DE102011076906A1 - Method for operating an inverter and inverters - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters, insbesondere Pulswechselrichters, wobei der Wechselrichter mehrere Phasensysteme (2, 3, 4) mit jeweils einem Außenleiter (7, 8, 9) und wenigstens einem Halbleiterbauelement (12, 13) sowie eine Temperaturüberwachungseinrichtung (15) aufweist, die über mehrere Temperatursensoren (16, 17, 18) verfügt, wobei mittels der Temperatursensoren (16, 17, 18) die Temperatur wenigstens eines Teils zumindest eines der Phasensysteme (2, 3, 4) erfasst wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Abweichung der erfassten Temperaturen voneinander bestimmt wird und bei Überschreiten eines Schwellenwerts durch die Abweichung auf einen Fehler der Temperaturüberwachungseinrichtung (15) erkannt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Wechselrichter (1).The invention relates to a method for operating an inverter, in particular a pulse-controlled inverter, the inverter having several phase systems (2, 3, 4) each with an outer conductor (7, 8, 9) and at least one semiconductor component (12, 13) and a temperature monitoring device (15 ), which has several temperature sensors (16, 17, 18), the temperature of at least a part of at least one of the phase systems (2, 3, 4) being detected by means of the temperature sensors (16, 17, 18). It is provided that the deviation of the recorded temperatures from one another is determined and, when a threshold value is exceeded, a fault in the temperature monitoring device (15) is recognized by the deviation. The invention also relates to an inverter (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters, insbesondere Pulswechselrichters, wobei der Wechselrichter mehrere Phasensysteme mit jeweils einem Außenleiter und wenigstens einem Halbleiterbauelement sowie eine Temperaturüberwachungseinrichtung aufweist, die über mehrere Temperatursensoren verfügt, wobei mittels der Temperatursensoren die Temperatur wenigstens eines Teils zumindest eines der Phasensysteme erfasst wird. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Wechselrichter.The invention relates to a method for operating an inverter, in particular a pulse inverter, wherein the inverter has a plurality of phase systems each having an outer conductor and at least one semiconductor device and a temperature monitoring device which has a plurality of temperature sensors, wherein by means of the temperature sensors, the temperature of at least one part of at least one of the phase systems is detected. The invention further relates to an inverter.
Stand der TechnikState of the art
Verfahren der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie dienen zum Betreiben des Wechselrichters. Der Wechselrichter hat dabei die Aufgabe, einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umzuwandeln. Auch die umgekehrte Richtung kann vorgesehen sein, also die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom. Der Wechselrichter kann auch als Inverter bezeichnet werden. Der Wechselrichter verfügt über mehrere Phasensysteme, wobei jedem Phasensystem ein Außenleiter zugeordnet ist. An den Außenleitern liegt der Wechselstrom an, sie liegen insofern auf einer Wechselstromseite des Wechselrichters. Jedem Phasensystem ist das wenigstens eine Halbleiterbauelement zugeordnet. Mittels des Halbleiterbauelements kann beispielsweise für das Umwandeln des Gleichstroms in Wechselstrom der Außenleiter periodisch derart geschaltet werden, dass an dem Außenleiter der Wechselstrom vorliegt. Die Halbleiterbauelemente der mehreren Phasensysteme werden üblicherweise derart gesteuert, dass der an dem Außenleiter anliegende Wechselstrom zwischen den Phasensystemen phasenversetzt vorliegt. Es können jedoch auch weitere, nicht schaltbare Halbleiterbauelemente vorgesehen sein. Ein Ansteuern des Wechselrichters beziehungsweise der Halbleiterbauelemente erfolgt mit einer entsprechenden Steuerschaltung beziehungsweise einem Steuergerät, auf welchem ein Steuerprogramm ausgeführt wird. Methods of the type mentioned are known from the prior art. They are used to operate the inverter. The inverter has the task to convert a direct current into an alternating current. The reverse direction can also be provided, ie the conversion of alternating current into direct current. The inverter can also be called an inverter. The inverter has several phase systems, each phase system being assigned an outer conductor. On the outer conductors of the alternating current, they are so far on an AC side of the inverter. Each phase system is associated with the at least one semiconductor component. By means of the semiconductor component, for example, for converting the direct current into alternating current, the outer conductor can be switched periodically such that the alternating current is present at the outer conductor. The semiconductor components of the plurality of phase systems are usually controlled in such a way that the alternating current applied to the outer conductor is phase-shifted between the phase systems. However, it is also possible to provide further, non-switchable semiconductor components. A driving of the inverter or of the semiconductor components takes place with a corresponding control circuit or a control unit on which a control program is executed.
