the voltage UN on the neutral conductor N are zero. In addition, the voltage UPFC at the positive pole of the bridge rectifier 18 takes the value of the voltage UL at the phase conductor L in the positive half-wave of the line voltage ULN and the voltage UN at in the negative half-wave of the line voltage ULN Neutral conductor N on. The curve profiles described for the fault-free state of the drive circuit 10 are illustrated in FIG. 9.
Die Kurvenverläufe für den Fall eines Isolationsfehlers R7a am Pluspol des Gleichspan- nungszwischenkreises sind in Fig. 10 veranschaulicht. Während einer Stromlücke im Netzstrom iNetz ist die Diode D7 während der positiven Halbwelle der Netzspannung ULN dauerhaft leitend, sodass die Spannung UL am Phasenleiter L in dieser Zeit gleich der Zwischenkreisspannung UHV ist. Ist der Netzstrom lNetz ungleich Null, so leitet in der positiven Halbwelle der Netzspannung ULN zusätzlich zur Diode D7 auch die Diode D10 des Gleichrichters 18, weshalb am Phasenleiter L in dieser Zeit die Netzspannung ULN anliegt. Wenn der Netzstrom lNetz in der negativen Halbwelle der Netzspannung ULN ungleich Null ist, leitet die Diode D9 und die Spannung UL am Phasenleiter L wird zu Null. Wenn der Netzstrom lNetz anschließend wieder eine Stromlücke hat, sperrt die Diode D9 und die Spannung UL am Phasenleiter L nimmt wieder die Zwischenkreisspannung UHV an. Analog dazu verhält es sich mit der Spannung UN am Neutralleiter N. Wenn der Netzstrom lNetz eine Stromlücke hat, nimmt die Spannung UN am Neutralleiter N die Zwischenkreisspannung UHV an. Wenn anschließend der Netzstrom lNetz ungleich Null ist, wird die Spannung UN am Neutralleiter N wegen der leitenden Diode D10 zu Null. In der negativen Halbwelle der Netzspannung ULN ist der Neutralleiter N über den Widerstand R7a mit dem Gleichspannungszwischenkreis 14 verbunden. Dementsprechend nimmt die Spannung UN des Neutralleiters N in der Stromlücke des Netzstroms lNetz die Zwischenkreisspannung UHV an. Wenn der Netzstrom lNetz ungleich Null ist, wird die Diode D9 leitend und der Neutralleiter N ist über das Versorgungsnetz 22 mit Masse GND verbunden. Dementsprechend liegt am Neutralleiter N während dieser Zeit die negative Netzspannung -ULN an. Wenn der Netzstrom lNetz anschließend wieder eine Stromlücke hat, sperrt die Diode D9 und die Spannung UN am Neutralleiter N nimmt wieder die Zwischenkreisspannung UHV an. Außerdem ist während einer Stromlücke im Netzstrom lNetz in der positiven Halbwelle der Netzspannung ULN die Diode D7 und in der negativen Halbwelle die Diode D8 leitend, sodass die Spannung UPFC am Pluspol des Gleichrichters 18 in der positiven Halbwelle gleich der Spannung UL am Phasenleiter L und in der negativen Halbwelle der Netzspannung ULN gleich der Spannung UN am Neutralleiter N ist. Somit nehmen abhängig davon, ob ein Isolationsfehler R7a..c vorhanden ist oder nicht, die Spannungen UL, UN und UPFC während der Stromlücken des Netzstroms iNetz unterschiedliche Verläufe an. Diese Unterschiede in den Spannungsverläufen können von der Steuereinrichtung 28 ausgewertet werden, um während der Stromlücken des Netzstroms INetz im aktiven Betrieb der Antriebsschaltung 10 ein Isolationsfehler R7a zu erkennen. The curve profiles for the case of an insulation fault R7a at the positive pole of the direct voltage intermediate circuit are illustrated in FIG. 10. During a current gap in the mains current i N e t z, the diode D7 is permanently conductive during the positive half-wave of the mains voltage ULN, so that the voltage UL at the phase conductor L is equal to the intermediate circuit voltage UHV during this time. If the line current l Ne tz is not equal to zero, the diode D10 of the rectifier 18 also conducts in the positive half-wave of the line voltage ULN in addition to the diode D7, which is why the line voltage ULN is present at the phase conductor L during this time. If the mains current l N e t z in the negative half-wave of the mains voltage ULN is not equal to zero, the diode D9 conducts and the voltage UL on the phase conductor L becomes zero. When the mains current l Net z then has a current gap again, the diode D9 blocks and the voltage UL on the phase conductor L again assumes the intermediate circuit voltage UHV. Similarly, it is with the voltage UN at the neutral wire N. When the AC current I N etwork a current gap, with the voltage UN participates in the neutral conductor N of the intermediate circuit voltage UHV. If the mains current l Net z is then not equal to zero, the voltage UN at the neutral conductor N becomes zero because of the conductive diode D10. In the negative half-wave of the mains voltage ULN, the neutral conductor N is connected to the DC voltage intermediate circuit 14 via the resistor R7a. Accordingly, the voltage UN of the neutral conductor N in the current gap of the mains current I Net z assumes the intermediate circuit voltage UHV. If the mains current l N e t z is not equal to zero, the diode D9 becomes conductive and the neutral conductor N is connected to ground GND via the supply network 22. Accordingly, the negative mains voltage -ULN is present at the neutral conductor N during this time. If the mains current l Ne tz then has a current gap again, the diode D9 blocks and the voltage U N at the neutral conductor N again assumes the intermediate circuit voltage UHV. In addition, during a current gap in the line current l N e t z in the positive half-wave of the line voltage ULN, the diode D7 and in the negative half-wave the diode D8 is conductive, so that the voltage UPFC at the positive pole of the rectifier 18 in the positive half-wave is equal to the voltage UL am Phase conductor L and in the negative half-wave of the mains voltage ULN is equal to the voltage UN at the neutral conductor N. Depending on whether there is an insulation fault R7a..c or not, the voltages UL, UN and UPFC assume different courses during the current gaps in the mains current iNetz. These differences in the voltage curves can be evaluated by the control means 28 while the current gaps in the line current I N etwork in the active operation of the drive circuit 10 is an insulation fault R7a to detect.
