DE112004002512B4

DE112004002512B4 - Detecting a fault in a power converter load system

Info

Publication number: DE112004002512B4
Application number: DE112004002512T
Authority: DE
Inventors: Sven Gebhardt
Original assignee: Bombardier Transportation GmbH
Current assignee: Alstom Transportation Germany GmbH
Priority date: 2003-12-20
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2011-09-08
Anticipated expiration: 2024-11-20
Also published as: GB2409355A; DE112004002512T5; WO2005062456A1; GB0329543D0

Abstract

Verfahren zum Detektieren eines Fehlers in einem System (1), das einen Stromrichter (11) und eine Last (13) aufweist, insbesondere einen Antriebsmotor eines Eisenbahnzugfahrzeugs, wobei – die Last (13) über eine Wechselstromleitung (5), insbesondere eine Wechselstromleitung mit drei Phasen (5a, 5b, 5c), mit dem Stromrichter (11) verbunden ist, – mindestens ein von der Leitung (5) geführter elektrischer Wechselstrom gemessen wird, &ndaung (4) gesteuert wird, die dafür ausgelegt ist, Ventile des Stromrichters (11) zu schalten, um den Stromrichter zu betreiben, wobei jedes Schalten der Ventile des Stromrichters (11) zu einem jeweiligktion der Zeit führt, – die Steuereinrichtung (4) Werte des gemessenen Stroms zum Betreiben des Systems (1) verwendet, – ein lokaler Minimumwert und ein lokaler Maximumwert des gemessenen Stroms bestimmt werden, – eine Differenz zwischen dem lokalen Minimumwert und dem lokalen Maximumwert...A method for detecting a fault in a system (1) which has a converter (11) and a load (13), in particular a drive motor of a railway towing vehicle, the load (13) via an alternating current line (5), in particular an alternating current line three phases (5a, 5b, 5c), to which the converter (11) is connected, - at least one electrical alternating current carried by the line (5) is measured, & ndaung (4) is controlled, which is designed for the valves of the converter ( 11) to operate the converter, each switching of the valves of the converter (11) leads to a respective time, - the control device (4) uses values of the measured current to operate the system (1), - a local one Minimum value and a local maximum value of the measured current are determined, - a difference between the local minimum value and the local maximum value ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren eines Fehlers in einem System, das einen Stromrichter und eine Last umfasst, insbesondere einen Antriebsmotor eines Eisenbahnzugfahrzeugs, wobei die Last mit dem Stromrichter über eine Leitung verbunden ist, insbesondere eine Wechselstromleitung mit drei Phasen. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem eine entsprechende Anordnung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere das Gebiet elektrischer Hochleistungsanwendungen wie etwa die Zufuhr elektrischer Energie zu einem Antriebsmotor eines Eisenbahnzugfahrzeugs.The present invention relates to a method for detecting a fault in a system comprising a power converter and a load, in particular a drive motor of a railway train vehicle, wherein the load is connected to the power converter via a line, in particular a three-phase AC line. The present invention also relates to a corresponding arrangement. More particularly, the present invention relates to the field of high power electrical applications, such as the supply of electrical power to a drive train of a railway train vehicle.

Bei vielen Anwendungen umfasst ein Stromrichter eine Gleichstromseite und eine Wechselstromseite mit drei Wechselstromphasen. Die Gleichstromseite ist mit einem Gleichstromzwischenkreis verbunden. Die elektrische Last ist an die drei Wechselstromphasen auf der Wechselstromseite angeschlossen. Eine Steuereinrichtung steuert die Operation des Stromrichters, wobei die Phasenströme der drei Wechselstromphasen als Eingangsvariablen des Steuerprozesses verwendet werden. Beispielsweise ist es möglich, eine Steuereinrichtung zu verwenden, die dafür ausgelegt ist, Pulsweitenmodulationssignale (PWM) zu erzeugen. Den PWM-Signalen entsprechende Schaltsignale werden zum Stromrichter übertragen und bewirken das Schalten elektronischer Ventile des Stromrichters. Andere Verfahren können jedoch ausgeführt werden, um den Stromrichter zu steuern. Alternativ kann der Stromrichter ein Gleichstrom-Gleichstrom-Stromrichter (als Beispiel) oder eine andere Art von Stromrichter sein.In many applications, a power converter includes a DC side and an AC side with three AC phases. The DC side is connected to a DC link. The electrical load is connected to the three AC phases on the AC side. A controller controls the operation of the power converter, wherein the phase currents of the three alternating current phases are used as input variables of the control process. For example, it is possible to use a controller designed to generate pulse width modulation (PWM) signals. The switching signals corresponding to the PWM signals are transmitted to the power converter and cause the switching of electronic valves of the power converter. Other methods, however, may be performed to control the power converter. Alternatively, the power converter may be a DC-DC converter (as an example) or another type of power converter.

Es gibt mehrere Fehler und Fehlfunktionen, die während der Operation des Systems auftreten könnten: Eine oder mehrere der drei Phasen der Wechselstromverbindung könnten unterbrochen sein oder der Stromrichter selbst könnte eine Fehlfunktion aufweisen. Eine oder mehrere der drei Phasen könnten mit Masse verbunden sein. Zudem könnte ein zum Detektieren eines Phasenstroms einer der Phasen verwendeter Sensor defekt sein und/oder eine Energieversorgung zum Betreiben des Sensors könnte ausfallen. Eine Signalverbindung von dem Detektor zu der Steuereinrichtung könnte unterbrochen oder nicht realisiert sein (möglicherweise aufgrund eines losen Verbinders). Zusätzlich oder alternativ könnte eine beliebige Einrichtung (wie etwa ein Verstärker), die zum Verarbeiten des Signals vom Detektor verwendet wird, defekt sein.There are several faults and malfunctions that could occur during the operation of the system: One or more of the three phases of the AC connection could be broken or the converter itself could malfunction. One or more of the three phases could be grounded. In addition, a sensor used to detect a phase current of one of the phases could be defective and / or a power supply to operate the sensor could fail. A signal connection from the detector to the controller could be interrupted or unrealized (possibly due to a loose connector). Additionally or alternatively, any device (such as an amplifier) used to process the signal from the detector could be defective.

Wenn es beim Messen der Phasenströme zu Fehlfunktionen kommt (einschließlich einer Fehlfunktion der Verarbeitung des Messsignals), verwendet die Steuereinrichtung einen falschen Eingangswert, und folglich wird die Steuereinrichtung versuchen, den Phasenstrom anzupassen. Mit anderen Worten: Die Steuereinrichtung wird Steuersignale an den Stromrichter ausgeben, um den falschen Eingangswert zu kompensieren. Wenn der gemessene Phasenstrom permanent zu klein ist (z. B. Null aufgrund einer Unterbrechung der Leitung oder des Messungsverarbeitungsgeräts), können der Stromrichter und die Last beschädigt oder sogar zerstört werden.If malfunction occurs in measuring the phase currents (including a malfunction of the processing of the measurement signal), the controller will use a wrong input value, and thus the controller will try to adjust the phase current. In other words, the controller will output control signals to the converter to compensate for the wrong input value. If the measured phase current is permanently too small (eg zero due to a break in the line or the measurement processing device), the power converter and the load may be damaged or even destroyed.

JP 2003-259653A beschreibt einen Umrichter mit einem Hauptschaltkreis und einem Steuerschaltkreis zum Steuern des Ein- und Ausschaltens von Schaltelementen des Hauptschaltkreises. Ferner ist ein Stromsensor vorgesehen, der den Strom detektiert, welcher durch eine Induktivität des Umrichters fließt. Der Stromsensor wird auch dazu genutzt, den Strom, der der Last zugeführt wird, zu überwachen. Ferner wird er für die Steuerung des Hauptschaltkreises genutzt. Aufgrund des Ein- und Ausschaltens der Schaltelemente entstehen lokale Maxima und Minima des Stroms. Die Maxima und Minima werden durch einen Filter extrahiert und detektiert. Aus der Differenz zwischen dem Maximum und dem Minimum wird ein Signal erzeugt. Wenn dieses Signal einen Normalwert überschreitet, wird ein Stoppsignal an den Steuerschaltkreis ausgegeben. JP 2003-259653A describes a converter having a main circuit and a control circuit for controlling the turning on and off of switching elements of the main circuit. Further, a current sensor is provided which detects the current flowing through an inductance of the inverter. The current sensor is also used to monitor the current supplied to the load. Furthermore, it is used for the control of the main circuit. Due to the switching on and off of the switching elements arise local maxima and minima of the current. The maxima and minima are extracted and detected by a filter. From the difference between the maximum and the minimum, a signal is generated. When this signal exceeds a normal value, a stop signal is output to the control circuit.

EP 0 848 492 A1 beschreibt einen Umrichter mit Schalteinrichtungen, die eingeschaltet werden, um zwischen ausgewählten Phasen einen Strom bereitzustellen. In den Phasen wird der Strom durch Detektionsschaltungen detektiert. Wenn der Anstieg der detektierten Ströme null ist oder kleiner als eine Referenz ist, kann geschlossen werden, dass die Stromdetektionsschaltkreise, die Schalteinrichtungen oder Motorwindungen nicht normal sind. Wenn die Anstiege der detektierten Ströme sehr viel größer als die Referenz sind, kann geschlossen werden, dass Kabel oder Motorwindungen kurz geschlossen sind. EP 0 848 492 A1 describes a converter with switching devices that are turned on to provide power between selected phases. In the phases, the current is detected by detection circuits. When the rise of the detected currents is zero or less than a reference, it can be concluded that the current detection circuits, the switching devices or motor windings are not normal. If the rises of the detected currents are much larger than the reference, it can be concluded that cables or motor windings are short-circuited.

US 6,124,797 offenbart, dass die Welligkeit einer Zwischenkreisspannung auf Überschreitung eines oberen und auf Unterschreitung eines unteren Schwellwertes zur Erkennung einer Betriebsstörung, wie Ausfall einer Pufferbatterie, überwacht wird. Die Offenbarung betrifft jedoch nicht die Messung und Überwachung der Welligkeit von Strömen auf der Wechselspannungsseite des Umrichters. US 6,124,797 discloses that the ripple of an intermediate circuit voltage is monitored for exceeding an upper threshold and below a lower threshold for detecting a malfunction, such as failure of a backup battery. However, the disclosure does not relate to the measurement and monitoring of the ripple of currents on the AC side of the inverter.