Die Halbleiterbauelemente haben einen charakteristischen ohmschen Innenwiderstand, der bei Vorliegen eines durch das jeweilige Halbleiterbauelement fließenden Stroms zu einem Wärmeeintrag in dieses und somit zu einem Temperaturanstieg führt. Fließt durch das Halbleiterbauelement dagegen kein Strom, so gibt es Wärme an seine Umgebung ab und passt seine Temperatur im Verlauf der Zeit an die Temperatur der Umgebung an. The semiconductor components have a characteristic ohmic internal resistance, which, in the presence of a current flowing through the respective semiconductor component, leads to a heat input into it and thus to an increase in temperature. On the other hand, if no current flows through the semiconductor device, it gives off heat to its environment and adjusts its temperature over time to the temperature of the environment.
Um den Wechselrichter und insbesondere die Halbleiterbauelemente vor einer Überhitzung zu schützen, bei welcher der Wechselrichter oder zumindest ein Bereich des Wechselrichters eine zulässige Maximaltemperatur überschreitet, verfügt der Wechselrichter über die Temperaturüberwachungseinrichtung. Dieser sind mehrere Temperatursensoren zugeordnet, mittels welchen die Temperatur wenigstens eines Teils beziehungsweise Bereichs zumindest eines der Phasensysteme erfassbar ist beziehungsweise erfasst wird. Vorzugsweise ist jedem Phasensystem zumindest einer der Temperatursensoren zugeordnet. Bedingt durch Wärmeleitungs- und/oder Wärmeübertragungseffekte entspricht die mittels des jeweiligen Temperatursensors erfasste Temperatur üblicherweise nicht der Temperatur des gesamten Phasensystems, sondern nur eines Teils von diesem. Ist dem Phasensystem jedoch ein Element aus gut wärmeleitendem Material zugeordnet, welches mit zu kühlenden Bereichen des Phasensystems in Berührkontakt steht und ist der Temperatursensor an diesem Element angeordnet, so kann zumindest näherungsweise davon ausgegangen werden, dass die erfasste Temperatur der tatsächlichen Temperatur des Phasensystems im wesentlichen entspricht. Das Element ist beispielsweise ein Kühlkörper des Phasensystems beziehungsweise des Wechselrichters und kann Bestandteil einer Kühleinrichtung desselben sein. In order to protect the inverter and in particular the semiconductor components from overheating, in which the inverter or at least one area of the inverter exceeds a permissible maximum temperature, the inverter has the temperature monitoring device. This is associated with a plurality of temperature sensors, by means of which the temperature of at least one part or area of at least one of the phase systems can be detected or detected. Preferably, each phase system is associated with at least one of the temperature sensors. Due to heat conduction and / or heat transfer effects, the temperature detected by the respective temperature sensor usually does not correspond to the temperature of the entire phase system, but only a part of it. However, if the phase system is assigned an element of good heat-conducting material which is in touching contact with areas of the phase system to be cooled and if the temperature sensor is arranged on this element, then it can be assumed at least approximately that the detected temperature essentially corresponds to the actual temperature of the phase system equivalent. The element is for example a heat sink of the phase system or the inverter and may be part of a cooling device thereof.