Analog zum ersten Ausführungsbeispiel kann bei Erkennung eines Isolationsfehlers R7a..c der Schalter M7 von der Steuereinrichtung 28 über die Treiberschaltung 32 dauerhaft ausgeschaltet werden, sodass die Antriebsschaltung 10 in einen passiven Betrieb übergeht, in dem der Isolationsfehler R7a..c zum Beispiel auch von einem Fehlerstromschutzschalter 24 des Typs A erkannt werden kann. Alternativ könnte die Steuereinrichtung 28 im Fall des Erkennens eines Isolationsfehlers R7a..c in der oben beschriebenen Weise auch direkt einen Schutzschalter 24 in der Ausführungsform eines Relais oder Schützes zwischen dem Wechselspannungsanschluss 20 der Antriebsschaltung 10 und dem Versorgungsnetz 22 so ansteuern, dass dieser die Antriebsschaltung 10 oder zumindest den Spannungszwischenkreis 14 von dem Versorgungsnetz 22 trennt. Analogously to the first exemplary embodiment, when an insulation fault R7a..c is detected, the switch M7 can be switched off permanently by the control device 28 via the driver circuit 32, so that the drive circuit 10 changes to passive operation, in which the insulation fault R7a..c also, for example, from a type A residual current circuit breaker 24 can be detected. Alternatively, the control device 28 could, in the event of detection of an insulation fault R7a..c in the manner described above, directly control a circuit breaker 24 in the embodiment of a relay or contactor between the AC voltage connection 20 of the drive circuit 10 and the supply network 22 so that it controls the drive circuit 10 or at least the voltage intermediate circuit 14 separates from the supply network 22.
Bezug nehmend auf Fig. 1 1 bis 13 werden nun eine dritte Ausführungsform einer Antriebsschaltung für einen elektronisch kommutierten Motor und deren Fehlerstromüberwachung näher erläutert. Dabei sind gleiche Komponenten und gleiche Parameter jeweils mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel versehen. With reference to FIGS. 1 1 to 13, a third embodiment of a drive circuit for an electronically commutated motor and its fault current monitoring will now be explained in more detail. The same components and the same parameters are each provided with the same reference numerals as in the first and second exemplary embodiments.
Die Antriebsschaltung 10 von Fig. 1 1 unterscheidet sich von jener des zweiten Ausfüh- rungsbeispiels insbesondere dadurch, dass kein PFC-Filter 26 vorgesehen ist. Wie im zweiten Ausführungsbeispiel sind mehrere Fehlerstromerkennungsschaltungen 38a.. c zum direkten Erfassen einer Spannung innerhalb der Antriebsschaltung 10 vorgesehen, auf deren Basis ein Isolationsfehler R7a..c erkannt werden kann. Insbesondere sind eine erste Fehlerstromerkennungsschaltung 38a mit einem Spannungsteiler R1 , R2 zum Erfassen der Spannung UN am Neutralleiter N, eine zweite Fehlerstromerkennungsschaltung 38b mit einem Spannungsteiler R3, R4 zum Erfassen der Spannung UL am Phasenleiter L und eine dritte Fehlerstromerkennungsschaltung 38c mit einem Spannungsteiler R5, R6 zum Erfassen der Zwischenkreisspannung UHV über dem Gleichspannungszwi- schenkreis 14 vorgesehen. Vorzugsweise sind alle drei Fehlerstromerkennungsschaltungen 38a.. c vorgesehen, um die Sicherheit beim Erkennen eines Isolationsfehlers R7a..c zu erhöhen, wahlweise können aber auch nur eine oder zwei dieser Fehlerstromerkennungsschaltungen 38a.. c verwendet werden. The drive circuit 10 of FIG. 11 differs from that of the second exemplary embodiment in particular in that no PFC filter 26 is provided. As in the second exemplary embodiment, a plurality of fault current detection circuits 38a .. c are provided for directly detecting a voltage within the drive circuit 10, on the basis of which an insulation fault R7a..c can be detected. In particular, a first fault current detection circuit 38a with a voltage divider R1, R2 for detecting the voltage U N on the neutral conductor N, a second fault current detection circuit 38b with a voltage divider R3, R4 for detecting the voltage UL on the phase conductor L and a third fault current detection circuit 38c with a voltage divider R5, R6 for detecting the intermediate circuit voltage UHV over the DC voltage intermediate leg 14 provided. All three residual current detection circuits 38a .. c are preferably provided in order to increase the security in detecting an insulation fault R7a..c, but optionally only one or two of these residual current detection circuits 38a .. c can also be used.
