DE19860721B4 - Dreipunkt-Umrichter und Verfahren zu seinem Betreiben - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zum Betreiben eines Dreipunkt-Umrichters mit einem Gleichspannungszwischenkreis,
der einen Plus-Potential führenden
Ausgang, einen Minus-Potential führenden
Ausgang und einen weiteren, auf Mittenpotential liegenden Ausgang
aufweist, wobei
– die Spannung (Ue) an einer einerseits an den weiteren Ausgang (M) des Gleichspannungszwischenkreises (2) und andererseits an Erde angeschlossenen Parallelschaltung (20) eines Kondensators (22) und eines ohmschen Widerstandes (21) zum Erkennen eines Erdschlusses in dem Gleichspannungszwischenkreis (2) verwendet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
– eine dem Gleichrichtmittelwert der Spannung (Ue) entsprechende erste Messgröße (U1) gebildet wird, und
– eine vom Gleichrichtmittelwert der Spannung (Ue) abhängige Auswertegröße (A) gebildet wird,
– eine vom arithmetischen Mittelwert derselbe Spannung (Ue) abhängige zweite Messgröße (U2) erzeugt wird,
– durch Quotientenbildung der ersten und zweiten Meßgröße (U1, U2) die Auswertegröße (A) gebildet wird und
– ein einen Erdschluss anzeigendes Ausgangssignal (Sa) erzeugt wird, wenn die Auswertegröße (A) vorgegebenen Schwellenwertbedingungen genügt.
– die Spannung (Ue) an einer einerseits an den weiteren Ausgang (M) des Gleichspannungszwischenkreises (2) und andererseits an Erde angeschlossenen Parallelschaltung (20) eines Kondensators (22) und eines ohmschen Widerstandes (21) zum Erkennen eines Erdschlusses in dem Gleichspannungszwischenkreis (2) verwendet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
– eine dem Gleichrichtmittelwert der Spannung (Ue) entsprechende erste Messgröße (U1) gebildet wird, und
– eine vom Gleichrichtmittelwert der Spannung (Ue) abhängige Auswertegröße (A) gebildet wird,
– eine vom arithmetischen Mittelwert derselbe Spannung (Ue) abhängige zweite Messgröße (U2) erzeugt wird,
– durch Quotientenbildung der ersten und zweiten Meßgröße (U1, U2) die Auswertegröße (A) gebildet wird und
– ein einen Erdschluss anzeigendes Ausgangssignal (Sa) erzeugt wird, wenn die Auswertegröße (A) vorgegebenen Schwellenwertbedingungen genügt.
Description
- Aus der Zeitschrift „eb-Elektrische Bahnen" 93 (1995) 7, Seiten 230 bis 235 ist ein Langstator-Synchronmotorantrieb des Transrapid bekannt. Dieser Antrieb enthält einen Umrichterleistungsteil, der auch als Dreipunkt-Umrichter bezeichnet wird. Wie insbesondere Bild 2 dieser Literaturstelle zu entnehmen ist, weist ein solcher Dreipunkt-Umrichter eingangsseitig Gleichrichter auf, die am Energieversorgungsnetz liegenden Eingangstransformatoren nachgeordnet sind. An die Gleichrichter ist ein Gleichspannungszwischenkreis angeschlossen, der Zwischenkreisdrosseln und Zwischenkreiskondensatoren enthält. Der Gleichspannungszwischenkreis weist einen auf Plus-Potential liegenden Ausgang, einen auf Minus-Potential liegenden Ausgang und einen weiteren, auf Mittenpotential liegenden Ausgang auf. An diese Ausgänge sind parallel zwei Dreipunkt-Wechselrichter angeschlossen, die ausgangsseitig mit Ausgangstransformatoren verbunden sind.
- Ferner ist es aus der Siemens-Dokumention „Modernisierung TVE-Antrieb Umrichter-Leistungsteil" 1995, Teil 1, Register 4, Seiten 12 und 13 bekannt, bei einem solchen Dreipunkt-Umrichter die Spannung an einer einerseits an den auf Mittelpotential liegenden Ausgang des Gleichspannungszwischenkreises und andererseits an Erde angeschlossenen Parallelschaltung eines Kondensators und eines ohmschen Widerstandes zum Erkennen eines Erdschlusses in dem Gleichspannungszwischenkreis zu verwenden. Parallel zu der Parallelschaltung ist eine die Spannung an der Parallelschaltung abgreifende Gleichspannungserfasssungseinrichtung vorhanden, und der Gleichspannungserfassungseinrichtung ist eine Erdschlußerkennungseinrichtung nachgeordnet. Aus dieser Schrift sind die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 bekannt.