US 5,523,938 beschreibt ein System zum Schützen eines Systems mit einem Wechselrichter für eine Energieversorgung. Durch den Vergleich von zu- und abgeführtem Strom wird die Einhaltung einer unteren und oberen Grenze überwacht, wobei durch Auswertung lokaler Minima und Maxima der Stromwelligkeit und Überprüfung eines oberen Grenzwertes der Fehlerort eingegrenzt wird. Wenn die Welligkeit einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, wird ein Ausgangssignal erzeugt, das anzeigt, dass ein Fehler innerhalb des Wechselspannungsteils des Systems aufgetreten ist. US 5,523,938 describes a system for protecting a system with an inverter for power supply. By comparing incoming and outgoing current, compliance with a lower and upper limit is monitored, whereby the fault location is limited by evaluating local minima and maxima of the current ripple and checking an upper limit. If the ripple exceeds a predetermined threshold, an output signal is generated indicating that an error has occurred within the AC voltage part of the system.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Detektieren eines Fehlers in einem System, das einen Stromrichter und eine Last umfasst, so dass der Fehler zuverlässig detektiert werden kann und so dass die Detektion ausreichend schnell ist, um eine Beschädigung des Systems oder von Teilen des Systems zu vermeiden. Zudem sollte die Detektion mit geringem Aufwand erfolgen und die normale Operation des Systems nicht stören. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer entsprechenden Anordnung.It is an object of the present invention to provide a method for detecting a fault in a system comprising a power converter and a load so that the fault can be detected reliably and so that the detection is fast enough to avoid damage to the system or system to avoid parts of the system. In addition, the detection should be done with little effort and not interfere with the normal operation of the system. Another object of the invention is to provide a corresponding arrangement.

Stromrichter umfassen üblicherweise mehrere elektronische Ventile, die zum Betreiben des Stromrichters von der Steuereinrichtung ein- und ausgeschaltet werden. Der gemessene Strom, der eine Funktion der Zeit ist, umfasst deshalb eine Mehrzahl lokaler Minima und eine Mehrzahl lokaler Maxima aufgrund der Schaltaktionen. Im Fall beispielsweise eines Wechselrichters, der an einen Gleichstromzwischenkreis angeschlossen ist, bewirken die Spannung des Zwischenkreises und eine etwaige Induktivität, die am Prozess involviert ist, eine Erhöhung oder Reduzierung des Leitungsstroms, wenn während des normalen Betriebs des Stromrichters elektronische Ventile ein- oder ausgeschaltet werden. Wenn es jedoch beispielsweise an der Leitung, an der Last oder am Zwischenkreis zu einer Unterbrechung kommt oder falls ein Fehler des Strommessgeräts vorliegt, findet keine Erhöhung oder Reduzierung statt oder ist im Vergleich zu ihrem Niveau bei normalem Betrieb signifikant kleiner.Power converters usually include a plurality of electronic valves, which are switched on and off for operating the power converter by the control device. The measured current, which is a function of time, therefore includes a plurality of local minima and a plurality of local maxima due to the switching actions. For example, in the case of an inverter connected to a DC link, the voltage of the link and any inductance involved in the process will cause an increase or decrease in the line current if electronic valves are turned on or off during normal operation of the converter , However, if, for example, there is a break in the line, load, or DC link, or if there is a fault in the flowmeter, there is no increase or reduction, or significantly less than its level during normal operation.

Es wird vorgeschlagen, mindestens einen lokalen Minimumwert und mindestens einen lokalen Maximumwert auszuwerten und unter Verwendung dieser lokalen Extremwerte einen Fehler des Systems zu detektieren.It is proposed to evaluate at least one local minimum value and at least one local maximum value and to detect an error of the system using these local extreme values.

Insbesondere wird folgendes vorgeschlagen: ein Verfahren zum Detektieren eines Fehlers in einem System, das einen Stromrichter und eine Last umfasst, insbesondere einen Antriebsmotor eines Eisenbahnzugfahrzeugs, wobei

– die Last über eine Leitung, insbesondere eine Wechselstromleitung mit drei Phasen, mit dem Stromrichter verbunden ist,
– mindestens ein von der Leitung geführter elektrischer Strom gemessen wird,
– der Stromrichter von einer Steuereinrichtung gesteuert wird,
– die Steuereinrichtung Werte des gemessenen Stroms zum Betreiben des Systems verwendet,
– ein lokaler Minimumwert und ein lokaler Maximumwert des gemessenen Stroms bestimmt werden und
– der lokale Minimumwert und der lokale Maximumwert dazu verwendet werden zu entscheiden, ob ein Fehler des Systems vorliegt.

In particular, the following is proposed: a method for detecting a fault in a system comprising a power converter and a load, in particular a drive motor of a railway train vehicle, wherein

The load is connected to the power converter via a line, in particular an AC line with three phases,
At least one electrical current conducted by the cable is measured,
The converter is controlled by a control device,
The controller uses values of the measured current to operate the system,
A local minimum value and a local maximum value of the measured current are determined and
- the local minimum value and the local maximum value are used to decide if there is a fault in the system.

Beispielsweise ist es möglich, den von der Leitung geführten Strom unter Verwendung eines Stromsensors zu messen. Dieser kann an der Leitung, am Stromrichter und/oder an der Last angebracht sein. Mit anderen Worten, es ist nicht erforderlich, den Strom direkt an der Leitung zu messen.For example, it is possible to measure the current conducted by the line using a current sensor. This may be attached to the line, to the converter and / or to the load. In other words, it is not necessary to measure the current directly on the line.

Ein Vorteil der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass eine Unterbrechung zuverlässig detektiert werden kann und dass die Detektion schnell durchgeführt werden kann, insbesondere viel schneller als eine Detektion, die bei einer Grundfrequenz eines Wechselstroms der Leitung vorgenommen wird. Beispielsweise kann verhindert werden, dass die Steuereinrichtung eine abrupte Änderung beim Betrieb des Stromrichters aufgrund eines eingefrorenen (d. h. falschen und konstanten), fehlenden (oder Null betragenden) Messsignals des Leitungsstroms bewirkt.An advantage of the proposed solution is that an interruption can be detected reliably and that the detection can be carried out quickly, in particular much faster than a detection that is performed at a fundamental frequency of an alternating current of the line. For example, the controller may be prevented from causing an abrupt change in the operation of the power converter due to a frozen (i.e., false and constant), missing (or zeroing) measurement signal of the line current.

Für die Auswertung werden nur ein lokales Minimum und ein lokales Maximum benötigt. Es ist jedoch möglich, die Robustheit der Auswertung zu erhöhen, indem mehr Extremwerte berücksichtigt werden, beispielsweise durch wiederholte Auswertung lokaler Extremwerte und/oder durch Auswerten von Differenzen zwischen mehr als zwei Extremwerten. Außerdem ist eine schnellere Detektion durch Überwachung des kleinsten erwarteten Werts dI/dt (zeitliche Ableitung des Stroms I) zwischen zwei Abtastwerten/Steuerzyklen möglich, wenngleich diese schnellere Detektion möglicherweise empfindlicher ist (z. B. aufgrund von Rauschen auf einer unterbrochenen Leitung) und von den Phasenwinkeln und dem Arbeitspunkt des Systems abhängt. Jedenfalls kann die Detektion schneller vorgenommen werden als eine Detektion, die in einer Periode eines von der Leitung geführten Wechselstroms einmal vorgenommen wird.Only one local minimum and one local maximum are needed for the evaluation. However, it is possible to increase the robustness of the evaluation by taking into account more extreme values, for example by repeated evaluation of local extreme values and / or by evaluating differences between more than two extreme values. In addition, faster detection is possible by monitoring the smallest expected value dI / dt (time derivative of current I) between two samples / control cycles, although this faster detection may be more sensitive (eg due to noise on a broken line) and depends on the phase angles and the operating point of the system. In any case, the detection can be made faster than a detection made once in a period of an AC current guided by the line.

Gemäß einer Ausführungsform wird eine Differenz zwischen dem Minimumwert und dem Maximumwert mit einem Schwellwert verglichen, um zu detektieren, ob ein Fehler vorliegt. Der Schwellwert kann während des ganzen Betriebs des Systems konstant sein. Es wird jedoch bevorzugt, den Schwellwert an den Betriebszustand des Systems anzupassen, ihn gemäß dem aktuell für den Stromrichter verwendeten Steuerverfahren anzupassen und/oder ihn gemäß anderen Kriterien anzupassen. Wenn beispielsweise die Leistung der Last (und eine entsprechende elektrische Spannung) während des Betriebs variiert, variieren die typischen Differenzen zwischen dem lokalen Minimum und dem lokalen Maximum entsprechend, so dass der Schwellwert für höhere Leistungen erhöht werden kann und umgekehrt. Infolgedessen ist die Zuverlässigkeit der Detektion nicht von dem Momentanwert der elektrischen Lastleistung abhängig.According to an embodiment, a difference between the minimum value and the maximum value is compared with a threshold value to detect whether an error exists. The threshold can be constant throughout the operation of the system. However, it is preferred to adapt the threshold to the operating state of the system, to adapt it according to the control method currently used for the power converter and / or to adapt it according to other criteria. For example, if the power of the load (and corresponding electrical voltage) varies during operation, the typical differences will vary between the local minimum and the local maximum, so that the threshold for higher powers can be increased and vice versa. As a result, the reliability of the detection does not depend on the instantaneous value of the electrical load power.

Alternativ oder zusätzlich wird eine lokale Erhöhung oder Reduzierung des gemessenen Stroms berechnet, wobei die Erhöhung oder Reduzierung dazu verwendet wird zu entscheiden, ob ein Fehler des Systems vorliegt. Insbesondere kann die Erhöhung oder Reduzierung unter Verwendung der Differenz zwischen dem lokalen Maximum und dem lokalen Minimum und unter Verwendung von Informationen über ein Zeitintervall zwischen dem Minimum und dem Maximum oder über ein anderes Zeitintervall berechnet werden.Alternatively or additionally, a local increase or decrease in the measured current is calculated, the increase or decrease being used to decide if there is a fault in the system. In particular, the increase or decrease can be calculated using the difference between the local maximum and the local minimum and using information about a time interval between the minimum and the maximum or over another time interval.

Beispielsweise sind der Zeitpunkt des Maximums und der Zeitpunkt des Minimums möglicherweise aus dem Prozess zum Steuern des Stromrichters bekannt. Insbesondere kann die Steuereinrichtung Steuersignale zum Schalten elektronischer Ventile des Stromrichters ausgeben, die zu dem Maximum oder dem Minimum führen. In jedem Fall jedoch kann das Zeitintervall alternativ ein Zeitintervall fester Länge für wiederholtes Auswerten lokaler Minima und lokaler Maxima sein.For example, the timing of the maximum and the time of the minimum may be known from the process of controlling the power converter. In particular, the control device can output control signals for switching electronic valves of the power converter, which lead to the maximum or the minimum. In either case, however, the time interval may alternatively be a fixed length time interval for repeatedly evaluating local minima and local maxima.

