DE4306581C2 - Method for determining a malfunctioning inverter of an inverter parallel connection - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines funktionsgestörten Wechselrichters einer Wechselrichteranordnung, bei der zwei Wechselrichter auf eine gemeinsame Last geschaltet sind.The invention relates to a method for determining a malfunctioning inverter of an inverter arrangement, at the two inverters are connected to a common load.

Aus den "Patents Abstracts of Japan" zu JP 2-7831 A ist ein Verfahren zur Ermittlung eines funktionsgestörten Wechselrichters in einer Schaltung zweier, eine gemeinsame Last versorgender Wechselrichter bekannt. Wenn in der Gleichstromzuleitung zu einem der Wechselrichter ein überhöhter Strom detektiert wird und anschließend an der Sammelschiene, an der die Wechselrichter und die Last angeschlossen sind, ein Sinken der Spannung, wird dies als eine Störung des betreffenden Wechselrichters erkannt. Der funktionsgestörte Wechselrichter wird dann aus der Stromversorgung herausgenommen.From the "Patents Abstracts of Japan" for JP 2-7831 A is a method for determining a malfunctioning inverter in a circuit of two, supplying a common load Known inverter. If there is excessive pressure in the DC supply line to one of the inverters Current is detected and then on the busbar on which the inverter and the load connected, a drop in voltage, this is considered a disturbance of the concerned Inverter recognized. The malfunctioning inverter is then removed from the power supply taken out.

Beim Parallelbetrieb zweier Wechselrichter muß sichergestellt werden, daß die Frequenz, die Phasenlage und die Größe der Ausgangsspannung der beiden Wechselrichter übereinstimmen. Wenn bereits nur eine dieser drei Forderungen nicht erfüllt ist, tritt eine unerwünschte Veränderung in dem Lastkreis auf, was schließlich dazu führen kann, daß die Stromversorgung ausfällt und die Last gegebenenfalls an das Netz geschaltet wird.When two inverters are operated in parallel, it must be ensured that that the frequency, the phase position and the size of the output voltage of the match the two inverters. If only one of these three Requirements is not met, an undesirable change occurs the load circuit, which can ultimately lead to the Power supply fails and the load may be connected to the network is switched.

Um die üblicherweise betriebsbedingten Abweichungen der Frequenz, der Phasenlage und der Ausgangsspannung zu beseitigen, sind in jedem Wechselrichter jeweils eine Regeleinrichtung für die Frequenz, die Phasenlage und die Ausgangsspannung vorgesehen. Diese Regelungen greifen jedoch nicht mehr, wenn bereits ein Wechselrichter nicht mehr funktionstüchtig ist. Für diesen Fall müssen Maßnahmen vorgesehen werden, daß der gestörte Wechselrichter so schnell wie möglich von der Last abgeschaltet wird und die Stromversorgung dann von dem intakten Wechselrichter übernommen wird, der so ausgelegt ist, daß er die gesamte, notwendige Leistung erbringt. Die Möglichkeit, den gestörten Wechselrichter abzuschalten und dann die gesamte Leistung von dem verbleibenden intakten Wechselrichter zu entnehmen, erfüllt die Forderung nach einer Redundanz der Stromversorgungseinrichtung. To the usual operational variations in the frequency, the Eliminate phase and output voltage are in everyone Inverters each have a control device for the frequency that Phase position and the output voltage provided. These regulations apply however no longer if an inverter no longer is functional. In this case, measures must be provided be that the faulty inverter from the Load is turned off and then the power supply from the intact Inverter is taken over, which is designed so that it provides the entire, necessary service. The possibility of the disturbed Turn off the inverter and then the total power from that Removing remaining intact inverters fulfills the Demand for redundancy of the power supply device.  

Bezüglich der Frequenz und der Phasenlage läßt sich gemäß der DE-PS 28 20 604 eine Redundanz dadurch erzielen, daß jedem der beiden Wechselrichter zusätzlich zu den als Steuereinheiten einzeln zugeordneten Oszillatoren mit entsprechendem Frequenz- und Phasenregelkreis je ein Vergleichsoszillator mit eigenem Frequenz- und Phasenregelkreis zugeordnet ist. Für jeden Wechselrichter sind zwei Oszillatoren vorgesehen, deren Summenfrequenz als Führungsfrequenz auf einer Frequenzsammelschiene gebildet wird. Wenn nur einer der Oszillatoren von dieser Führungsfrequenz abweicht, wird der zugeordnete Wechselrichter augenblicklich abgeschaltet, und wie bereits erwähnt, übernimmt dann der verbleibende intakte Wechselrichter die Stromversorgung.Regarding the frequency and the phase position can be according to DE-PS 28th 20 604 achieve redundancy by making each of the two Inverters in addition to those individually assigned as control units Oscillators with corresponding frequency and phase locked loops each Comparison oscillator with its own frequency and phase locked loop assigned. There are two oscillators for each inverter provided, the sum frequency as a reference frequency on a Frequency busbar is formed. If only one of the oscillators from deviates from this reference frequency, the assigned inverter becomes switched off immediately, and as already mentioned, then takes over remaining intact inverters power supply.