- Außerdem ist aus der deutschen Auslegeschrift
DE 25 42 811 B eine Schaltungsanordnung zur Messung des Erdwiderstandes einer erdfreien Starkstromleitung bekannt, bei der einer Auswerteschaltung ein Spannungssignal zugeführt wird, das durch Betragsbildung und Mittelwertbildung einer Messspannung gewonnen wird. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Dreipunkt-Umrichters mit einem Gleichspannungszwischenkreis anzugeben, der einen Plus-Potential führenden Ausgang, einen Minus-Potential führenden Ausgang und einen weiteren, auf Mittenpotential liegenden Ausgang aufweist, wobei die Spannung an einer einerseits an den weiteren Ausgang des Gleichspannungszwischenkreises und andererseits an Erde angeschlossenen Parallelschaltung eines Kondensators und eines ohmschen Widerstandes zum Erkennen eines Erdschlusses in dem Gleichspannungszwischenkreis verwendet wird.
- Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine dem Gleichrichtmittelwert der Spannung entsprechende erste Messgröße gebildet und eine vom Gleichrichtmittelwert der Spannung abhängige Auswertegröße gebildet, eine vom arithmetischen Mittelwert derselbe Spannung abhängige zweite Messgröße erzeugt, durch Quotientenbildung der ersten und zweiten Messgröße die Auswertegröße gebildet und ein einen Erdschluss anzeigendes Ausgangssignal erzeugt, wenn die Auswertegröße vorgegebenen Schwellenwertbedingungen genügt.
- Das erfindungsgemäße Verfahren kann unabhängig von der über die Gleichrichter eingestellten Zwischenkreisspannung unter besonders zuverlässiger Erkennung eines Erdschlusses durchgeführt werden.
- Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine dem arithmetischen Mittelwert der Spannung entsprechende erste Zwischenmeßgröße gebildet, eine zweite Zwischenmeßgröße erzeugt, die dem Effektivwert einer Komponente der Spannung mit einer Frequenz proportional ist, die der Frequenz des den Dreipunkt-Umrichter speisenden Energieversorgungsnetzes entspricht, und es wird durch Summation der beiden Zwischenmeßgrößen die zweite Meßgröße gebildet. Bei dieser Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch Erdschlüsse auf der Sekundärseite der Eingangstransformatoren eines Dreipunkt-Umrichters erfaßt werden.
- Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines Dreipunkt-Umrichters, in -
2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Funktionsweise einer an den Umrichter gemäß1 angeschlossenen Erdschlußerkennungseinrichtung und in -
3 ein Diagramm zur zusätzlichen Erklärung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben. - Die
1 läßt einen Gleichrichter1 erkennen, der in nicht dargestellter Weise an Eingangstransformatoren angeschlossen ist, die ihrerseits an ein speisendes Energieversorgungsnetz angeschlossen sind. An den Gleichrichter1 ist ein Gleichspannungszwischenkreis2 angeschlossen, der mit Eingängen3 ,4 und5 an Ausgängen des Gleichrichters1 angeschlossen ist. Der Gleichspannungszwischenkreis2 ist in bekannter Weise mit Zwischenkreisdrosseln6 und7 sowie Zwischenkreiskondensatoren8 und9 versehen. Der Gleichspannungskreis weist einen Pluspotential führenden Ausgang10 und einen Minuspotential führenden Ausgang11 auf; ein weiterer Ausgang12 des Gleichspannungszwischenkreises2 liegt auf Mittenpotential. Reihenschaltungen aus Widerständen13 bzw.14 mit Gleichrichtern15 bzw.16 bilden in bekannter Weise Bremssteller und Bremsstellerwiderstände. - An die Ausgänge des Gleichspannungszwischenkreises
2 sind ferner in bekannter Weise Wechselrichter17 und18 angeschlossen, denen in ebenfalls bekannter Weise Ausgangstrans formatoren nachgeordnet sind, die figürlich nicht dargestellt sind. - Einerseits an den auf Mittenpotential liegenden weiteren Ausgang
12 und andererseits an Erde ist eine Parallelschaltung20 angeschlossen, die einen Widerstand21 parallel zu einem Kondensator22 enthält. Zu dieser Parallelschaltung20 parallel angeordnet ist eine Gleichspannungserfassungseinrichtung23 , die aus einer Reihenschaltung eines ohmschen Widerstandes und eines Gleichspannungswandlers25 besteht, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Hall-Wandler ausgebildet ist. - Über eine Anschlußleitung