Allgemein ausgedrückt kann die Auswertung des lokalen Minimums und des lokalen Maximums und/oder ein Abtasten des gemessenen Leitungsstroms mit den Schaltaktionen synchronisiert oder durch die Schaltaktionen ausgelöst werden, die von der Steuereinrichtung während des Betriebs des Stromrichters gesteuert werden. Beispielsweise können Zeitintervalle bei jedem lokalen Minimum oder Maximum beginnen, so dass eines der lokalen Minima und eines der lokalen Maxima in jedem Zeitintervall vorliegt. Die Auswertung kann dann für jedes Zeitintervall vorgenommen werden. Alternativ kann die Auswertung für Zeitintervalle konstanter Länge vorgenommen werden, die mindestens eines der Maxima und eines der Minima enthalten.In general terms, the evaluation of the local minimum and the local maximum and / or a sampling of the measured line current can be synchronized with the switching actions or triggered by the switching actions that are controlled by the control device during operation of the power converter. For example, time intervals may begin at each local minimum or maximum such that one of the local minima and one of the local maxima exists in each time interval. The evaluation can then be made for each time interval. Alternatively, the evaluation for time intervals of constant length can be made, which contain at least one of the maxima and one of the minima.

Allgemeiner ausgedrückt kann der Stromrichter eine Mehrzahl elektronischer Ventile aufweisen, die von der Steuereinrichtung ein- und ausgeschaltet werden, um den Stromrichter zu betreiben, so dass der gemessene Strom eine Mehrzahl lokaler Minima und eine Mehrzahl lokaler Maxima umfasst. Ein Maximumwert und ein Minimumwert werden wiederholt bestimmt, und eine Auswertung des Maximumwerts und des Minimumwerts wird wiederholt für Zeitintervalle vorgenommen, die mindestens eines der lokalen Minima und mindestens eines der lokalen Maxima umfassen.More generally, the power converter may include a plurality of electronic valves that are turned on and off by the controller to operate the power converter so that the measured current includes a plurality of local minima and a plurality of local maxima. A maximum value and a minimum value are determined repeatedly, and an evaluation of the maximum value and the minimum value is made repeatedly for time intervals comprising at least one of the local minima and at least one of the local maxima.

Die Auswertung kann durchgeführt werden durch Verwendung mindestens eines der Maxima und mindestens eines der Minima sowie eines Kriteriums zum Detektieren des Fehlers. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung jedoch wird eine Modellrechnung eines Betriebs der Last vorgenommen, wobei der Minimumwert, der Maximumwert und die Modellrechnung dazu verwendet werden zu entscheiden, ob ein Fehler des Systems vorliegt.The evaluation may be performed by using at least one of the maxima and at least one of the minima and a criterion for detecting the error. However, according to another embodiment of the invention, a model calculation of an operation of the load is made using the minimum value, the maximum value, and the model calculation to decide whether there is a fault of the system.

Bei einem Beispiel sind der Maximumwert und der Minimumwert Eingangswerte der Modellrechnung. In diesem Fall kann ein Ausgangswert der Modellrechnung mit einem bekannten oder vorbestimmten Parameter des Systems oder der Last verglichen werden.In one example, the maximum value and the minimum value are input values of the model calculation. In this case, an output value of the model calculation may be compared with a known or predetermined parameter of the system or the load.

Beispielsweise kann eine vorübergehende Erhöhung oder Reduzierung des Leitungsstroms in der Modellrechnung unter Verwendung des Minimumwerts und des Maximumwerts berechnet werden. Dann wird ein Wert für eine Induktivität der Last (beispielsweise die Induktivität einer elektromagnetischen Wicklung der Last) unter Verwendung eines weiteren Eingangswerts (der direkt oder indirekt gemessen werden kann) berechnet, beispielsweise der elektrischen Spannung, die dem Leitungsstrom entspricht, und das Ergebnis wird mit einem Vergleichswert der Induktivität (z. B. dem Induktivitätsnennwert oder einem Wert, der zuvor gemessen oder berechnet worden ist) verglichen. Ein Vorteil einer derartigen Modellrechnung besteht darin, dass der Betriebszustand (bei dem Beispiel die Leitungsspannung) berücksichtigt wird.For example, a transient increase or decrease in the line current may be calculated in the model calculation using the minimum value and the maximum value. Then, a value for an inductance of the load (for example, the inductance of an electromagnetic winding of the load) is calculated using another input value (which can be measured directly or indirectly), for example, the electric voltage corresponding to the line current, and the result becomes a comparison value of the inductance (eg, the inductance rating or a value previously measured or calculated). An advantage of such a model calculation is that the operating state (in the example, the line voltage) is taken into account.

In einem anderen Fall kann das Modell ein Modell sein, das von der Steuereinrichtung zum Steuern des Betriebs des Systems verwendet wird. Solche Modelle werden in der Regel in der Praxis verwendet, insbesondere wenn die Last eine Asynchronmaschine ist. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung ein Arbeitsverhalten der Last unter Verwendung eines durch Software implementierten Modells modellieren. Die gemessenen Phasenströme und weitere Eingangsgrößen (wie etwa Spannung und Drehzahl der Maschine) sowie Parameter der Maschine werden in dem Modell verwendet. Beispielsweise beschreibt DE 195 31 771 A1 (Erfinder: Depenbrock) ein Verfahren und eine Einrichtung zum Bestimmen einer Drehzahl einer Drehfeldmaschine. Das Dokument offenbart, dass die Signalverarbeitung ein komplettes Maschinenmodell umfasst einschließlich einem Stromrichter, dessen Wechselstromseite an die Maschine angeschlossen ist. Insbesondere kann ein derartiges Modell verwendet werden, um eine Größe oder einen Wert (z. B. die Erhöhung oder Reduzierung des Leitungsstroms) zu berechnen, die oder der mit einer entsprechenden Größe oder einem entsprechenden Wert verglichen wird, der unter Verwendung des mindestens einen Maximumwerts und des mindestens einen Minimumwerts berechnet wurde.In another case, the model may be a model used by the controller to control the operation of the system. Such models are typically used in practice, especially when the load is an asynchronous machine. For example, the controller may model a load behavior using a software implemented model. The measured phase currents and other inputs (such as voltage and speed of the machine) as well as parameters of the machine are used in the model. For example, describes DE 195 31 771 A1 (Inventor: Depenbrock) a method and a device for determining a rotational speed of a rotating field machine. The document discloses that the signal processing includes a complete machine model including a power converter whose AC side is connected to the machine. In particular, such a model may be used to calculate a magnitude or value (eg, increasing or decreasing the line current) that is compared to a corresponding magnitude or value using of the at least one maximum value and the at least one minimum value.

Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich insbesondere für Systeme, bei denen die Leitung mehrere (insbesondere drei) Wechselstromphasen umfasst. In diesem Fall wird das Verfahren bevorzugt für jeden gemessenen Phasenstrom durchgeführt. Allgemeiner ausgedrückt werden der Maximumwert und der Minimumwert für mindestens zwei der Phasen einer derartigen Leitung bestimmt.The method according to the invention is particularly suitable for systems in which the line comprises several (in particular three) alternating current phases. In this case, the method is preferably performed for each measured phase current. More generally, the maximum value and the minimum value are determined for at least two of the phases of such a line.

Bei einem derartigen System kann ein weiterer wahlweiser Schritt ausgeführt werden: die gemessenen Stromwerte von den mindestens zwei Phasen werden wiederholt für gleiche Zeitpunkte ausgewertet und es wird entschieden, dass ein Fehler des Systems vorliegt, wenn Paare von Werten der gemessenen Ströme für mehrere der Zeitpunkte nicht differieren. Dieser Schritt basiert auf der Tatsache, dass die Phasenströme verschiedener Phasen aufgrund der Phasenverschiebung verschieden sind, außer an den beiden Schnittpunkten in jeder Periode. Wenn zwischen zweien der Phasenströme an mehreren der Zeitpunkte keine signifikante Differenz vorliegt, dann liegt ein Fehler vor. Dieser Schritt kann durchgeführt werden, um ein Fehlerdetektionsergebnis zu bestätigen, das gemäß dem Verfahren zum Auswerten des Maximumwerts und des Minimumwerts erhalten worden ist.In such a system, another optional step may be performed: the measured current values from the at least two phases are repeatedly evaluated for equal times and it is decided that there is a fault in the system if pairs of values of the measured currents for several of the times are not differ. This step is based on the fact that the phase currents of different phases are different due to the phase shift, except at the two intersections in each period. If there is no significant difference between two of the phase currents at several of the times, then there is an error. This step may be performed to confirm an error detection result obtained according to the method of evaluating the maximum value and the minimum value.

Wenn die Auswertung des Höchst- und des Minimumwerts vorgenommen wird, kann sie eine spezielle Prozedur enthalten, um zu entscheiden, ob ein Fehler und/oder eine Fehlfunktion vorliegen. Diese spezielle Prozedur kann durchgeführt werden, um die Zuverlässigkeit der Entscheidungsfindung zu erhöhen, und wird in dieser Beschreibung als ”Fuzzy-Auswertung” bezeichnet.If the evaluation of the maximum and minimum values is made, it may include a special procedure to decide if there is an error and / or malfunction. This particular procedure may be performed to increase the reliability of the decision making, and is referred to in this specification as a "fuzzy evaluation".

Wenn die Auswertung durchgeführt wird, wird vorgeschlagen, wiederholt einen ersten Plausibilitätswert zu bestimmen, wobei der erste Plausibilitätswert ein Momentanmaß eines Grads der Plausibilität und/oder Nichtplausibilität ist. Zudem wird ein zweiter Plausibilitätswert aus einer Mehrzahl der ersten Plausibilitätswerte abgeleitet, wobei jeder der ersten Plausibilitätswerte den zweiten Plausibilitätswert entsprechend seinem Grad an Plausibilität und/oder Nichtplausibilität beeinflussen kann. Eine entsprechende Aktion (wie etwa Schalten des Stromrichters auf Nullspannung) wird ergriffen, wenn der zweite Plausibilitätswert ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt.When the evaluation is performed, it is proposed to repeatedly determine a first plausibility value, wherein the first plausibility value is an instant measure of a degree of plausibility and / or implausibility. In addition, a second plausibility value is derived from a plurality of the first plausibility values, wherein each of the first plausibility values may affect the second plausibility value according to its degree of plausibility and / or implausibility. A corresponding action (such as switching the converter to zero voltage) is taken when the second plausibility value satisfies a predetermined criterion.