Tritt ein Defekt beziehungsweise eine Beschädigung wenigstens eines der Temperatursensoren auf, so kann mit diesem die Temperatur nicht oder zumindest nicht mehr zuverlässig erfasst werden. Beispielsweise kann der Fall auftreten, dass der beschädigte beziehungsweise defekte Temperatursensor eine konstante Temperatur an die Temperaturüberwachungseinrichtung übermittelt. Liegt diese konstante Temperatur nicht oberhalb einer für den Wechselrichter maximal zulässigen Maximaltemperatur, so lässt die Temperaturüberwachungseinrichtung ein weiteres Betreiben des Wechselrichters zu beziehungsweise kann bei einem Überhitzen des entsprechenden Phasensystems den Wechselrichter nicht deaktivieren. Somit kann unter Umständen der Wechselrichter oder zumindest das jeweilige Phasensystem durch die Überhitzung beschädigt werden. If a defect or damage of at least one of the temperature sensors occurs, then the temperature can not be detected with it or at least not reliably detected. For example, the case may occur that the damaged or defective temperature sensor transmits a constant temperature to the temperature monitoring device. If this constant temperature is not above a maximum permissible maximum temperature for the inverter, the temperature monitoring device allows further operation of the inverter or can not deactivate the inverter when the corresponding phase system overheats. Thus, under certain circumstances, the inverter or at least the respective phase system can be damaged by the overheating.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist dagegen den Vorteil auf, dass eine zuverlässigere Überwachung der an oder in dem Wechselrichter vorliegenden Temperaturen möglich ist. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem die Abweichung der erfassten Temperaturen voneinander bestimmt wird und bei Überschreiten eines Schwellenwerts durch die Abweichung auf einen Fehler der Temperaturüberwachungseinrichtung erkannt wird. Mittels der Temperatursensoren werden demnach auf bekannte Art und Weise die Temperaturen der jeweiligen Phasensysteme erfasst. Anschließend werden die erfassten Temperaturen ausgewertet, wobei die Abweichung der erfassten Temperaturen voneinander bestimmt wird. Die Abweichung umfasst dabei wenigstens einen Abweichungswert, vorteilhafterweise je einen Abweichungswert für jede erfasste Temperatur. Jede erfasste Temperatur beziehungsweise jedem der Temperatursensoren kann somit einer der Abweichungswerte zugeordnet werden. Überschreitet die Abweichung den Schwellenwert, so wird auf den Fehler der Temperaturüberwachungseinrichtung erkannt, so dass geeignete Maßnahmen eingeleitet werden können. The method with the features of claim 1, however, has the advantage that a more reliable monitoring of the present at or in the inverter temperatures is possible. This is inventively achieved by the deviation of the detected temperatures is determined from one another and is detected when a threshold value is exceeded by the deviation to an error of the temperature monitoring device. By means of the temperature sensors, therefore, the temperatures of the respective phase systems are detected in a known manner. Subsequently, the recorded temperatures evaluated, the deviation of the detected temperatures is determined from each other. The deviation comprises at least one deviation value, advantageously one deviation value for each detected temperature. Each detected temperature or each of the temperature sensors can thus be assigned to one of the deviation values. If the deviation exceeds the threshold value, then the error of the temperature monitoring device is detected, so that suitable measures can be initiated.
Beispielsweise wird bei Erkennen des Fehlers der Wechselrichter deaktiviert, so dass die Phasensysteme beziehungsweise die Halbleiterbauelemente nicht mehr von Strom durchflossen sind. Wird auf den Fehler der Temperaturüberwachungseinrichtung erkannt, so kann ein Fehlersignal erzeugt werden. Dieses wird dann insbesondere von der Temperaturüberwachungseinrichtung an ein Steuergerät des Wechselrichters übermittelt. Das Steuergerät kann bei Auftreten des Fehlersignals den Wechselrichter wie beschrieben deaktivieren oder mit eingeschränkter Leistung weiterbetreiben. Auf diese Weise wird eine weitere Erwärmung des Wechselrichters und folglich eine Beschädigung aufgrund eines Überschreitens der Maximaltemperatur zuverlässig verhindert. Auf den Fehler der Temperaturüberwachungseinrichtung kann bereits erkannt werden, wenn lediglich einer der Abweichungswerte den Schwellenwert überschreitet. Alternativ oder zusätzlich kann es jedoch notwendig sein, dass mehrere der Abweichungswerte, insbesondere alle, größer sind als der Schwellenwert. For example, upon detection of the error, the inverter is deactivated, so that the phase systems or the semiconductor components are no longer traversed by current. If the error of the temperature monitoring device is detected, then an error signal can be generated. This is then transmitted in particular by the temperature monitoring device to a control unit of the inverter. When the error signal occurs, the control unit can deactivate the inverter as described or continue to operate with limited power. In this way, further heating of the inverter and consequently damage due to exceeding the maximum temperature is reliably prevented. The error of the temperature monitoring device can already be detected if only one of the deviation values exceeds the threshold value. Alternatively or additionally, however, it may be necessary for a plurality of the deviation values, in particular all, to be greater than the threshold value.