26 ist an den Ausgang der Gleichspannungserfassungseinrichtung23 eine Erdschlußerkennungseinrichtung27 angeschlossen, die vorteilhafterweise von einem Mikroprozessor gebildet ist. An einem Ausgang28 der Erdschlußerkennungseinrichtung27 ist ein Signal abgreifbar, wenn ein Kurzschluß festgestellt wird. - Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erdschlußerkennungseinrichtung
27 wird auf die2 bezug genommen, in der zur Erläuterung der Arbeitsweise der Erdschlußerkennungseinrichtung27 auf eine Blockschaltbild-Darstellung zurückgegriffen wird. An einem Eingang30 der Erdschlußerkennungseinrichtung27 ist ein Absolutwertbildner31 angeschlossen, dem ein FIR(Finite-Impulse-Response)-Filter32 mit Tiefpassfunktion nachgeordnet ist. An einem Ausgang33 des FIR-Filters32 entsteht somit eine Meßgröße U1, die dem Gleichrichtmittelwert der Spannung Ue an der Parallelschaltung20 entspricht. Zu dieser Meßgröße U1 wird in einer Addierstufe34 aus später noch erläuterten Gründen eine feste Spannung Uemin addiert und die so gebildete Meßgröße U11 einem Quotientenbildner35 zugeführt. - Der Quotientenbildender
35 ist auch mit einer weiteren Meßgröße U2 beaufschlagt, die in einer Addierstufe36 gebildet ist. Diese Addierstufe liegt mit einem Eingang an einem weiteren FIR-Filter37 , das eingangsseitig mit der Spannung Ue beaufschlagt ist und ebenfalls als Tiefpass wirkt. Am Ausgang38 des weiteren FIR-Filters37 entsteht somit eine Zwischenmeßgröße Uz1, die dem arithmetischen Mittelwert der Spannung Ue entspricht. Außerdem ist der Addierstufe36 eine weitere Zwischenmeßgröße Uz2 zugeführt, die dem Effektivwert einer Komponenten in der Spannung Ue mit einer Frequenz entspricht, die der Frequenz des einspeisenden Energieversorgungsnetzes entspricht. Um diese weitere Zwischenmeßgröße Uz2 zu gewinnen, ist an die Spannung Ue ein einen Sinus-Bandpass darstellendes FIR-Filter39 und ein einen Cosinus-Bandpass darstellendes FIR-Filter40 angeschlossen. Nach Quadrierung der Ausgangsgrößen dieser beiden FIR-Filter39 und40 und Addition in einer zusätzlichen Addierstufe41 und nach Radizierung in einer Stufe42 ist die weitere Zwischenmeßgröße Uz2 gebildet. - In dem Quotientenbildner
35 wird aus den Meßgrößen U1 bzw. U11 und U2 eine Auswertegröße A gebildet, wobei die feste Spannung Uemin dazu dient, auch bei kleinen Meßgrößen U1 definierte Verhältnisse zu schaffen. Die Auswertegröße A wird einer Schwellenwerteinrichtung44 zugeführt. Diese Schwellenwerteinrichtung ist auf einen vorgegebenen Schwellenwert OG (vgl.3 ) eingestellt; wird dieser obere Schwellenwert OG von der Auswertegröße A überschritten, dann wird ein Signal S1 erzeugt, das einem Eingang45 eines UND-Gliedes46 zugeführt wird. Ein weiterer Eingang47 des UND-Gliedes ist mit einem weiteren Eingang31 der Erdschlußerkennungseinrichtung27 verbunden. An diesem Eingang31 steht dann ein Signal an, wenn der Gleichspannungszwischenkreis2 eingeschaltet ist. Wenn beide Eingänge45 und47 mit einem Signal beaufschlagt sind, wird von dem UND-Glied46 ein Signal an einem Ausgang48 abgegeben, das einen aufgetretenen Erdschluß signalisiert. - Die Schwellenwerteinrichtung
44 ist so ausgestaltet, daß sie auch einen unteren Schwellenwert UG erfassen kann (vgl.3 ). Überschreitet das Auswertesignal A den Wert OG, dann spricht dies für einen Erdschluß am Pluspotential führenden Ausgang10 oder am Minuspotential führenden Ausgang11 . Das Auswertesignal A ist außerdem mit unterschiedlichen Vorzeichen behaftet, je nach dem, ob der Erdschluß an dem Pluspotential führenden Ausgang10 oder am Minuspotential führenden Ausgang11 aufgetreten ist. Ein positives Vorzeichen spricht für einen am Plus-Potential liegenden Ausgang10 aufgetretenen Erdschluß, während ein negatives Vorzeichen für einen Erdschluß am Minuspotential führenden Ausgang11 spricht. Liegt die Auswertegröße A unterhalb des unteren Schwellenwertes UG der Schwellenwertstufe44 , dann spricht dies für einen Erdschluß am auf Mittenpotential liegenden weiteren Ausgang12 des Gleichspannungszwischenkreises2 . - Soll der genaue Kurzschlußort ermittelt werden, dann muß die Schwellenwerteinrichtung
44 entsprechend ausgebildet sein, also ein Signal bei oberem Schwellenwert OG mit positivem Vorzeichen des Auswertesignals A, ein anderes Signal bei oberem Schwellenwert mit negativem Vorzeichen und ein drittes Signal bei einem Auswertesignal A unterhalb des unteren Schwellenwertes UG erzeugen, die dann über ein (nicht dargestelltes) weiteres Logikglied mit dem Ausgangssignal Sa zu verknüpfen sind.