In der Fuzzy-Auswertung spiegelt der zweite Plausibilitätswert die Plausibilität einer Mehrzahl erster Plausibilitätswerte wider, und deshalb ist es weniger wahrscheinlich, dass ein fehlerhafter erster Plausibilitätswert zu einer Unterbrechung des Stromrichterbetriebs führt (als Beispiel). Der Effekt der Fuzzy-Auswertung kann mit dem Effekt eines intelligenten Filters verglichen werden. Zudem kann sie leicht in Hardware und/oder Software implementiert werden, beispielsweise unter Verwendung eines Zählers, wobei der Zählerwert der zweite Plausibilitätswert ist. Der Ausdruck ”Zähler” ist nicht auf das Zählen von ganzen Zahlen begrenzt. In dem Beispiel führt ein erster Plausibilitätswert mit einem niedrigeren Grad an Plausibilität zu einer größeren Erhöhung der Zählerzahl als ein erster Plausibilitätswert mit einem höheren Grad an Plausibilität. Umgekehrt kann die Zählerzahl reduziert werden, wenn der Grad an Plausibilität des ersten Plausibilitätswerts hoch ist.In the fuzzy evaluation, the second plausibility value reflects the plausibility of a plurality of first plausibility values, and therefore a faulty first plausibility value is less likely to interrupt power converter operation (for example). The effect of the fuzzy evaluation can be compared to the effect of an intelligent filter. In addition, it can be easily implemented in hardware and / or software, for example using a counter, the counter value being the second plausibility value. The term "counter" is not limited to counting integers. In the example, a first plausibility value with a lower degree of plausibility results in a larger increase in the count number than a first plausibility value with a higher degree of plausibility. Conversely, the counter number can be reduced if the degree of plausibility of the first plausibility value is high.

Es gibt mehrere Merkmale, die mit diesem grundlegenden Ansatz kombiniert werden können, und zwar unabhängig voneinander oder in Kombination mit mindestens einigen der Merkmale. Erstens kann der Grad an Plausibilität des ersten Plausibilitätswerts gewichtet werden und der zweite Plausibilitätswert wird entsprechend dem gewichteten ersten Plausibilitätswert beeinflusst. Im einfachsten Fall kann ein Gewichtsfaktor von 1 für alle Grade an Plausibilität des ersten Plausibilitätswerts verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, das Gewicht der ersten Plausibilitätswerte entsprechend einer Erhöhung des Grads an Plausibilität zu reduzieren.There are several features that can be combined with this basic approach, independently or in combination with at least some of the features. First, the degree of plausibility of the first plausibility value can be weighted and the second plausibility value is affected according to the weighted first plausibility value. In the simplest case, a weight factor of 1 can be used for all degrees of plausibility of the first plausibility value. However, it is also possible to reduce the weight of the first plausibility values corresponding to an increase in the degree of plausibility.

Zweitens ist es möglich zu entscheiden, ob der Grad an Plausibilität des ersten Plausibilitätswerts einem niedrigeren Schwellwert entspricht und/oder kleiner ist als der Schwellwert. Wenn dies der Fall ist, wird der zweite Plausibilitätswert so beeinflusst, dass er die reduzierte Plausibilität zeigt. Wenn dies nicht der Fall ist, wird der zweite Plausibilitätswert nicht abgeändert oder so abgeändert, dass er eine erhöhte Gesamtplausibilität zeigt (z. B. ist die Zählerzahl reduziert).Second, it is possible to decide whether the degree of plausibility of the first plausibility value corresponds to a lower threshold and / or less than the threshold. If so, the second plausibility value is influenced to show the reduced plausibility. If not, the second plausibility value is not changed or altered to show increased overall plausibility (eg, the count is reduced).

Drittens kann es sein, dass nur der Effekt einer begrenzten Anzahl jüngster erster Plausibilitätswerte den zweiten Plausibilitätswert beeinflusst. Dies bedeutet, dass erste Plausibilitätswerte, die zu Ereignissen gehören, die vor zu langer Zeit stattfanden, den zweiten Plausibilitätswert nicht beeinflussen. Wenn ein Zähler für den zweiten Plausibilitätswert verwendet wird, dann ist alternativ sowohl ein Erhöhen als auch ein Reduzieren der Zählerzahl in Abhängigkeit von dem Grad an Plausibilität des ersten Plausibilitätswerts möglich. Infolgedessen kann die Zählerzahl auf Null reduziert werden, und in diesem Fall beeinflussen Ereignisse, die in der Vergangenheit stattfanden, nicht länger den zweiten Plausibilitätswert.Third, only the effect of a limited number of recent first plausibility values may affect the second plausibility value. This means that initial plausibility values that belong to events that took place too long ago do not affect the second plausibility value. If a counter is used for the second plausibility value, then alternatively both increasing and decreasing the counter number depending on the degree of plausibility of the first plausibility value is possible. As a result, the count number can be reduced to zero, and in this case, events that took place in the past no longer affect the second plausibility value.

Insbesondere ist der erste Plausibilitätswert das Ergebnis eines Vergleichs (z. B. eine Abweichung) zwischen einem Schwellwert und der Differenz zwischen dem lokalen Minimumwert und dem lokalen Maximumwert des Leitungsstroms. Zusätzlich oder alternativ bedeutet der ”Grad an Plausibilität”, dass eine höhere Abweichung von einem normalen, einem erwarteten oder einem erwünschten Ergebnis einen niedrigeren Grad an Plausibilität hat (als Beispiel). Falls das Ergebnis des Vergleichs der erste Plausibilitätswert ist, ist der Grad an Plausibilität für höhere Abweichungen niedriger. Beispielsweise kann das vorbestimmte Kriterium darin bestehen, dass einem Schwellwert des zweiten Plausibilitätswerts entsprochen und/oder dieser überstiegen wird. Allgemein weist die Fuzzy-Auswertung oder eine ihrer Ausführungsformen die folgenden Vorteile auf:

– Kleine und/oder seltene Abweichungen von einem normalen, einem erwarteten oder einem gewünschten Zustand führen nicht notwendigerweise zu einer Unterbrechung des aktuellen Stromrichterbetriebs.
– Große und/oder viele Abweichungen von einem normalen, einem erwarteten oder einem gewünschten Zustand führen zu einer schnellen und zuverlässigen Detektion des Fehlers und/oder einer Fehlfunktion.
– Die Prozedur kann leicht implementiert werden. Die Parameter der Prozedur wie Gewicht und Schwellwerte können leicht angepasst werden.
– Ein Prozess, der möglicherweise bei einer kleinen Wiederholungsfrequenz arbeitet, aber Teil einer Steuerroutine auf höherer Ebene sein könnte, kann das Ergebnis der Fuzzy-Auswertung zuverlässig prüfen, insbesondere die Zählerzahl prüfen.

In particular, the first plausibility value is the result of a comparison (eg, a deviation) between a threshold value and the difference between the local minimum value and the local maximum value of the line current. Additionally or alternatively, the "degree of plausibility" means that a greater deviation from a normal, expected, or desired result has a lower degree of plausibility (as an example). If the result of the comparison is the first plausibility value, the degree of plausibility for higher deviations is lower. For example, the predetermined criterion may be that a threshold value of the second plausibility value is met and / or exceeded. In general, the fuzzy evaluation or one of its embodiments has the following advantages:

- Small and / or rare deviations from a normal, an expected or a desired state do not necessarily lead to an interruption of the current power converter operation.
Large and / or many deviations from a normal, expected or desired state result in a fast and reliable detection of the fault and / or malfunction.
- The procedure can be easily implemented. The parameters of the procedure, such as weight and thresholds, can be easily adjusted.
A process that may be operating at a small repetition frequency but could be part of a higher level control routine can reliably check the result of the fuzzy evaluation, in particular checking the count.

Die vorliegende Erfindung enthält zudem:

– eine computerladbare Datenstruktur, die dafür ausgelegt ist, das Verfahren gemäß einer der in dieser Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen, während sie auf einem Computer ausgeführt wird,
– ein Computerprogramm, wobei das Computerprogramm dafür ausgelegt ist, das Verfahren gemäß einer der in dieser Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen, während es auf einem Computer ausgeführt wird,
– ein Computerprogramm, das Computerprogrammmittel umfasst zum Durchführen des Verfahrens gemäß einer der in dieser Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen, während das Computerprogramm auf einem Computer oder auf einem Computernetz ausgeführt wird,
– ein Computerprogramm, das Programmmittel gemäß dem vorhergehenden Punkt umfasst, wobei die Programmmittel auf einem für einen Computer lesbaren Speichermedium gespeichert sind,
– ein Speichermedium, wobei eine Datenstruktur auf dem Speichermedium gespeichert ist, und wobei die Datenstruktur dafür ausgelegt ist, das Verfahren gemäß einer der in dieser Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen, nachdem sie in einen Haupt- und/oder Arbeitsspeicher eines Computers oder eines Computernetzes geladen worden ist, und
– ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, wobei die Programmcodemittel auf einem Speichermedium gespeichert werden können oder gespeichert sind zum Ausführen des Verfahrens gemäß einer der in dieser Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen, wenn die Programmcodemittel auf einem Computer oder auf einem Computernetz ausgeführt werden.

The present invention also includes:

A computer-loadable data structure adapted to perform the method according to any of the embodiments described in this specification while executing on a computer,
A computer program, the computer program being adapted to carry out the method according to one of the embodiments described in this description while it is being executed on a computer,
A computer program comprising computer program means for carrying out the method according to one of the embodiments described in this description, while the computer program is executed on a computer or on a computer network,
A computer program comprising program means according to the preceding item, the program means being stored on a computer-readable storage medium,
A storage medium, wherein a data structure is stored on the storage medium, and wherein the data structure is adapted to perform the method according to one of the embodiments described in this specification after being loaded into a main and / or working memory of a computer or a computer network is and
- A computer program product with program code means, wherein the program code means can be stored on a storage medium or stored for carrying out the method according to one of the embodiments described in this specification, when the program code means are executed on a computer or on a computer network.

Insbesondere können der Computer oder Teil des Computernetzes, die in einem der vorausgegangenen Absätze erwähnt wurden, unter Verwendung einer Verarbeitungseinheit, insbesondere einer zentralen Verarbeitungseinheit der Steuereinrichtung realisiert werden. Zumindest die Bestimmung des Mindest- und des Maximumwerts und die Auswertung können von dem Computer oder Computernetz durchgeführt werden. Das Computerprogrammprodukt ist als ein Produkt zu verstehen, das ein verkaufbares oder handelbares Gut ist.In particular, the computer or part of the computer network mentioned in one of the preceding paragraphs can be realized using a processing unit, in particular a central processing unit of the controller. At least the determination of the minimum and maximum values and the evaluation can be carried out by the computer or computer network. The computer program product is to be understood as a product that is a salable or tradable good.

Zudem wird vorgeschlagen, eine Anordnung bereitzustellen, die dafür ausgelegt ist, das Verfahren gemäß mindestens einer der oben beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen. Die Anordnung kann Teil des Stromrichters sein, insbesondere Teil einer Steuereinrichtung des Stromrichters. Sie kann durch Hardware und/oder Software realisiert werden.In addition, it is proposed to provide an arrangement which is designed to carry out the method according to at least one of the embodiments described above. The arrangement may be part of the power converter, in particular part of a control device of the power converter. It can be realized by hardware and / or software.