Zur Regelung der Ausgangsspannung werden die jeweilige Ausgangsspannung der Wechselrichter mit der Spannung einer Führungssammelschiene verglichen und Abweichungen in den Ausgangsspannungen über entsprechende Regelkreise ausgeglichen. Da der Strom der Führungssammelschiene hälftig von jedem Wechselrichter geleistet wird, läßt sich eine Störung bezüglich der Ausgangsspannung eines der beiden Wechselrichter nicht eindeutig dem gestörten Wechselrichter zuordnen. Eine Redundanz der Stromversorgung konnte bisher nur dadurch erzielt werden, daß beide Wechselrichter, d. h. sowohl der funktionstüchtige als auch der funktionsgestörte Wechselrichter, abgeschaltet und der Verbraucher auf das Netz umgeschaltet wurde. Dies stellt jedoch eine wenig wünschenswerte Lösung dar, da der Wechselrichter ja gerade eine Stromversorgung sicherstellen soll, die von den bekannten Netzstörungen frei ist.The respective output voltage is used to regulate the output voltage the inverter with the voltage of a guide busbar compared and deviations in the output voltages via corresponding Control loops balanced. Because the current of the guide busbar is halved is performed by each inverter, a malfunction can occur with regard to the output voltage of one of the two inverters clearly assign the faulty inverter. A redundancy of the So far, power supply could only be achieved by both Inverters, d. H. both the working and the malfunctioning inverters, switched off and the consumer on the network was switched. However, this represents a little desirable solution, since the inverter is just one Power supply is supposed to ensure that of the well-known grid disturbances free is.

Bezüglich der Ausgangsspannung würde sich eine Teilredundanz dadurch herstellen lassen, daß im Falle einer Störung immer der zuletzt zugeschaltete Wechselrichter abgeschaltet wird. Bei dieser Verfahrensweise geht man davon aus, daß jedenfalls der bereits zuerst eingeschaltete Wechselrichter intakt ist, und eine Störung mit größerer Wahrscheinlichkeit von dem zuletzt zugeschalteten Wechselrichter ausgeht. Zur Erfassung einer Störung des Wechselrichterbetriebes bezüglich voneinander abweichender Ausgangsspannungen, die zu unerwünschten Ausgleichströmen führen, ist eine Leistungs-Parallel- Überwachung des Parallelverbundes vorgesehen.This would result in partial redundancy with regard to the output voltage Have it made in the event of a fault, always the last one connected inverter is switched off. At this In terms of procedures, it is assumed that in any case the first one switched on inverter is intact, and a fault with larger Probability of the last connected inverter going out. To detect a malfunction in inverter operation with regard to output voltages that differ from each other lead to undesired equalizing currents, is a power parallel Monitoring of the parallel network provided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde zu ermitteln, welcher Wechselrichter bei Parallelbetrieb zweier Wechselrichter funktionsgestört ist.The invention is based on the object to determine which inverter when two Inverter is malfunctioning.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by a method according to claim 1.

Bei diesem Verfahren ist eine übliche Leistungsparallelüberwachung vorgesehen, die beim Vorliegen einer Störung in der Leistungsversorgung des Verbrauchers ein Signal abgibt, um den gestörten Wechselrichter abzuschalten. Dazu ist es erforderlich, daß der zuletzt eingeschaltete Wechselrichter mit einer derartigen Abschalteinrichtung ausgerüstet ist. Dieses Verfahren läßt sich dann besonders vorteilhaft ausführen, wenn die in jedem Wechselrichter bereits vorhandenen internen Überwachungen in das Verfahren mit einbezogen werden.With this method, there is a normal power parallel monitoring provided that there is a malfunction in the power supply gives the consumer a signal to the disturbed To switch off the inverter. This requires that the last switched on inverters with such a shutdown device is equipped. This process can then be particularly advantageous if the internal ones already present in each inverter Monitoring can be included in the process.