Claims (2)
- Verfahren zum Betreiben eines Dreipunkt-Umrichters mit einem Gleichspannungszwischenkreis, der einen Plus-Potential führenden Ausgang, einen Minus-Potential führenden Ausgang und einen weiteren, auf Mittenpotential liegenden Ausgang aufweist, wobei – die Spannung (Ue) an einer einerseits an den weiteren Ausgang (M) des Gleichspannungszwischenkreises (
2 ) und andererseits an Erde angeschlossenen Parallelschaltung (20 ) eines Kondensators (22 ) und eines ohmschen Widerstandes (21 ) zum Erkennen eines Erdschlusses in dem Gleichspannungszwischenkreis (2 ) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass – eine dem Gleichrichtmittelwert der Spannung (Ue) entsprechende erste Messgröße (U1) gebildet wird, und – eine vom Gleichrichtmittelwert der Spannung (Ue) abhängige Auswertegröße (A) gebildet wird, – eine vom arithmetischen Mittelwert derselbe Spannung (Ue) abhängige zweite Messgröße (U2) erzeugt wird, – durch Quotientenbildung der ersten und zweiten Meßgröße (U1, U2) die Auswertegröße (A) gebildet wird und – ein einen Erdschluss anzeigendes Ausgangssignal (Sa) erzeugt wird, wenn die Auswertegröße (A) vorgegebenen Schwellenwertbedingungen genügt. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß – eine dem arithmetischen Mittelwert der Spannung (Ue) entsprechende erste Zwischenmeßgröße (Uz1) gebildet wird, – eine zweite Zwischenmeßgröße (Uz2) erzeugt wird, die dem Effektivwert einer Komponente der Frequenz des den Drei punkt-Umrichter speisenden Energieversorgungsnetzes entspricht, und – durch Summation der beiden Zwischenmeßgrößen (Uz1, Uz2) die zweite Meßgröße (U2) gebildet wird.
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DE (1) | DE19860721B4 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2608399A2 (de) | 2011-12-22 | 2013-06-26 | GE Energy Power Conversion GmbH | Verfahren zur Erdschlusserkennung beim Betrieb eines Stromrichters |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2542811B1 (de) * | 1975-09-25 | 1976-11-11 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung zur messung des erdwiderstandes einer erdfreien starkstromschaltung |
-
1998
- 1998-12-23 DE DE19860721A patent/DE19860721B4/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2542811B1 (de) * | 1975-09-25 | 1976-11-11 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung zur messung des erdwiderstandes einer erdfreien starkstromschaltung |
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Title |
---|
HENNING, U., KAMP, P.G., HOCHLEITNER, J.: Lang- stator-Synchronmotorantrieb des TRANSRAPID. In: eb Elektrische Bahnen 93, 1995, S. 230-235 |
HENNING, U., KAMP, P.G., HOCHLEITNER, J.: Langstator-Synchronmotorantrieb des TRANSRAPID. In: eb Elektrische Bahnen 93, 1995, S. 230-235 * |
Modernisierung TVE-Antrieb Umrichter-Leistungs- teil Teil 1, Register 4: Zwischenkreisdrossel- schrank. Version 1.0 Siemens, München, 1995, S. 12 u.13 |
Modernisierung TVE-Antrieb Umrichter-Leistungsteil Teil 1, Register 4: Zwischenkreisdrosselschrank. Version 1.0 Siemens, München, 1995, S. 12 u.13 * |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2608399A2 (de) | 2011-12-22 | 2013-06-26 | GE Energy Power Conversion GmbH | Verfahren zur Erdschlusserkennung beim Betrieb eines Stromrichters |
DE102011089606A1 (de) | 2011-12-22 | 2013-06-27 | Ge Energy Power Conversion Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Schaltung |
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