Insbesondere wird folgendes vorgeschlagen: eine Anordnung zum Detektieren eines Fehlers in einem System, das einen Stromrichter und eine Last umfasst, insbesondere einen Antriebsmotor eines Eisenbahnzugfahrzeugs, wobei der Stromrichter von einer Steuereinrichtung gesteuert wird, wobei die Last über eine Leitung, insbesondere eine Wechselstromleitung mit drei Phasen, mit dem Stromrichter verbunden ist, und wobei die Anordnung folgendes umfasst:

– eine Messungsverarbeitungseinrichtung zum Empfangen und Verarbeiten von Messwerten mindestens eines von der Leitung geführten elektrischen Stroms,
– eine Extremwertbestimmungseinrichtung, die mit der Messungsverarbeitungseinrichtung verbunden ist und dafür ausgelegt ist, mindestens einen lokalen Minimumwert und mindestens einen lokalen Maximumwert des gemessenen Stroms zu bestimmen,
– eine Auswertungseinrichtung, die mit der Extremwertbestimmungseinrichtung verbunden ist und die dafür ausgelegt ist, durch Auswerten des mindestens einen Mindest- und des mindestens einen Maximumwerts zu entscheiden, ob ein Fehler des Systems vorliegt.

In particular, the following is proposed: an arrangement for detecting a fault in a system comprising a power converter and a load, in particular a drive motor of a railway train vehicle, wherein the power converter is controlled by a control device, wherein the load via a line, in particular an AC line with three Phases connected to the power converter, the arrangement comprising:

A measurement processing device for receiving and processing measured values of at least one electrical current conducted by the line,
An extreme value determination device, which is connected to the measurement processing device and is designed to determine at least one local minimum value and at least one local maximum value of the measured current,
- An evaluation device which is connected to the extreme value determination device and which is designed to decide by evaluating the at least one minimum and the at least one maximum value, if an error of the system is present.

Nachfolgend werden spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Die Figuren der Zeichnung zeigen schematisch:Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described by way of example and with reference to the accompanying drawings Drawing described. The figures of the drawing show schematically:

1 eine Anordnung mit einem Stromrichter, dessen Wechselstromseite mit einer elektrischen Last verbunden ist, insbesondere mit einem Asynchronmotor; 1 an arrangement with a power converter whose AC side is connected to an electrical load, in particular with an asynchronous motor;

2 Einrichtungen und Einheiten, die verwendet werden, um ein Sensorsignal eines in 1 gezeigten Sensors zu verarbeiten; 2 Devices and units used to generate a sensor signal of an in 1 to process the sensor shown;

3 eine Anordnung von Einheiten und Einrichtungen zum Detektieren eines Fehlers; 3 an arrangement of units and means for detecting a fault;

4 ein Flussdiagramm, das eine Auswertung von Mindest- und Maximumwerten veranschaulicht; 4 a flowchart illustrating an evaluation of minimum and maximum values;

5 ein Flussdiagramm, das die Fuzzy-Auswertung darstellt; 5 a flow chart illustrating the fuzzy evaluation;

6 ein Diagramm, das das Verhalten eines Leitungsstroms als Funktion der Zeit darstellt; 6 a diagram illustrating the behavior of a line current as a function of time;

7 ein Diagramm, das ein erstes Verfahren zum Erhalten von Höchst- und Minimumwerten eines Leitungsstroms darstellt; und 7 a diagram illustrating a first method for obtaining peak and minimum values of a line current; and

8 ein Diagramm, das ein zweites Verfahren zum Erhalten von Höchst- und Minimumwerten eines Leitungsstroms darstellt. 8th a diagram illustrating a second method for obtaining peak and minimum values of a line current.

1 zeigt ein System 1, das einen Stromrichter 11 und eine Last 13, insbesondere eine Asynchronmaschine, umfasst. Der Stromrichter 11 kann wie aus dem Stand der Technik bekannt aufgebaut sein. Beispielsweise kann der Stromrichter ein Gleichstrom-Wechselstrom-Stromrichter (Wechselrichter) sein und drei parallele Wege umfassen, die eine erste und eine zweite Gleichstromverbindungsleitung eines (in der Figur nicht gezeigten) Gleichstromzwischenkreises verbinden. Jeder der Wege kann eine Brücke mit zwei elektronischen Ventilen (beispielsweise gatterabschaltbare Thyristoren oder IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors)) aufweisen, die in Reihe miteinander geschaltet sind. Jede Phase 5a, 5b, 5c einer Wechselstromverbindung zu einer Maschine kann mit einem Verbindungspunkt zwischen den beiden elektronischen Ventilen eines Wegs verbunden sein. 1 shows a system 1 that is a power converter 11 and a burden 13 , in particular an asynchronous machine. The power converter 11 can be constructed as known from the prior art. For example, the power converter may be a DC-AC power converter (inverter) and may include three parallel paths connecting first and second DC link lines of a DC link (not shown in the figure). Each of the paths may have a bridge with two electronic valves (eg gate-turn-off thyristors or Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBTs)) connected in series with each other. Every phase 5a . 5b . 5c An AC connection to a machine may be connected to a connection point between the two electronic valves of a path.

Eingangssignalleitungen der elektronischen Ventile zum Empfangen von Schaltsignalen können mit einem Steuersignaleingang 10 des Stromrichters verbunden sein. Der Steuersignaleingang 10 ist mit einem Steuersignalausgang einer Steuereinrichtung 4 über eine Verbindung 9 der in 1 gezeigten Anordnung verbunden. Die Gleichstromseite des Stromrichters kann mit einem zweiten Stromrichter verbunden sein, der dafür ausgelegt ist, einen Gleichstrom an den Stromrichter auszugeben. Eine Eingangsseite des zweiten Stromrichters kann mit einem Stromversorgungsnetz verbunden sein, beispielsweise einem einphasigen Wechselstromnetz eines Eisenbahnsystems. Andere Konfigurationen und Operationen sind jedoch möglich wie etwa das Zurückspeisen elektrischer Energie vom Stromrichter zum zweiten Stromrichter.Input signal lines of the electronic valves for receiving switching signals may be connected to a control signal input 10 be connected to the power converter. The control signal input 10 is with a control signal output of a control device 4 over a connection 9 the in 1 connected arrangement shown connected. The DC side of the power converter may be connected to a second power converter configured to output a DC power to the power converter. An input side of the second power converter may be connected to a power grid, such as a single-phase AC network of a railroad system. However, other configurations and operations are possible, such as feeding back electrical power from the power converter to the second power converter.

Wie in 1 gezeigt, verbinden die drei Phasen 5a, 5b, 5c der Wechselstromverbindung den Stromrichter 11 mit der elektrischen Last 13, hier dem Asynchronmotor, der der Antriebsmotor eines Eisenbahnzugfahrzeugs sein kann.As in 1 shown connect the three phases 5a . 5b . 5c the AC connection the converter 11 with the electrical load 13 , here the asynchronous motor, which can be the drive motor of a railway train vehicle.

Eine erste 5a und eine zweite 5b der Phasen 5a, 5b, 5c werden jeweils mit nur einem Stromsensor 3a, 3b kombiniert, um den Phasenstrom zu messen. Da die elektrische Last 13 bezüglich der drei Phasen 5a, 5b, 5c symmetrisch ist, ist die dritte Phase 5c nicht mit einem Stromsensor verbunden. Die Stromsensoren 3a, 3b sind über je eine Sensorsignalverbindung 7a, 7b mit der Steuereinrichtung 4 verbunden.A first 5a and a second 5b the phases 5a . 5b . 5c each with only one current sensor 3a . 3b combined to measure the phase current. Because the electrical load 13 concerning the three phases 5a . 5b . 5c is symmetrical, is the third phase 5c not connected to a current sensor. The current sensors 3a . 3b are each via a sensor signal connection 7a . 7b with the control device 4 connected.

Bei Hochleistungsanwendungen wie etwa bei Eisenbahnzugfahrzeugen kann die Stromsensorfunktion auf dem Prinzip des Detektierens eines Stroms durch Auswerten des von dem Strom erzeugten Magnetfelds basieren. Ein Beispiel für einen derartigen Stromsensor 3 und eine entsprechende Anordnung zum Verarbeiten des Sensorsignals ist in 2 gezeigt. Der Stromsensor 3 ist an eine Phase 5 angeschlossen und erzeugt ein Stromsignal, das dem von der Phase 5 geführten Strom entspricht. Eine Signalleitung zum Ausgeben des Sensorsignals ist mit einem Strom-Spannungs-Wandler 41 (z. B. einem Nebenschlusswiderstand) verbunden, um das Stromsignal in ein Spannungssignal umzuwandeln. Der Strom-Spannungs-Wandler 41 ist wahlweise mit einem Filter 43 verbunden, um das Spannungssignal zum Eliminieren von Signalteilen zu filtern, die das Ergebnis von vorübergehenden Interferenzen sind, und um Rauschen zu eliminieren. Ein Ausgang des Filters 43 ist mit einem Eingang eines Verstärkers 45 zum Verstärken des Spannungssignals verbunden. Wenn der Filter 43 nicht vorgesehen ist, kann der Ausgang des Strom-Spannungs-Stromrichters 41 direkt mit dem Verstärker 45 verbunden werden.In high power applications such as railway train vehicles, the current sensor function may be based on the principle of detecting a current by evaluating the magnetic field generated by the current. An example of such a current sensor 3 and a corresponding arrangement for processing the sensor signal is in 2 shown. The current sensor 3 is in a phase 5 connected and generates a current signal that of the phase 5 guided current corresponds. A signal line for outputting the sensor signal is provided with a current-to-voltage converter 41 (eg, a shunt resistor) to convert the current signal into a voltage signal. The current-voltage converter 41 is optionally with a filter 43 to filter the voltage signal to eliminate signal portions that are the result of transient interference and to eliminate noise. An output of the filter 43 is with an input of an amplifier 45 connected to amplify the voltage signal. If the filter 43 is not provided, the output of the current-voltage converter 41 directly with the amplifier 45 get connected.

Zum Digitalisieren des Spannungssignals ist ein Ausgang des Verstärkers 45 an einen Analog-Digital-(A/D)-Wandler 47 angeschlossen. Das digitalisierte Signal kann zur digitalen Datenverarbeitung verwendet werden, insbesondere bei Ausführung durch einen Computer der in 1 gezeigten Steuereinrichtung 4. Beispielsweise können die Einrichtungen 41, 43, 45, 47 der in 2 gezeigten Anordnung zwischen dem Stromsensor 3a oder 3b und einem Signaleingang der Steuereinrichtung 4 angeordnet sein. Alternativ können mindestens einige der Einrichtungen 41, 43, 45, 47 Teil der Steuereinrichtung 4 sein.To digitize the voltage signal is an output of the amplifier 45 to an analog-to-digital (A / D) converter 47 connected. The digitized signal can be used for digital data processing, in particular when executed by a computer of the type described in US Pat 1 shown control device 4 , For example, the facilities may 41 . 43 . 45 . 47 the in 2 shown arrangement between the current sensor 3a or 3b and a signal input of the control device 4 be arranged. Alternatively, at least some of the facilities 41 . 43 . 45 . 47 Part of the control device 4 be.