Ohne den PFC-Filter 26 bzw. im passiven Betrieb wird der Zwischenkreiskondensator C1 nur dann geladen, wenn der Momentanwert der Netzspannung ULN die Zwischenkreisspannung UHV überschreitet. Dementsprechend fließt nur dann ein Netzstrom INetz vom Versorgungsnetz 22 zum Gleichspannungszwischenkreis 14, wenn der Momentanwert der Netzspannung ULN die Zwischenkreisspannung UHV überschreitet. In den stromlosen Phasen des Netzstroms ist keine der Dioden D7 bis D10 des Gleichrichters 18 leitend, wodurch die Spannungen UL am Phasenleiter L und UN am Neutralleiter N gegen Masse GND im fehlerfreien Zustand der Antriebsschaltung 10 sinusförmige Verläufe annehmen, deren Amplituden bei auftretendem Netzstrom INetz durch die leitenden Dioden auf der Zwischenkreisspannung UHV bzw. GND gehalten werden (vgl. Fig. 12). Without the PFC filter 26 or in passive operation, the intermediate circuit capacitor C1 is only charged when the instantaneous value of the line voltage ULN exceeds the intermediate circuit voltage UHV. Accordingly, a mains current INetz flows from the supply network 22 to the DC link 14 only when the instantaneous value of the line voltage ULN exceeds the DC link voltage UHV. In the de-energized phases of the mains current, none of the diodes D7 to D10 of the rectifier 18 is conductive, as a result of which the voltages UL on the phase conductor L and UN on the neutral conductor N against ground GND assume sinusoidal curves in the fault-free state of the drive circuit 10, the amplitudes of which occur when the mains current I N occurs are kept at the intermediate circuit voltage UHV or GND by the conductive diodes (cf. FIG. 12).
In Fig. 13 ist für den Fall eines Isolationsfehlers R7a dargestellt, wie dieser über den veränderten Verlauf der Spannungen UL am Phasenleiter und UN am Neutralleiter N detek- tiert werden kann. In der positiven Halbwelle der Netzspannung ULN ist im Falle eines Isolationsfehlers R7a am Pluspol des Gleichspannungszwischenkreises 14 die Diode D7 des Gleichrichters 18 flussgepolt, weshalb die Spannung UL am Phasenleiter L die Zwischenkreisspannung UHV annimmt. In der negativen Halbwelle sperren alle Dioden D7 bis D10 des Gleichrichters 18, wodurch die Spannung UN am Neutralleiter N durch die Verbindung über den Widerstand R7a zum Gleichspannungszwischenkreis 14 die Zwischenkreisspannung UHV annimmt. In the case of an insulation fault R7a, FIG. 13 shows how this can be detected via the changed profile of the voltages UL on the phase conductor and UN on the neutral conductor N. In the positive half-wave of the mains voltage ULN, in the event of an insulation fault R7a at the positive pole of the DC link 14, the diode D7 of the rectifier 18 is polarized, which is why the voltage UL at the phase conductor L assumes the DC link voltage UHV. In the negative half-wave, all diodes D7 to D10 of the rectifier 18 block, as a result of which the voltage UN on the neutral conductor N assumes the intermediate circuit voltage UHV through the connection via the resistor R7a to the direct voltage intermediate circuit 14.