Es ergeben sich dann die beiden folgenden Verfahrensweisen:The following two procedures then result:

• a) Während des Abschaltintervalls des abschaltaktiven Wechselrichters zeigt die interne Überwachung des zuerst eingeschalteten Wechsel­ richters eine noch bestehende Stromversorgung an; damit wird der zu­ erst eingeschaltete Wechselrichter als betriebsfähig und der zuletzt eingeschaltete Wechselrichter als gestört erkannt. Der gestörte Wechselrichter wird dann abgeschaltet und die gesamte Stromversorgung von dem zuerst eingeschalteten Wechselrichter übernommen.a) During the shutdown interval of the shutdown active inverter shows the internal monitoring of the first switch on rectters an existing power supply; so that becomes only switched on inverter as operational and the last one switched on inverter recognized as faulty. The disturbed The inverter is then switched off and the entire power supply taken over by the first switched on inverter.
• b) Während der Abschaltung des abschaltaktiven Wechselrichters zeigt die interne Überwachung des zuerst eingeschalteten Wechselrichters den Betriebsfall "keine Stromversorgung" an, wodurch der zuerst einge­ schaltete Wechselrichter als gestört und der zuletzt eingeschaltete Wechselrichter als in Betrieb erkannt wird.
  Der zuerst eingeschaltete Wechselrichter wird dann aus der Strom­ versorgung herausgenommen und der zunächst abgeschaltete zuletzt eingeschaltete Wechselrichter wird nach Ablauf der Abschaltphase wieder gestartet und übernimmt dann die alleinige Stromversorgung des Verbrauchers.b) During the switching off of the switch-off-active inverter, the internal monitoring of the first switched-on inverter shows the operating case "no power supply", whereby the first switched-on inverter is recognized as faulty and the last switched-on inverter is recognized as in operation.
  The inverter that is switched on first is then removed from the power supply and the inverter that was initially switched off and last switched on is started again after the switch-off phase has ended and then takes over the sole power supply to the consumer.

Das Wesen der Erfindung soll noch anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Die Figur zeigt ein Schaltnetzwerk 1 mit den beiden Eingängen 2 und 3 und den beiden Ausgängen 4 und 5. Das Schaltnetzteil 1 weist zwei Zeitstufen 6 und 7 sowie ein UND-Glied 8 auf. Die Eingänge 2 und 3 sind ferner noch mit einer nicht dargestellten Auswertelogik verbunden. Der Eingang 2 liegt an der Leistungsparallelüberwachung der beiden im Parallelbetrieb arbeitenden Wechselrichter, während der Eingang 3 zu der internen Überwachung des zuerst eingeschalteten Wechselrichters führt, die dann anspricht und ein Signal abgibt, wenn dieser Wechselrichter für die Stromversorgung ausgefallen ist.The essence of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. The figure shows a switching network 1 with the two inputs 2 and 3 and the two outputs 4 and 5 . The switching power supply 1 has two time stages 6 and 7 and an AND gate 8 . The inputs 2 and 3 are also connected to an evaluation logic, not shown. Input 2 is connected to the power parallel monitoring of the two inverters working in parallel, while input 3 leads to the internal monitoring of the first switched-on inverter, which then responds and emits a signal if this inverter has failed for the power supply.

Im Falle einer vorliegenden Störung gibt die Leistungsparallel­ überwachung ein Signal ab, das beispielsweise in Form eines impulsförmigen Signals an dem Eingang 2 ansteht. Dieses Signal startet die Zeitstufe 6, deren Ausgangssignal über den Ausgang 4 den zuletzt eingeschalteten Wechselrichter beispielsweise für 2 Sekunden abschaltet. Nach Ablauf dieser Zeit wird durch Flankensteuerung die Zeitstufe 7 gesteuert, deren Ausgangssignal über die Leitung 9 dem UND-Glied 8 zugeführt wird.In the event of a malfunction, the power parallel monitoring system emits a signal which is present at input 2 , for example in the form of a pulse-shaped signal. This signal starts time stage 6 , the output signal of which switches off the last inverter switched on, for example for 2 seconds, via output 4 . After this time, the edge stage 7 is controlled by edge control, the output signal of which is fed to the AND gate 8 via the line 9 .

Die Verfahrensweise a) liegt dann vor, wenn die interne Überwachung eine intakte Stromversorgung des zuerst eingeschalteten Wechselrichters meldet, und zwar dadurch, daß an dem Eingang 3 kein Störsignal auftritt. Die Auswertelogik erkennt damit, daß der zuletzt eingeschaltete Wechselrichter gestört ist und veranlaßt, daß dieser Wechselrichter aus der Stromversorgung herausgenommen wird. In diesem Falle wird die gesamte Stromversorgung von dem zuerst eingeschalteten Wechselrichter übernommen.Procedure a) is when the internal monitoring reports an intact power supply for the inverter that is switched on first, specifically because no interference signal occurs at input 3 . The evaluation logic thus recognizes that the last switched-on inverter is faulty and causes this inverter to be removed from the power supply. In this case, the entire power supply is taken over by the inverter that is switched on first.