Grundsätzlich kann lediglich der eine Schwellenwert vorgesehen sein. Es können jedoch auch mehrere, voneinander verschiedene Schwellenwerte festgelegt sein. Liegen mehrere Schwellenwerte vor, so kann bei Überschreiten eines der Schwellenwerte auf einen jeweils zugeordneten Fehler erkannt werden. Beispielsweise wird bei Überschreiten eines ersten, niedrigeren Schwellenwerts auf einen ersten Fehler und bei Überschreiten eines zweiten, höheren Schwellenwerts auf einen zweiten Fehler (und so weiter) erkannt werden. Dabei können auch unterschiedliche Fehlersignale erzeugt werden. Insbesondere ist jedem der mehreren Schwellenwerte ein jeweiliges Fehlersignal zugeordnet, welches bei Überschreiten des dazugehörigen Schwellenwerts erzeugt wird. Es ist somit möglich, einen Schwellenwert zu definieren, bei welchem der Fehler beziehungsweise das Fehlersignal eine geringe Beeinträchtigung der Temperaturüberwachungseinrichtung anzeigt und einen weiteren, höheren Schwellenwert, bei dessen Überschreiten der Fehler beziehungsweise das Fehlersignal eine schwerwiegendere Beeinträchtigung der Temperaturüberwachungseinrichtung anzeigt.In principle, only one threshold value can be provided. However, it is also possible to specify a plurality of mutually different threshold values. If there are several threshold values, one of the threshold values can be detected for an assigned error if one of them is exceeded. For example, when a first, lower threshold value is exceeded, a first error is detected and when a second, higher threshold value is exceeded, a second error (and so on) is detected. In this case, different error signals can be generated. In particular, each of the multiple threshold values is assigned a respective error signal which is generated when the associated threshold value is exceeded. It is thus possible to define a threshold value at which the error or the error signal indicates a slight impairment of the temperature monitoring device and a further, higher threshold value, at which the error or the error signal indicates a more serious impairment of the temperature monitoring device.
Der Schwellenwert kann konstant sein, jedoch auch variabel bestimmt werden. In beiden Fällen kann der Schwellenwert sowohl als absoluter Wert als auch als relativer Wert angegeben werden. In ersterem Fall ist der Schwellenwert eine Temperaturdifferenz, welche von der Abweichung der erfassten Temperaturen nicht überschritten werden darf. In letzterem Fall hängt die zulässige Abweichung von der erfassten Temperatur ab. Beispielsweise wird der Schwellenwert insoweit als zulässige Abweichung pro Grad Celsius beziehungsweise Kelvin beziffert. Der Schwellenwert kann jedoch auch von anderen Faktoren abhängig sein. Beispielsweise kann der Schwellenwert als Funktion von der Umgebungstemperatur vorliegen und umso größer sein, je höher diese ist. Damit kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass die Temperatursensoren möglicherweise in verschiedenen Temperaturbereichen eine unterschiedliche Temperaturauflösung aufweisen.The threshold value can be constant, but can also be determined variably. In both cases, the threshold can be specified both as an absolute value and as a relative value. In the former case, the threshold value is a temperature difference which may not be exceeded by the deviation of the detected temperatures. In the latter case, the permissible deviation depends on the detected temperature. For example, the threshold is so far as permissible deviation per degree Celsius or Kelvin quantified. However, the threshold may also be dependent on other factors. For example, the threshold value may be present as a function of the ambient temperature and be greater, the higher it is. This can take into account the fact that the temperature sensors may have a different temperature resolution in different temperature ranges.