Somit kann während der Zeit, in der der Netzstrom gleich Null ist, am Verlauf der Spannungen UL, UN erkannt werden, ob ein Isolationsfehler R7a..c vorliegt. Die Steuereinrichtung 28 kann im Fall des Erkennens eines Isolationsfehlers R7a..c in der oben beschriebenen Weise auch direkt einen Schutzschalter in der Ausführungsform eines Relais oder Schützes zwischen dem Wechselspannungsanschluss 20 der Antriebsschaltung 10 und dem Versorgungsnetz 22 so ansteuern, dass dieser die Antriebsschaltung 10 oder zumindest den Spannungszwischenkreis 14 von dem Versorgungsnetz 22 trennt. Die Antriebsschaltung 10 von Fig. 1 1 ohne PFC-Filter 26 ist gleichbedeutend mit einer Antriebsschaltung 10 im passiven Betrieb. Die anhand von Fig. 1 1 bis 13 beschriebene Erkennung eines Isolationsfehlers R7a..c kann daher auch im passiven Betrieb einer Antriebsschaltung 10 mit PFC-Filter 26 angewendet werden und kann ferner auch eine Er- Weiterung der Fehlerstrommessung im aktiven Betrieb darstellen. Somit kann nach einer Fehlerstromerkennung und dem damit verbundenen Wechsel vom aktiven Betrieb in den passiven Betrieb überprüft werden, ob der Isolationsfehler R7a.c nach wie vor vorhanden ist. Thus, during the time in which the mains current is zero, the course of the voltages UL, UN can be used to determine whether there is an insulation fault R7a..c. In the event of detection of an insulation fault R7a..c in the manner described above, the control device 28 can also directly control a circuit breaker in the embodiment of a relay or contactor between the AC voltage connection 20 of the drive circuit 10 and the supply network 22 in such a way that it controls the drive circuit 10 or at least separates the voltage intermediate circuit 14 from the supply network 22. The drive circuit 10 of FIG. 11 without a PFC filter 26 is synonymous with a drive circuit 10 in passive operation. The detection of an insulation fault R7a..c described with reference to FIGS. 1 1 to 13 can therefore also be used in the passive operation of a drive circuit 10 with a PFC filter 26 and can also represent an extension of the fault current measurement in active operation. After fault current detection and the associated change from active to passive operation, it can thus be checked whether the insulation fault R7a.c is still present.
BEZUGSZIFFERNLISTE REFERENCE NUMBER LIST
10 Antriebsschaltung 10 drive circuit
12 Motor  12 engine
14 Gleichspannungszwischenkreis  14 DC link
16 Wechselrichter  16 inverters
17 Motorphasenanschluss  17 Motor phase connection
18 Gleichrichter, insbes. Brückengleichrichter 18 rectifiers, in particular bridge rectifiers
20 Wechselstromanschluss 20 AC connection
22 Versorgungsnetz  22 supply network
24 Schutzschalter  24 circuit breakers
26 Leistungsfaktorkorrektur (PFC) - Filter 26 Power factor correction (PFC) filter
28 Steuereinrichtung 28 control device
30 Fehlerstromerkennungsschaltung  30 residual current detection circuit
32 Treiberschaltung für M7  32 driver circuit for M7
32a, b Treiberschaltungen für M7a, M7b  32a, b driver circuits for M7a, M7b
34 Treiberschaltung für M8  34 Driver circuit for M8
36 Teststromquelle  36 test power source
38a.. d Fehlerstromerkennungsschaltungen  38a .. d residual current detection circuits
C1 Zwischenkreiskondensator von 14C1 intermediate circuit capacitor from 14
D1 Gleichrichterdiode D1 rectifier diode
D1 a, b Gleichrichterdioden  D1 a, b rectifier diodes
D7 - D10 Gleichrichterdioden von 18  D7 - D10 rectifier diodes from 18
L1 Induktivität von 26  L1 inductance of 26
L1 a, b Induktivitäten von 26  L1 a, b inductors of 26
M1 - M6 Leistungsschalter von 16 M1 - M6 circuit breakers from 16
M7 Schalter von 26 M7 switch of 26
M7a, b Schalter von 26  M7a, b switch of 26
M8 Schalter von 30 M8 switch of 30
R7a..c Isolationsfehler-Widerstände  R7a..c insulation fault resistors
R8 Strommesswiderstand von 30 R1 , R2 Spannungsteiler für UN R8 current measuring resistor of 30 R1, R2 voltage divider for UN
R3, R4 Spannungsteiler für UL R3, R4 voltage divider for UL
R5, R6 Spannungsteiler für UHV R5, R6 voltage divider for UHV
R9, R10 Spannungsteiler für UPFC R9, R10 voltage divider for UPFC
Ri, Ci RC-Glied von 30 Ri, Ci RC link of 30
SP Sternpunkt von 12 SP star point of 12
U, V, W Phasen von 12, 16  U, V, W phases of 12, 16
L, N Phasenleiter und Neutralleiter L, N phase conductor and neutral conductor
PE Schutzerdung PE protective earth
GND Masseverbindung GND ground connection
SA Steuersignal an Treiberschaltung 32 SA control signal at driver circuit 32