Während des Betriebs des Stromrichters 11 verwendet die Steuereinrichtung 4 zum Steuern des Stromrichters 11 Phasenstromwerte, die auf der von den Stromsensoren 3a, 3b durchgeführten Messung basieren. Beispielsweise können Modellrechnungen zum Modellieren des Betriebs der elektrischen Last 13 und die Auswertung der Mindest- und Maximumwerte von einer zentralen Verarbeitungseinheit der Steuereinrichtung 4 vorgenommen werden.During operation of the power converter 11 uses the controller 4 for controlling the power converter 11 Phase current values on that of the current sensors 3a . 3b performed measurement. For example, model calculations may be used to model the operation of the electrical load 13 and the evaluation of the minimum and maximum values from a central processing unit of the control device 4 be made.

Die in 3 gezeigte Anordnung umfasst eine Messungsverabeitungseinrichtung 51 zum Empfangen von Werten des gemessenen Phasenstroms von dem A/D-Wandler 47 und zum Verarbeiten der Messwerte. Auf einer Eingangsseite ist die Messungsverarbeitungseinrichtung 51 mit dem A/D-Wandler 47 verbunden. Auf einer Ausgangsseite ist sie mit einer Extremwertbestimmungseinrichtung 53 zum Bestimmen lokaler Minimumwerte und einen lokalen Maximumwerte des gemessenen Stroms verbunden, Die Extremwertbestimmungseinrichtung 53 ist mit einer Auswertungseinrichtung 55 verbunden, die dafür ausgelegt ist, durch Auswerten der Mindest- und der Maximumwerte zu entscheiden, ob ein Fehler des Systems vorliegt. Die Einrichtungen 51, 53, 55 können Teil einer Einrichtung oder Einheit 50 sein und können durch Software und/oder Hardware realisiert werden. Die Einheit 50 kann Teil der Steuereinrichtung 4 von 1 sein.In the 3 The arrangement shown comprises a measurement processing device 51 for receiving values of the measured phase current from the A / D converter 47 and for processing the measured values. On an input side is the measurement processing device 51 with the A / D converter 47 connected. On an output side it is with an extreme value determination device 53 for determining local minimum values and a local maximum value of the measured current, the extreme value determining device 53 is with an evaluation device 55 which is designed to decide, by evaluating the minimum and maximum values, whether there is a fault in the system. The facilities 51 . 53 . 55 can be part of a facility or unit 50 be and can be realized by software and / or hardware. The unit 50 can be part of the controller 4 from 1 be.

Während des Betriebs wandelt der A/D-Wandler 47 die analogen Signale des gemessenen Stroms mit einer Abtastrate in digitale Signale um, die (insbesondere um mindestens einen Faktor von 5, bevorzugt mindestens einen Faktor von 10) größer ist als eine mittlere Schaltrate der elektronischen Ventile des Stromrichters 11. In der Regel dreht sich ein Asynchronmotor, der als ein Antriebsmotor eines Eisenbahnzugfahrzeugs verwendet wird, mit einer Rotorfrequenz von 0 bis 150 Hz oder höher (was beispielsweise fast gleich einer Grundfrequenz des Leitungsstroms ist), die Schaltfrequenz des Stromrichters liegt im Bereich von 250 Hz bis 800 Hz und die Abtastfrequenz des Abtastens der gemessenen Phasenstromwerte ist noch höher, nämlich im Bereich einiger kHz, z. B. 2 bis 4 kHz. Die mittlere Schaltrate kann beispielsweise die Rate der von dem Controller 4 erzeugten Pulsweitenmodulationssignale zum Steuern des Schaltens des Stromrichters 11 sein. Folglich ist es möglich, lokale Minimumwerte und lokale Maximumwerte des gemessenen Stroms zuverlässig zu detektieren, die durch die Schaltaktionen verursacht werden (siehe 6 bis 8 für ein typisches Verhalten des Leitungs- oder Phasenstroms als Funktion der Zeit).During operation, the A / D converter converts 47 the analog signals of the measured current at a sampling rate into digital signals that (in particular by at least a factor of 5, preferably at least a factor of 10) is greater than an average switching rate of the electronic valves of the power converter 11 , In general, an asynchronous motor used as a drive motor of a railway train vehicle rotates with a rotor frequency of 0 to 150 Hz or higher (which is, for example, almost equal to a fundamental frequency of the line current), the switching frequency of the power converter is in the range of 250 Hz to 800 Hz and the sampling frequency of sampling the measured phase current values is even higher, namely in the range of a few kHz, z. B. 2 to 4 kHz. For example, the average switching rate may be the rate of the controller 4 generated pulse width modulation signals for controlling the switching of the power converter 11 be. Consequently, it is possible to reliably detect local minimum values and local maximum values of the measured current caused by the switching actions (see FIG 6 to 8th for a typical behavior of the line or phase current as a function of time).

Die abgetasteten Werte werden zu der Messungsverarbeitungseinrichtung 51 übertragen, die mehrere Aufgaben durchführen kann, wie etwa Vorbereiten oder Bearbeiten der Werte für eine Modellrechnung (Simulation) des Betriebsverhaltens des Systems. Sie empfangt zumindest die abgetasteten Werte und überträgt sie zu der Extremwertbestimmungseinrichtung 53, die die lokalen Mindest- und Maximumwerte des Stroms bestimmt. Entsprechende Informationen (wie etwa die Stromwerte mindestens eines Minimums und mindestens eines Maximums pro Arbeitszyklus der Einrichtung 50 oder pro Zeitintervall der Auswertung) werden dann zu der Auswertungseinrichtung 55 übertragen, die die Auswertung der Extremwerte vornimmt, wie nachfolgend beispielhaft ausführlicher beschrieben wird.The sampled values become the measurement processing means 51 which can perform several tasks, such as preparing or editing the values for a model calculation (simulation) of the performance of the system. It at least receives the sampled values and transmits them to the extreme value determination device 53 , which determines the local minimum and maximum values of the current. Corresponding information (such as the current values of at least one minimum and at least one maximum per work cycle of the device 50 or per time interval of the evaluation) then become the evaluation device 55 transmitted, which carries out the evaluation of the extreme values, as will be described in more detail below by way of example.

Gemäß dem in 4 gezeigten Flussdiagramm wird in Schritt S10 mindestens ein lokales Minimum und mindestens ein lokales Maximum des gemessenen Stroms bestimmt. In Schritt S11 wird unter Verwendung des mindestens einen lokalen Minimums und mindestens einen lokalen Maximums und unter Verwendung von Zeitinformationen wie etwa der Länge eines konstanten Zeitintervalls der Auswertung oder einer Zeit des Schaltens der Ventile des Stromrichters eine Erhöhung oder Reduzierung des Stroms berechnet. Eine Induktivität der Last wird in Schritt S12 unter Verwendung der Erhöhung oder Reduzierung sowie weiterer Informationen berechnet. In Schritt S13 wird die Induktivität mit einem Vergleichswert verglichen.According to the in 4 2, at least one local minimum and at least one local maximum of the measured current are determined in step S10. In step S11, using the at least one local minimum and at least one local maximum and using time information such as the length of a constant time interval of the evaluation or a time of switching the valves of the power converter, an increase or decrease of the current is calculated. An inductance of the load is calculated in step S12 using the increase or decrease and other information. In step S13, the inductance is compared with a comparison value.

Anstatt die Induktivität zu berechnen kann alternativ in Schritt S11 die Differenz des lokalen Maximums (oder des höchsten lokalen Maximums innerhalb des Auswertungsintervalls) zu dem lokalen Minimum (oder des niedrigsten lokalen Minimums innerhalb des Auswertungsintervalls) berechnet und in Schritt S13 mit einem Schwellwert verglichen werden. In diesem Fall kann Schritt S12 entfallen. Gemäß einer weiteren Alternative kann Schritt S12 entfallen, und die in Schritt S11 berechnete Erhöhung oder Reduzierung kann in Schritt S13 mit einem Schwellwert verglichen werden.Alternatively, instead of calculating the inductance, in step S11 the difference of the local maximum (or the highest local maximum within the evaluation interval) to the local minimum (or the lowest local minimum within the evaluation interval) may be calculated and compared to a threshold in step S13. In this case, step S12 may be omitted. According to another alternative, step S12 may be omitted, and the increase or reduction calculated in step S11 may be compared to a threshold in step S13.

In dem folgenden Schritt S14 wird entschieden, ob eine Abweichung von dem Schwellwert einen Fehler des Systems anzeigt. Wenn dies der Fall ist, wird im Schritt S15 eine entsprechende Aktion ergriffen. Wenn dies nicht der Fall ist, kehrt die Prozedur nach dem Zurücksetzen eines gespeicherten Höchst- und eines gespeicherten Minimumwerts auf den letzten abgetasteten Wert zu Schritt S10 zurück. Dann wird die Prozedur für das nächste Zeitintervall oder für andere Extremwerte wiederholt. Durch Rücksetzen des gespeicherten Höchst- und des gespeicherten Minimumwerts auf den gleichen (letzten abgetasteten) Wert wird die Differenz auf Null gesetzt.In the following step S14, it is decided whether a deviation from the threshold indicates an error of the system. If this is the case, a corresponding action is taken in step S15. If not, the procedure returns to step S10 after resetting a stored maximum and a stored minimum value to the last sampled value. Then the procedure is repeated for the next time interval or for other extreme values. Resetting the stored maximum and minimum stored values to the same (last sampled) value sets the difference to zero.

Es wird bevorzugt, die Prozedur kontinuierlich für aufeinander folgende Zeitintervalle durchzuführen (z. B. für jeden Schaltzyklus des Ein- und Ausschaltens der mit der Leitung oder Phase verbundenen elektrischen Ventile). Die Prozedur kann jedoch auch diskontinuierlich durchgeführt werden. Bevorzugt wird sie für jeden Phasenstrom durchgeführt, der in dem System gemessen wird. Es ist möglich, die Prozedur aufeinander folgend für die Phasen durchzuführen (was Zeit und Ressourcen einspart) oder die Prozeduren für die verschiedenen Phasen zur gleichen Zeit oder in überlappenden Zeitintervallen durchzuführen.It is preferred to perform the procedure continuously for successive time intervals (eg, for each switching cycle of turning on and off the line or phase connected electrical valves). However, the procedure can also be carried out batchwise. Preferably, it is performed for each phase current measured in the system. It is possible to perform the procedure sequentially for the phases (saving time and resources) or to perform the procedures for the different phases at the same time or in overlapping time intervals.