Der Wechselrichter ist insbesondere ein dreiphasiger Wechselrichter, weist also drei Phasensysteme und ebenso viele Außenleiter auf. Generell kann jedoch eine beliebige Anzahl an Phasensystemen beziehungsweise Außenleitern vorliegen.The inverter is in particular a three-phase inverter, so has three phase systems and as many outer conductors. In general, however, there may be any number of phase systems or external conductors.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Wechselrichter derart angesteuert wird, dass vor dem Erfassen der Temperatur für eine bestimmte Zeitspanne kein Strom zumindest durch das jeweilige Phasensystem, insbesondere durch keines der Phasensysteme fließt. Um das Verfahren zuverlässig anwenden zu können, müssen die tatsächlich vorliegenden Temperaturen bei dem Erfassen zumindest näherungsweise gleich sein. Dies wird erreicht, indem der Wechselrichter derart angesteuert wird, dass vor dem Erfassen der Temperatur für die bestimmte Zeitspanne kein Strom durch das Phasensystem fließt, für welches die Temperatur mittels des Temperatursensors erfasst werden soll. Das entsprechende Phasensystem wird also stromlos geschaltet. Auf diese Weise wird eine Angleichung der tatsächlich vorliegenden Temperatur an die Umgebungstemperatur des Wechselrichters erfolgen. Nach Verstreichen der bestimmten Zeitspanne kann davon ausgegangen werden, dass die tatsächlich vorliegende Temperatur des Phasensystems der Umgebungstemperatur zumindest näherungsweise entspricht oder dass sich die tatsächlich vorliegenden Temperaturen der Phasensysteme aneinander angeglichen haben, so dass sie im Wesentlichen gleich sind. In letzterem Fall sollten sich demnach erwartungsgemäß die ermittelten Temperaturen ebenfalls im Wesentlichen entsprechen.A further development of the invention provides that the inverter is controlled in such a way that no current flows at least through the respective phase system, in particular through none of the phase systems, before the temperature is detected for a certain period of time. In order to be able to reliably use the method, the temperatures actually present must be at least approximately the same when detected. This is accomplished by driving the inverter such that no current flows through the phase system for which the temperature is to be sensed by the temperature sensor prior to sensing the temperature for the particular amount of time. The corresponding phase system is thus switched off. In this way, an approximation of the actual temperature to the ambient temperature of the inverter will occur. After the lapse of the determined period of time, it can be assumed that the actual temperature of the phase system corresponds at least approximately to the ambient temperature, or that the actually existing temperatures of the phase systems have become equal to each other, so that they are substantially equal. In the latter case, therefore, as expected, the temperatures determined should also substantially correspond.
Bei einer derartigen Vorgehensweise können die Temperaturen der mehreren Phasensysteme zeitversetzt erfasst werden, wobei für jedes Phasensystem vor dem Erfassen der Temperatur die bestimmte Zeitspanne abgewartet wird, während welcher kein Strom durch das Phasensystem fließt. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn vor dem Erfassen der Temperatur durch keines der Phasensysteme Strom fließt, also alle Phasensysteme stromlos geschaltet werden. In diesem Fall werden sich die tatsächlich vorliegenden Temperaturen der Phasensysteme bedingt durch Wärmeleitung und/oder Wärmeübertragung aneinander anpassen, so dass nach Ablauf der bestimmten Zeitspanne davon ausgegangen werden kann, dass sich die Temperaturen der Phasensysteme zumindest näherungsweise entsprechen. Dabei ist es nicht notwendig, dass die bestimmte Zeitspanne derart bemessen ist, dass davon ausgegangen wird, dass sich die tatsächlich vorliegende Temperatur der Umgebungstemperatur im Wesentlichen angenähert hat. Bei dieser Vorgehensweise können die Temperaturen der Phasensysteme im Wesentlichen gleichzeitig oder zumindest mit nur geringem zeitlichem Abstand hintereinander erfasst werden.In such a procedure, the temperatures of the multiple phase systems can be detected with a time delay, wherein for each phase system before the detection of the temperature, the certain time is waited while which no current flows through the phase system. However, it is particularly advantageous if current does not flow through any of the phase systems before the temperature is detected, that is, if all the phase systems are switched off. In this case, the actually existing temperatures of the phase systems will adjust due to heat conduction and / or heat transfer to each other, so that it can be assumed that the temperatures of the phase systems at least approximately correspond to the end of the specific period of time. In this case, it is not necessary for the specific period of time to be dimensioned in such a way that it is assumed that the actual temperature has substantially approximated the ambient temperature. In this procedure, the temperatures of the phase systems can be detected substantially simultaneously or at least with only a small time interval in succession.