Die Verfahrensweise b) ist dann gegeben, wenn der zuerst eingeschaltete Wechselrichter gestört ist. In diesem Falle liegt an dem Eingang 3 und damit auch an dem UND-Glied 8 ein Störsignal an. Procedure b) applies if the inverter that is switched on first is faulty. In this case, an interference signal is present at the input 3 and thus also at the AND gate 8 .

Wie im Fall a) wird durch das Signal der Leistungsparallelüberwachung die Zeitstufe 6 gestartet und der zuletzt eingeschaltete Wechselrichter, wie im Fall a), während eines vorbestimmten Zeitintervalls abgeschaltet. Gleichzeitig erkennt die Auswertelogik, daß der zuerst eingeschaltete Wechselrichter gestört ist. Über das Ausgangssignal der Zeitstufe 7 und dem an den Eingang 3 anstehenden Signal wird das UND-Gatter 8 durchgeschaltet und das an dem Ausgang 5 dann auftretende Signal schaltet den zuletzt eingeschalteten Wechselrichter wieder bleibend ein. Über die Auswertelogik, die den zuerst eingeschalteten Wechselrichter als gestört erkannt hat, wird dann veranlaßt, daß dieser Wechselrichter aus der Stromversorgung herausgenommen wird, während der zuletzt eingeschaltete Wechselrichter die alleinige Stromversorgung übernimmt.As in the case of a), the signal of the power parallel monitoring starts the time stage 6 and the inverter that was last switched on, as in the case of a), is switched off during a predetermined time interval. At the same time, the evaluation logic recognizes that the inverter that was switched on first is faulty. The AND gate 8 is switched through via the output signal of the time stage 7 and the signal present at the input 3 and the signal then occurring at the output 5 switches the inverter last switched on again on. The evaluation logic, which has recognized the inverter that was switched on first as faulty, then causes this inverter to be removed from the power supply, while the inverter that was last switched on takes over the sole power supply.

Claims (2)

1. Verfahren zum Ermitteln eines funktionsgestörten Wechselrichters einer Wechselrichterparallelschaltung mit zwei auf eine gemeinsame Last geschalteten Wechselrichtern, umfassend folgende Schritte:

• - die zwei Wechselrichter werden nacheinander eingeschaltet,
• - der Leistungsparallelbetrieb der Wechselrichter wird überwacht,
• - im Falle einer Störung des Leistungsparallelbetriebs wird der zuletzt eingeschaltete Wechselrichter für ein vorgegebenes Zeitintervall abgeschaltet,
• - wenn während dieses Zeitintervalls die interne Überwachung des zuerst eingeschalteten Wechselrichters eine noch bestehende Stromversorgung anzeigt, wird der zuletzt eingeschaltete Wechselrichter als gestört erkannt, und
• - wenn während dieses Zeitintervalls die interne Überwachung des zuerst eingeschalteten Wechselrichters den Betriebsfall "keine Stromversorgung" anzeigt, wird der zuerst eingeschaltete Wechselrichter als gestört erkannt.

1. A method for determining a malfunctioning inverter of an inverter parallel connection with two inverters connected to a common load, comprising the following steps:

• - the two inverters are switched on one after the other,
• - the power parallel operation of the inverters is monitored,
• - in the event of a fault in power parallel operation, the last inverter switched on is switched off for a predetermined time interval,
• - If, during this time interval, the internal monitoring of the inverter that was switched on first indicates that the power supply is still present, the inverter that was switched on last is recognized as faulty, and
• - If, during this time interval, the internal monitoring of the first switched-on inverter indicates the "no power supply" operating case, the first switched-on inverter is recognized as faulty.

2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend folgende weitere Schritte:

• - der jeweils als gestört erkannte Wechselrichter wird aus der Stromversorgung herausgenommen, und
• - der andere Wechselrichter übernimmt die alleinige Stromversorgung der Last,
  wobei für den Fall, daß dieser Wechselrichter der zuletzt eingeschaltete Wechselrichter ist, dieser dazu nach Ablauf des Zeitintervalls wieder bleibend eingeschaltet wird.

2. The method according to claim 1, comprising the following further steps:

• - The inverter recognized as faulty is removed from the power supply, and
• - the other inverter takes over the sole power supply of the load,
  in the event that this inverter is the last inverter switched on, it is switched on again after the time interval has elapsed.