SAa Steuersignal an Treiberschaltung 32a  SAa control signal at driver circuit 32a
SAb Steuersignal an Treiberschaltung 32b  SAb control signal at driver circuit 32b
SB Steuersignal an Treiberschaltung 34  SB control signal at driver circuit 34
SC Steuersignal an Teststromquelle 36  SC control signal at test current source 36
SF Fehlerstrommesssignal von 30  SF fault current measurement signal of 30
SFI Steuersignal an Schutzschalter 24  SFI control signal at circuit breaker 24
Suvw Steuersignal an Wechselrichter 16 iNetz Netzstrom aus Versorgungsnetz  Suvw control signal to inverter 16 iNetwork power from the supply network
IR7 Isolationsfehlerstrom  IR7 insulation fault current
UHV Zwischenkreisspannung  UHV intermediate circuit voltage
UHVPE Spannung über Isolationsfehlerwiderstand R7a  UHVPE voltage via insulation fault resistor R7a
UL Spannung an Phasenleiter L  UL voltage on phase conductor L
ULI Spannung über Induktivität L1  ULI voltage across inductor L1
ULN Spannung zwischen den Netzleitern L und N  ULN voltage between the line conductors L and N
UN Spannung an Neutralleiter N  UN voltage at neutral conductor N
UNetz Netzspannung  V Mains mains voltage
UpFC Spannung an Pluspol des Gleichrichters 18  UpFC voltage at the positive pole of the rectifier 18
UsPPE Spannung zwischen Sternpunkt SP und Schutzerdung PE UsPPE voltage between star point SP and protective earth PE
UuPE Spannung zwischen Motorphase U und Schutzerdung PE UuPE Voltage between motor phase U and protective earth PE

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Betreiben einer Antriebsschaltung (10) zum Antreiben eines elektronisch kommutierten Motors (12), wobei 1. A method of operating a drive circuit (10) for driving an electronically commutated motor (12), wherein
die Antriebsschaltung (10) einen Gleichspannungszwischenkreis (14) aufweist, der eingangsseitig über einen Gleichrichter (18) mit einem Wechselstromanschluss (20) verbunden ist, der an ein Versorgungsnetz (22) angeschlossen ist, und ausgangsseitig über einen Wechselrichter (16) mit einem Motorphasenanschluss (17) verbunden ist, an den die Motorphasen (U, V, W) des Motors (12) angeschlossen sind,  the drive circuit (10) has a DC voltage intermediate circuit (14) which is connected on the input side via a rectifier (18) to an AC connection (20) which is connected to a supply network (22), and on the output side via an inverter (16) with a motor phase connection (17), to which the motor phases (U, V, W) of the motor (12) are connected,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
eine Fehlerprüfung, ob ein Isolationsfehler (R7a..c) der Antriebsschaltung (10) vorhanden ist, durch direktes Erfassen eines Fehlerstroms (IR7) und/oder wenigstens einer Spannung (UL, UN, UHV, UPFC) innerhalb der Antriebsschaltung (10) während einer Phase erfolgt, in der im Fall einer fehlerfreien Antriebsschaltung kein Stromfluss aus dem Versorgungsnetz (22) zum Gleichspannungszwischenkreis (14) stattfindet. an error check whether there is an insulation fault (R7a..c) of the drive circuit (10) by directly detecting a fault current (IR 7 ) and / or at least a voltage (UL, UN, UHV, UPFC) within the drive circuit (10) occurs during a phase in which, in the case of a fault-free drive circuit, there is no current flow from the supply network (22) to the DC voltage intermediate circuit (14).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem 2. The method of claim 1, wherein
die Antriebsschaltung (10) zwischen dem Gleichrichter (18) und dem Gleichspannungszwischenkreis (14) ferner einen in Hochsetzsteller-Topologie ausgestalteten Leistungsfaktorkorrekturfilter (26) mit einem Schalter (M7; M7a, M7b) aufweist, und die Fehlerprüfung erfolgt, wenn der Schalter (M7; M7a, M7b) des Leistungsfaktorkorrekturfilters (26) geschlossen ist,  the drive circuit (10) between the rectifier (18) and the DC voltage intermediate circuit (14) furthermore has a power factor correction filter (26) configured in a step-up converter topology with a switch (M7; M7a, M7b), and the error check is carried out when the switch (M7 ; M7a, M7b) of the power factor correction filter (26) is closed,
wobei das Erfassen eines Fehlerstroms (IRZ) durch Messen des Fehlerstroms (IR7) in einer Masseverbindung (R8) zwischen dem Leistungsfaktorkorrekturfilter (26) und dem Gleichspannungszwischenkreis (14) erfolgt.  wherein the detection of a fault current (IRZ) is carried out by measuring the fault current (IR7) in a ground connection (R8) between the power factor correction filter (26) and the DC voltage intermediate circuit (14).