Eine beispielhafte Möglichkeit zum Durchführen der Fuzzy-Auswertung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. In Schritt S1 wird die Differenz zwischen einem Höchst- und einem Minimumwert berechnet. In Schritt S1a wird ein entsprechender Vergleichswert der Länge erhalten und/oder verarbeitet. Der berechnete Wert und der Vergleichswert werden zu einem Vergleicher übertragen, der die beiden Werte in Schritt S2 vergleicht. Insbesondere berechnet der Vergleicher die Differenz zwischen den beiden Werten. Die Differenz wird in Schritt S3 z. B. von Schwellwertvergleichsmitteln mit einem Schwellwert verglichen. Wenn der Schwellwert überstiegen worden ist, geht die Prozedur weiter mit Schritt S4, in dem ein Zählerwert durch den Betrag erhöht wird, um den die Differenz den Schwellwert übersteigt. Wenn der Schwellwert nicht überstiegen wird, geht die Prozedur weiter mit Schritt S5, in dem der Zählerwert um einen konstanten Betrag reduziert wird. Nach Schritt S5 kehrt die Prozedur zum Anfang zurück und geht mit Schritt S1 weiter.An exemplary way of performing the fuzzy evaluation will be described below with reference to FIG 5 described. In step S1, the difference between a maximum and a minimum value is calculated. In step S1a, a corresponding comparison value of the length is obtained and / or processed. The calculated value and the comparison value are transferred to a comparator which compares the two values in step S2. In particular, the comparator calculates the difference between the two values. The difference is z in step S3. B. compared by threshold comparison means with a threshold. If the threshold has been exceeded, the procedure proceeds to step S4, in which a counter value is increased by the amount by which the difference exceeds the threshold. If the threshold is not exceeded, the procedure proceeds to step S5 in which the counter value is reduced by a constant amount. After step S5, the procedure returns to the beginning and proceeds to step S1.

Nach Schritt S4 geht die Prozedur weiter mit Schritt S6, in dem eine Entscheidung gefällt wird, ob der Zählerwert einem zweiten Schwellwert entspricht oder ob er dem zweiten Schwellwert entspricht oder diesen übersteigt. Falls dies der Fall ist, wird entschieden, dass ein Fehler, insbesondere eine Unterbrechung, vorliegt und in Schritt S7 wird eine entsprechende Aktion ergriffen. Falls der zweite Schwellwert nicht überstiegen wird, kehrt die Prozedur zum Anfang zurück und geht mit Schritt S1 weiter.After step S4, the procedure advances to step S6, in which a decision is made as to whether the counter value corresponds to or exceeds the second threshold value or whether it exceeds or exceeds the second threshold value. If this is the case, it is decided that there is an error, in particular an interruption, and a corresponding action is taken in step S7. If the second threshold is not exceeded, the procedure returns to the beginning and proceeds to step S1.

Die oben beschriebene Prozedur kann durch Software und/oder Hardware implementiert werden. Zudem ist es möglich, die Prozedur zu modifizieren. Beispielsweise kann der Zählerwert in Schritt S5 um einen Betrag reduziert werden, der von dem Betriebszustand des Systems oder der Last abhängt.The procedure described above may be implemented by software and / or hardware. It is also possible to modify the procedure. For example, the counter value may be reduced in step S5 by an amount that depends on the operating state of the system or the load.

6 zeigt einen von einer Phase der Leitung geführten Strom als Funktion der Zeit t. Die ständig abnehmende und – in der rechten Hälfte des Diagramms – ansteigende Linie entspricht einem Soll- oder Effektivstrom I_SET. Der Phaseniststrom I umfasst das in der Figur gezeigte zickzack- oder sägezahnartige Verhalten, wobei die abfallende Flanke jedes Zahns die kontinuierliche Linie bei der Hälfte der Differenz zwischen dem entsprechenden Maximum und Minimum schneidet. Die Schnittpunktzeiten sind durch dünne vertikale Linien angegeben, die die Impulssignale A (in 6 gezeigt) in zwei gleiche Hälften zerschneiden. Die Pulssignale entsprechen von der Steuereinrichtung erzeugten Pulsweitenmodulationssignalen zum Steuern des Betriebs des Stromrichters. Bei der ansteigenden Flanke der Signale A führt das Schalten der Ventile des Stromrichters zu einem lokalen Maximum des Stroms I. Bei der fallenden Flanke weist der Strom I ein lokales Minimum auf. Kurz vor dem Minimum des Effektivstroms I_SET weist der Strom I in dem Zeitintervall zwischen Zeitpunkt t₁ und Zeitpunkt t₂ keinen Zahn mit einem signifikanten Spitzen- oder Maximalwert auf, da die Pulsweite zu klein ist. Deshalb sollte jede Auswertungsprozedur in diesem Intervall keinen Fehler detektieren. Beispielsweise kann die Auswertungsprozedur unterbrochen werden, wenn die Impulsbreite kleiner ist als ein Schwellwert, und/oder die Fuzzy-Auswertung kann angewendet werden. 6 shows a current conducted by a phase of the line as a function of time t. The constantly decreasing line, rising in the right half of the diagram, corresponds to a setpoint or effective current I _SET . The phase current I comprises the zigzag or sawtooth behavior shown in the figure, with the falling edge of each tooth cutting the continuous line at half the difference between the corresponding maximum and minimum. The intersection times are indicated by thin vertical lines representing the pulse signals A (in 6 shown) into two equal halves. The pulse signals correspond to pulse width modulation signals generated by the control device for controlling the operation of the power converter. At the rising edge of the signals A, the switching of the valves of the power converter leads to a local maximum of the current I. At the falling edge of the current I has a local minimum. Shortly before the minimum of the effective current I _SET , the current I in the time interval between time t ₁ and time t ₂ no tooth with a significant peak or maximum value, since the pulse width is too small. Therefore, any evaluation procedure should not detect an error in this interval. For example, the evaluation procedure can be interrupted if the pulse width is smaller than a threshold value, and / or the fuzzy evaluation can be applied.

In 7 ist eine erste Prozedur des Detektierens lokaler Minima und lokaler Maxima des Stroms I für zwei Fälle dargestellt, den normalen Betrieb des Systems (in der Figur oben) und die Situation eines Systemfehlers (in der Figur unten, z. B. ist der Strom I Null und/oder es liegt Rauschen vor). Gemäß der ersten Prozedur ist der Zeitpunkt des Messens der Extremwerte mit der Aktion des Schaltens der Ventile synchronisiert. Folglich wird ein Extremwert für jede der Schaltzeiten gemessen oder bestimmt. Paare aus – je – einem Minimum MIN und einem Maximum MAX (in 7 bei oder zwischen zwei vertikalen Linien liegend) werden dann ausgewertet. Wie man durch einen Vergleich der beiden Fälle (obere und untere Kurve) erkennen kann, zeigt die Differenz zwischen den Extremwerten des Paares die Situation (Fehler oder nicht) zuverlässig an.In 7 For example, a first procedure of detecting local minima and local maxima of current I is shown for two cases, the normal operation of the system (in the figure above) and the situation of a system fault (in the figure below, for example, the current I is zero and / or there is noise). According to the first procedure, the timing of measuring the extreme values is synchronized with the action of switching the valves. Consequently, an extreme value is measured or determined for each of the switching times. Pairs of - each - a minimum MIN and a maximum MAX (in 7 at or between two vertical lines) are then evaluated. As can be seen by comparing the two cases (upper and lower curves), the difference between the extreme values of the pair reliably indicates the situation (error or not).

In 8 liegt eine feste Länge von Zeitintervallen vor, in denen der höchste Maximumwert MAX und der niedrigste Minimumwert MIN detektiert wird. Die Auswertungsprozedur für das entsprechende Paar von Extremwerten kann die gleiche sein wie für die Prozedur von 7. Bevorzugt wird die Länge des Zeitintervalls derart gewählt, dass mindestens ein Minimum und ein Maximum innerhalb jedes Zeitintervalls liegt, und zwar unabhängig von dem Betriebszustand. Bei dem Beispiel der Pulsweitenmodulation definiert die breitestmögliche Pulsweite die kleinstmögliche Länge des Zeitintervalls.In 8th There is a fixed length of time intervals in which the highest maximum value MAX and the lowest minimum value MIN is detected. The evaluation procedure for the corresponding pair of extremes may be the same as for the procedure of 7 , Preferably, the length of the time interval is chosen such that there is at least a minimum and a maximum within each time interval, regardless of the operating state. In the example of pulse width modulation, the widest possible pulse width defines the smallest possible length of the time interval.

Claims

Verfahren zum Detektieren eines Fehlers in einem System (1), das einen Stromrichter (11) und eine Last (13) aufweist, insbesondere einen Antriebsmotor eines Eisenbahnzugfahrzeugs, wobei – die Last (13) über eine Wechselstromleitung (5), insbesondere eine Wechselstromleitung mit drei Phasen (5a, 5b, 5c), mit dem Stromrichter (11) verbunden ist, – mindestens ein von der Leitung (5) geführter elektrischer Wechselstrom gemessen wird, – der Stromrichter (11) von einer Steuereinrichtung (4) gesteuert wird, die dafür ausgelegt ist, Ventile des Stromrichters (11) zu schalten, um den Stromrichter zu betreiben, wobei jedes Schalten der Ventile des Stromrichters (11) zu einem jeweiligen lokalen Maximum oder Minimum des Stroms als Funktion der Zeit führt, – die Steuereinrichtung (4) Werte des gemessenen Stroms zum Betreiben des Systems (1) verwendet, – ein lokaler Minimumwert und ein lokaler Maximumwert des gemessenen Stroms bestimmt werden, – eine Differenz zwischen dem lokalen Minimumwert und dem lokalen Maximumwert mit einem Schwellwert verglichen wird und – ein Fehler des Systems detektiert wird, wenn die Differenz zwischen dem lokalen Minimumwert und dem lokalen Maximumwert kleiner ist als der Schwellwert.Method for detecting a fault in a system ( 1 ), which is a power converter ( 11 ) and a burden ( 13 ), in particular a drive motor of a railway train vehicle, wherein - the load ( 13 ) via an AC line ( 5 ), in particular an AC line with three phases ( 5a . 5b . 5c ), with the power converter ( 11 ), - at least one of the line ( 5 ) is measured, the converter ( 11 ) from a control device ( 4 ), which is designed to allow valves of the power converter ( 11 ) in order to operate the converter, whereby each switching of the valves of the converter ( 11 ) leads to a respective local maximum or minimum of the current as a function of time, - the control device ( 4 ) Values of the measured current for operating the system ( 1 ), - a local minimum value and a local maximum value of the measured current are determined, - a difference between the local minimum value and the local maximum value is compared with a threshold value and - a fault of the system is detected, if the difference between the local minimum value and the local maximum value is less than the threshold value.

Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schwellwert in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Systems und/oder in Abhängigkeit von einem Verfahren zum Steuern des Betriebs des Stromrichters (11) angepaßt wird.Method according to claim 1, wherein the threshold value is dependent on an operating state of the system and / or depending on a method for controlling the operation of the power converter ( 11 ) is adjusted.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine lokale Erhöhung oder Reduzierung des gemessenen Stroms berechnet wird und wobei die Erhöhung oder Reduzierung dazu verwendet wird zu entscheiden, ob ein Fehler des Systems vorliegt.The method of claim 1 or 2, wherein a local increase or decrease in the measured current is calculated, and wherein the increase or decrease is used to decide if there is a fault of the system.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Modellrechnung eines Betriebs der Last vorgenommen wird und wobei der Minimumwert, der Maximumwert und die Modellrechnung dazu verwendet werden zu entscheiden, ob ein Fehler des Systems vorliegt.Method according to one of claims 1 to 3, wherein a model calculation of an operation of the load is made and wherein the minimum value, the maximum value and the model calculation are used to decide whether a fault of the system is present.

Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Maximumwert und der Minimumwert Eingangswerte der Modellrechnung sind.Method according to the preceding claim, wherein the maximum value and the minimum value are input values of the model calculation.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Stromrichter (11) mehrere elektronische Ventile umfasst, die von der Steuereinrichtung (4) ein- und ausgeschaltet werden, um den Stromrichter zu betreiben, so dass der gemessene Strom eine Mehrzahl lokaler Minima und eine Mehrzahl lokaler Maxima umfasst, wobei ein Maximumwert und ein Minimumwert wiederholt bestimmt werden und wobei eine Auswertung des Maximumwerts und des Minimumwerts wiederholt vorgenommen wird für Zeitintervalle, die mindestens eines der lokalen Minima und mindestens eines der lokalen Maxima aufweisen.Method according to one of claims 1 to 5, wherein the power converter ( 11 ) comprises a plurality of electronic valves which are controlled by the control device ( 4 ) are switched on and off to operate the power converter so that the measured current comprises a plurality of local minima and a plurality of local maxima, wherein a maximum value and a minimum value are repeatedly determined, and an evaluation of the maximum value and the minimum value is made repeatedly for time intervals having at least one of the local minima and at least one of the local maxima.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Leitung (5) mehrere Wechselstromphasen (5a, 5b, 5c) umfasst und wobei der Maximumwert und der Minimumwert für mindestens zwei der Phasen (5a, 5b, 5c) bestimmt werden.Method according to one of claims 1 to 5, wherein the line ( 5 ) several alternating current phases ( 5a . 5b . 5c ) and wherein the maximum value and the minimum value for at least two of the phases ( 5a . 5b . 5c ).

Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die gemessenen Stromwerte der mindestens zwei Phasen (5a, 5b, 5c) für gleiche Zeitpunkte wiederholt ausgewertet werden und wobei entschieden wird, dass ein Fehler des Systems vorliegt, wenn Paare von Werten der gemessenen Ströme für eine Mehrzahl der Zeitpunkte nicht differieren.Method according to the preceding claim, wherein the measured current values of the at least two phases ( 5a . 5b . 5c ) are evaluated repeatedly for the same time points, and it is decided that there is an error of the system when pairs of values of the measured currents do not differ for a plurality of the times.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei, wenn der lokale Minimumwert und der lokale Maximumwert verwendet werden, um zu entscheiden, ob ein Fehler des Systems vorliegt, ein erster Plausibilitätswert wiederholt bestimmt wird, wobei der erste Plausibilitätswert ein Momentanmaß eines Grads der Plausibilität und/oder Nichtplausibilität ist, wobei ein zweiter Plausibilitätswert aus einer Mehrzahl der ersten Plausibilitätswerte abgeleitet wird, wobei jeder der ersten Plausibilitätswerte den zweiten Plausibilitätswert entsprechend seinem Grad der Plausibilität und/oder Nichtplausibilität beeinflussen kann und wobei eine Aktion ergriffen wird, wenn der zweite Plausibilitätswert ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt.The method of any one of claims 1 to 8, wherein when the local minimum value and the local maximum value are used to decide whether an error of the system exists, a first plausibility value is repeatedly determined, the first plausibility value being an instant measure of a degree of plausibility and / or implausibility, wherein a second plausibility value is derived from a plurality of the first plausibility values, wherein each of the first plausibility values may affect the second plausibility value according to its degree of plausibility and / or implausibility, and wherein an action is taken if the second plausibility value is predetermined criterion fulfilled.

Computerladbare Datenstruktur, die dafür ausgelegt ist, das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche durchzuführen, während die Datenstruktur auf einem Computer ausgeführt wird, insbesondere auf einem Computer einer Steuereinrichtung zum Steuern eines Betriebs des Stromrichters (11).A computer-loadable data structure adapted to perform the method according to one of the preceding method claims while the data structure is executed on a computer, in particular on a computer of a control device for controlling an operation of the power converter ( 11 ).

Computerprogramm, wobei das Computerprogramm dafür ausgelegt ist, das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche durchzuführen, während das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird, insbesondere auf einem Computer einer Steuereinrichtung zum Steuern eines Betriebs des Stromrichters (11).A computer program, the computer program being adapted to carry out the method according to one of the preceding method claims while the computer program is being executed on a computer, in particular on a computer of a control device for controlling an operation of the power converter ( 11 ).

Computerprogramm, das Programmittel umfasst zum Durchführen des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, während das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird, insbesondere auf einem Computer einer Steuereinrichtung zum Steuern eines Betriebs des Stromrichters (11), oder auf einem Computernetz.A computer program, comprising program means for carrying out the method according to one of the preceding method claims, while the computer program is executed on a computer, in particular on a computer of a control device for controlling an operation of the power converter ( 11 ), or on a computer network.

Computerprogramm, das Programmittel gemäß dem vorhergehenden Anspruch umfasst, wobei die Programmittel auf einem für einen Computer lesbaren Speichermedium gespeichert sind.Computer program comprising program means according to the preceding claim, wherein the program means are stored on a computer-readable storage medium.

Speichermedium, wobei eine Datenstruktur auf dem Speichermedium gespeichert ist und wobei die Datenstruktur dafür ausgelegt ist, das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche durchzuführen, nachdem sie in einen Haupt- und/oder Arbeitsspeicher eines Computers geladen worden ist, insbesondere auf einem Computer einer Steuereinrichtung zum Steuern eines Betriebs des Stromrichters (11), oder eines Computernetzes.A storage medium, wherein a data structure is stored on the storage medium and wherein the data structure is adapted to carry out the method according to one of the preceding method claims, after being loaded into a main and / or main memory of a computer, in particular on a computer of a control device for Controlling an operation of the power converter ( 11 ), or a computer network.

Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, wobei die Programmcodemittel auf einem Speichermedium gespeichert werden können oder gespeichert sind zum Durchführen des Verfahrens eines der vorhergehenden Verfahrensansprüche, wenn die Programmcodemittel auf einem Computer ausgeführt werden, insbesondere auf einem Computer einer Steuereinrichtung zum Steuern eines Betriebs des Stromrichters (11), oder auf einem Computernetz.Computer program product with program code means, wherein the program code means can be stored on a storage medium or are stored for carrying out the method of one of the preceding method claims when the program code means are executed on a computer, in particular on a computer of a control device for controlling an operation of the power converter ( 11 ), or on a computer network.

Anordnung zum Detektieren eines Fehlers in einem System (1), das einen Stromrichter (11) und eine Last (13) umfasst, insbesondere einen Antriebsmotor eines Eisenbahnzugfahrzeugs, wobei der Stromrichter (11) von einer Steuereinrichtung (4) gesteuert wird, wobei die Last (13) über eine Wechselstromleitung (5), insbesondere eine Wechselstromleitung mit drei Phasen (5a, 5b, 5c), mit dem Stromrichter (11) verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung (4) dafür ausgelegt ist, Ventile des Stromrichters (11) zu schalten, um den Stromrichter zu betätigen, wobei jedes Schalten der Ventile des Stromrichters (11) zu einem jeweiligen lokalen Maximum oder lokalen Minimum des von der Leitung (5) geführten Wechselstroms führt und wobei die Anordnung folgendes umfasst: – eine Messungsverarbeitungseinrichtung (51) zum Empfangen und Verarbeiten von Messwerten mindestens eines von der Leitung (5) geführten elektrischen Wechselstroms, – eine Extremwertbestimmungseinrichtung (53), die mit der Messungsverarbeitungseinrichtung (51) verbunden ist und dafür ausgelegt ist, mindestens einen lokalen Minimumwert und mindestens einen lokalen Maximumwert des gemessenen Stroms zu bestimmen, – eine Auswertungseinrichtung (55), die an die Extremwertbestimmungseinrichtung (53) angeschlossen ist und die dafür ausgelegt ist, durch Auswerten des mindestens einen Mindest- und des mindestens einen Maximumwerts zu entscheiden, ob ein Fehler des Systems vorliegt, wobei die Auswertungseinrichtung (55) dafür ausgelegt ist zu entscheiden, dass ein Fehler des Systems vorliegt, wenn die Differenz zwischen einem lokalen Minimumwert und einem lokalen Maximumwert des gemessenen Stroms kleiner ist als ein Schwellwert.Arrangement for detecting a fault in a system ( 1 ), which is a power converter ( 11 ) and a load ( 13 ), in particular a drive motor of a railway train vehicle, wherein the power converter ( 11 ) from a control device ( 4 ), the load ( 13 ) via an AC line ( 5 ), in particular an AC line with three phases ( 5a . 5b . 5c ), with the power converter ( 11 ), the control device ( 4 ) is designed to allow valves of the power converter ( 11 ) in order to operate the converter, whereby each switching of the valves of the converter ( 11 ) to a respective local maximum or local minimum of that of the line ( 5 ) and wherein the arrangement comprises: a measurement processing device ( 51 ) for receiving and processing measured values of at least one of the line ( 5 ) guided electrical alternating current, - an extreme value determination device ( 53 ) associated with the measurement processing device ( 51 ) and is designed to determine at least one local minimum value and at least one local maximum value of the measured current, - an evaluation device ( 55 ) connected to the extreme value determination device ( 53 ) and which is designed to decide, by evaluating the at least one minimum value and the at least one maximum value, whether there is a fault of the system, wherein the evaluation device ( 55 ) is arranged to decide that a fault of the system exists when the difference between a local minimum value and a local maximum value of the measured current is less than a threshold value.

Stromrichter (11), der die Anordnung des vorhergehenden Anspruchs aufweist.Power converter ( 11 ) having the arrangement of the preceding claim.