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem 3. The method of claim 2, wherein
bei der Fehlerprüfung - im Fall eines kontinuierlichen Verlaufs des gemessenen Fehlerstroms (IRZ) ein Isolationsfehler (R7a) des Pluspols des Gleichspannungszwischenkreises (14) erkannt wird, in error checking - in the case of a continuous profile of the measured fault current (IRZ), an insulation fault (R7a) of the positive pole of the DC link (14) is detected,
- im Fall eines getakteten Verlaufs des gemessenen Fehlerstroms (IR ) ein Isolationsfehler (R7b) einer Motorphase (U, V, W) des Motorphasenanschlusses (17) oder des Gleichstrommotors (12) erkannt wird, und/oder  - In the case of a clocked course of the measured fault current (IR), an insulation fault (R7b) of a motor phase (U, V, W) of the motor phase connection (17) or of the DC motor (12) is detected, and / or
- im Fall eines mehrstufig getakteten Verlaufs des gemessenen Fehlerstroms (IR7) ein Isolationsfehler (R7c) eines Sternpunkts (SP) des Gleichstrommotors (12) erkannt wird.  - In the case of a multistage clocked course of the measured fault current (IR7), an insulation fault (R7c) of a star point (SP) of the DC motor (12) is detected.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem 4. The method according to claim 2 or 3, in which
die Messung des Fehlerstroms (IR7) bei eingeschaltetem Schalter (M7; M7a, M7b) mittels einer zusätzlichen Teststromquelle (36) kalibriert wird. the measurement of the fault current (IR 7 ) with the switch (M7; M7a, M7b) switched on is calibrated by means of an additional test current source (36).
5. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem 5. The method of claim 1, wherein
die Antriebsschaltung (10) zwischen dem Gleichrichter (18) und dem Gleichspan- nungszwischenkreis (14) ferner einen Leistungsfaktorkorrekturfilter (26) mit einem Schalter (M7) aufweist, und  the drive circuit (10) between the rectifier (18) and the DC voltage intermediate circuit (14) further comprises a power factor correction filter (26) with a switch (M7), and
die Fehlerprüfung erfolgt, wenn der Leistungsfaktorkorrekturfilter (26) abgeschaltet ist und eine Zwischenkreisspannung (UHV) über dem Gleichspannungszwischen- kreis (14) größer als eine Netzspannung des Versorgungsnetzes (22) ist, wobei das Erfassen wenigstens einer Spannung ein Erfassen einer Spannung (UN) an einem mit dem Versorgungsnetz (22) verbundenen Neutralleiter (N), ein Erfassen einer Spannung (UL) an einem mit dem Versorgungsnetz (22) verbundenen Phasenleiter (L), ein Erfassen der Zwischenkreisspannung (UHV) über dem Gleich- spannungszwischenkreis (14) und/oder ein Erfassen einer Spannung (UPFC) an einem Pluspol des Gleichrichters (18) aufweist.  the error check is carried out when the power factor correction filter (26) is switched off and an intermediate circuit voltage (UHV) across the direct voltage intermediate circuit (14) is greater than a mains voltage of the supply network (22), the detection of at least one voltage being a detection of a voltage (UN) on a neutral conductor (N) connected to the supply network (22), detecting a voltage (UL) on a phase conductor (L) connected to the supply network (22), detecting the intermediate circuit voltage (UHV) via the direct voltage intermediate circuit (14) and / or a detection of a voltage (UPFC) at a positive pole of the rectifier (18).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei welchem 6. The method according to any one of claims 2 to 5, in which
bei Erkennung eines Isolationsfehlers (R7a..c) der Schalter (M7; M7a, M7b) des Leistungsfaktorkorrekturfilters (26) dauerhaft geöffnet wird.  upon detection of an insulation fault (R7a..c) the switch (M7; M7a, M7b) of the power factor correction filter (26) is permanently opened.
7. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem das Erfassen wenigstens einer Spannung ein Erfassen einer Spannung (UN) an einem mit dem Versorgungsnetz (22) verbundenen Neutralleiter (N), ein Erfassen einer Spannung (UL) an einem mit dem Versorgungsnetz (22) verbundenen Phasenleiter (L) und/oder ein Erfassen einer Zwischenkreisspannung (UHV) über dem Gleichspannungszwischenkreis (14) aufweist. 7. The method of claim 1, wherein detecting at least one voltage, detecting a voltage (UN) on a neutral conductor (N) connected to the supply network (22), detecting a voltage (UL) on a phase conductor (L) connected to the supply network (22) and / or a Detection of an intermediate circuit voltage (UHV) across the DC intermediate circuit (14).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem 8. The method according to any one of claims 1 to 7, in which
bei Erkennung eines Isolationsfehlers (R7a..c) ein Schutzschalter (24) zwischen dem Wechselstromanschluss (20) der Antriebsschaltung (10) und dem Versorgungsnetz (22) angesteuert wird, um die Antriebsschaltung (10) oder zumindest den Gleichspannungszwischenkreis (14) vom Versorgungsnetz (22) zu trennen.  upon detection of an insulation fault (R7a..c), a circuit breaker (24) between the AC connection (20) of the drive circuit (10) and the supply network (22) is controlled, around the drive circuit (10) or at least the DC voltage intermediate circuit (14) from the supply network (22) to separate.
9. Antriebsschaltung (10) zum Antreiben eines elektronisch kommutierten Motors (12), aufweisend: 9. Drive circuit (10) for driving an electronically commutated motor (12), comprising:
einen Gleichrichter (18) mit einem Wechselstromanschluss (20), der an ein Versorgungsnetz (22) anschließbar ist;  a rectifier (18) with an AC connection (20) which can be connected to a supply network (22);
einen Wechselrichter (16) mit einem Motorphasenanschluss (17), an den die Motorphasen (U, V, W) des Motors (12) anschließbar sind;  an inverter (16) with a motor phase connection (17) to which the motor phases (U, V, W) of the motor (12) can be connected;
einen Gleichspannungszwischenkreis (14) zwischen dem Gleichrichter (18) und dem Wechselrichter; und  a DC link (14) between the rectifier (18) and the inverter; and
eine Steuereinrichtung (28),  a control device (28),
gekennzeichnet durch  marked by
wenigstens eine mit der Steuereinrichtung (28) verbundene Fehlerstromerkennungsschaltung (30, 38a.. d) zum direkten Erfassen eines Fehlerstroms ( IR 7) und/oder wenigstens einer Spannung (UL, UN, UHV, UPFC) innerhalb der Antriebsschaltung (10) während einer Phase, in der im Fall einer fehlerfreien Antriebsschaltung kein Stromfluss aus dem Versorgungsnetz (22) zum Gleichspannungszwischenkreis (14) stattfindet. at least one fault current detection circuit (30, 38a .. d) connected to the control device (28) for the direct detection of a fault current (IR 7 ) and / or at least one voltage (UL, UN, UHV, UPFC) within the drive circuit (10) during a Phase in which, in the case of a fault-free drive circuit, there is no current flow from the supply network (22) to the DC link (14).
10. Antriebsschaltung nach Anspruch 9, bei welcher 10. Drive circuit according to claim 9, wherein
zwischen den Gleichrichter (18) und den Gleichspannungszwischenkreis (14) ein in Hochsetzsteller-Topologie ausgestalteter Leistungsfaktorkorrekturfilter (26) mit einem Schalter (M7; M7a, M7b) geschaltet ist; die wenigstens eine Fehlerstromerkennungsschaltung (30, 38a.. d) eine Fehlerstromerkennungsschaltung (30) in einer Masseverbindung zwischen dem Leistungsfaktorkorrekturfilter (26) und dem Gleichspannungszwischenkreis (14) aufweist; und a power factor correction filter (26) with a switch (M7; M7a, M7b), configured in a step-up converter topology, is connected between the rectifier (18) and the DC voltage intermediate circuit (14); the at least one residual current detection circuit (30, 38a .. d) has a residual current detection circuit (30) in a ground connection between the power factor correction filter (26) and the DC voltage intermediate circuit (14); and
die Steuereinrichtung (28) ausgestaltet ist, um den Schalter (M7; M7a, M7b) des Leistungsfaktorkorrekturfilters (26) zu schließen, wenn mit der Fehlerstromerkennungsschaltung (30) eine Fehlerprüfung durchgeführt werden soll, und mit der Fehlerstromerkennungsschaltung (30) den Fehlerstrom (IR7) ZU messen.  the control device (28) is designed to close the switch (M7; M7a, M7b) of the power factor correction filter (26) when a fault check is to be carried out with the fault current detection circuit (30), and with the fault current detection circuit (30) the fault current (IR7 ) To eat.
1 1. Antriebsschaltung nach Anspruch 10, welche 1 1. Drive circuit according to claim 10, which
ferner eine zusätzliche Teststromquelle (36), die an der Fehlerstromerkennungsschaltung (30) angeschlossen ist, zum Kalibrieren der Messung des Fehlerstroms (IR7) aufweist.  furthermore has an additional test current source (36), which is connected to the fault current detection circuit (30), for calibrating the measurement of the fault current (IR7).
12. Antriebsschaltung nach Anspruch 9, bei welcher 12. Drive circuit according to claim 9, wherein
zwischen den Gleichrichter (18) und den Gleichspannungszwischenkreis (14) ein Leistungsfaktorkorrekturfilter (26) mit einem Schalter (M7) geschaltet ist;  a power factor correction filter (26) with a switch (M7) is connected between the rectifier (18) and the DC voltage intermediate circuit (14);
die wenigstens eine Fehlerstromerkennungsschaltung (30, 38a.. d) eine Fehlerstromerkennungsschaltung (38a) zum Erfassen einer Spannung (UN) an einem mit dem Versorgungsnetz (22) verbundenen Neutralleiter (N), eine Fehlerstromerkennungsschaltung (38b) zum Erfassen einer Spannung (UL) an einem mit dem Versorgungsnetz (22) verbundenen Phasenleiter (L), eine Fehlerstromerkennungsschaltung (38c) zum Erfassen einer Zwischenkreisspannung (UHV) über dem Gleichspannungszwischenkreis (14) und/oder eine Fehlerstromerkennungsschaltung (38d) zum Erfassen einer Spannung (UPFC) an einem Pluspol des Gleichrichters (18) aufweist; und  the at least one residual current detection circuit (30, 38a .. d) a residual current detection circuit (38a) for detecting a voltage (UN) on a neutral conductor (N) connected to the supply network (22), a residual current detection circuit (38b) for detecting a voltage (UL) on a phase conductor (L) connected to the supply network (22), a residual current detection circuit (38c) for detecting an intermediate circuit voltage (UHV) across the direct voltage intermediate circuit (14) and / or a residual current detection circuit (38d) for detecting a voltage (UPFC) at a positive pole the rectifier (18); and
die Steuereinrichtung (28) ausgestaltet ist, um eine Fehlerprüfung mit der wenigstens einen Fehlerstromerkennungsschaltung (38a.. d) durchzuführen, wenn der Leistungsfaktorkorrekturfilter (26) abgeschaltet ist und die Zwischenkreisspannung (UHV) über dem Gleichspannungszwischenkreis (14) größer als eine Netzspannung des Versorgungsnetzes (22) ist, und einen Isolationsfehler (R7a..c) anhand der wenigstens einen erfassten Spannung (UL, UN, UHV, UPFC) ZU erkennen.  the control device (28) is designed to carry out a fault check with the at least one fault current detection circuit (38a .. d) when the power factor correction filter (26) is switched off and the intermediate circuit voltage (UHV) across the direct voltage intermediate circuit (14) is greater than a mains voltage of the supply network (22), and to detect an insulation fault (R7a..c) based on the at least one detected voltage (UL, UN, UHV, UPFC).
13. Antriebsschaltung nach Anspruch 9, bei welcher die wenigstens eine Fehlerstromerkennungsschaltung (30, 38a.. d) eine Fehlerstromerkennungsschaltung (38a) zum Erfassen einer Spannung (UN) an einem mit dem Versorgungsnetz (22) verbundenen Neutralleiter (N), eine Fehlerstromerkennungsschaltung (38b) zum Erfassen einer Spannung (UL) an einem mit dem Ver- sorgungsnetz (22) verbundenen Phasenleiter (L) und/oder eine Fehlerstromerkennungsschaltung (38c) zum Erfassen einer Zwischenkreisspannung (UHV) über dem Gleichspannungszwischenkreis (14) aufweist; und 13. Drive circuit according to claim 9, wherein the at least one residual current detection circuit (30, 38a .. d) a residual current detection circuit (38a) for detecting a voltage (UN) on a neutral conductor (N) connected to the supply network (22), a residual current detection circuit (38b) for detecting a voltage (UL) on a phase conductor (L) connected to the supply network (22) and / or a fault current detection circuit (38c) for detecting an intermediate circuit voltage (UHV) across the direct voltage intermediate circuit (14); and
die Steuereinrichtung (28) ausgestaltet ist, um einen Isolationsfehler (R7a..c) anhand der wenigstens einen erfassten Spannung (UL, UN, UHV) ZU erkennen.  the control device (28) is designed to detect an insulation fault (R7a..c) based on the at least one detected voltage (UL, UN, UHV).
14. Antriebsschaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei welcher 14. Drive circuit according to one of claims 9 to 13, in which
die Steuereinrichtung (28) ausgestaltet ist, um bei Erkennung eines Isolationsfehlers (R7a..c) einen mit dem Wechselstromanschluss (20) verbundenen Schutzschalter (24) derart anzusteuern, dass er die Antriebsschaltung (10) oder zumin- dest den Gleichspannungszwischenkreis (14) vom Versorgungsnetz (22) trennt.  the control device (28) is designed to control a circuit breaker (24) connected to the AC connection (20) when an insulation fault (R7a..c) is detected in such a way that it controls the drive circuit (10) or at least the DC voltage intermediate circuit (14) disconnects from the supply network (22).
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3059828A1 (en) 2015-02-20 2016-08-24 ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG Device and method for detecting residual curent
US20170131340A1 (en) * 2013-10-08 2017-05-11 Rockwell Automation Technologies, Inc. System and method for ground fault detection

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170131340A1 (en) * 2013-10-08 2017-05-11 Rockwell Automation Technologies, Inc. System and method for ground fault detection
EP3059828A1 (en) 2015-02-20 2016-08-24 ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG Device and method for detecting residual curent

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019002137A1 (en) * 2018-12-13 2020-06-18 Diehl Ako Stiftung & Co. Kg Drive circuit and method for operating a drive circuit
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