Generell kann die Zeitspanne konstant sein. Sie kann jedoch auch anhand der für das jeweilige Phasensystem erfassten Temperatur und/oder der erfassten Temperatur wenigstens eines weiteren der Phasensysteme festgelegt werden. Die Zeitspanne ist in diesem Fall abhängig von der erfassten Temperatur. Beispielsweise ist sie umso länger, je höher die erfasste Temperatur ist. Es kann auch vorgesehen sein, die Zeitspanne auf Grundlage der Abweichung zu bestimmen. Dabei werden vorteilhafterweise die Temperaturen während eines Normalbetriebs des Wechselrichters erfasst, während welchem also der Wechselrichter derart angesteuert wird, dass die Phasensysteme periodisch von Strom durchflossen sind. Aus diesen Temperaturen wird anschließend die Abweichung bestimmt. Aufgrund der Abweichung wird dann die Zeitspanne festgelegt. Je größer die Abweichung ist, umso länger muss die Zeitspanne sein, damit davon ausgegangen werden kann, dass sie ausreichend bemessen ist, um ein Angleichen der tatsächlich vorliegenden Temperaturen der Phasensysteme zu ermöglichen. Zusätzlich oder alternativ kann die Zeitspanne auch in Abhängigkeit von einer weiteren Temperatur, insbesondere der Umgebungstemperatur bestimmt werden. Die Umgebungstemperatur des Wechselrichters hat großen Einfluss darauf, wie schnell sich der Wechselrichter beziehungsweise dessen Phasensysteme abkühlen, wenn sie nicht von Strom durchflossen sind. Aus diesem Grund kann es sinnvoll sein, wenn auch die Umgebungstemperatur bei dem Bestimmen der Zeitspanne berücksichtigt wird.Generally, the time span can be constant. However, it can also be determined on the basis of the temperature detected for the respective phase system and / or the detected temperature of at least one other of the phase systems. The time span in this case depends on the detected temperature. For example, the higher the detected temperature, the longer it is. It may also be provided to determine the time period based on the deviation. In this case, the temperatures during a normal operation of the inverter are advantageously detected, during which therefore the inverter is controlled such that the phase systems are traversed periodically by current. From these temperatures, the deviation is then determined. Due to the deviation then the time period is determined. The greater the deviation, the longer the period of time must be to assume that it is sufficiently sized to allow matching of the actual temperatures of the phase systems. Additionally or alternatively, the time period can also be determined as a function of a further temperature, in particular the ambient temperature. The inverter's ambient temperature has a major influence on how fast the inverter or its phase systems cool down when they are not supplied with current. For this reason, it may be useful if the ambient temperature is also taken into account in determining the time span.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei Unterschreiten einer Sensorminimaltemperatur und/oder bei Überschreiten einer Sensormaximaltemperatur durch die erfasste Temperatur ebenfalls auf den Fehler der Temperaturüberwachungseinrichtung erkannt wird. Jedem Temperatursensor sind eine jeweilige Sensorminimaltemperatur und/oder eine jeweilige Sensormaximaltemperatur zugeordnet. Diese Temperaturen beschreiben den Temperaturbereich innerhalb welchem die mittels des Temperatursensors erfasste Temperatur zulässig ist. Unterschreitet die erfasste Temperatur die Sensorminimaltemperatur beziehungsweise überschreitet sie die Sensormaximaltemperatur, so kann davon ausgegangen werden, dass der Temperatursensor defekt ist. Auch in diesem Fall wird demnach auf den Fehler der Temperaturüberwachungseinrichtung erkannt. Das Prüfen, ob die erfasste Temperatur außerhalb des Temperaturbereichs des Temperatursensors liegt, wird vorteilhafterweise vor dem Bestimmen der Abweichung durchgeführt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Prüfung erst nach oder während dem Bestimmen der Abweichung erfolgt. A development of the invention provides that when the temperature falls below a sensor minimum temperature and / or when a sensor maximum temperature is exceeded, the detected temperature also identifies the error of the temperature monitoring device. Each temperature sensor is assigned a respective sensor minimum temperature and / or a respective sensor maximum temperature. These temperatures describe the temperature range within which the temperature detected by means of the temperature sensor is permissible. If the detected temperature falls below the sensor minimum temperature or exceeds the sensor maximum temperature, it can be assumed that the temperature sensor is defective. Also in this case, therefore, the error of the temperature monitoring device is detected. The checking whether the detected temperature is outside the temperature range of the temperature sensor is advantageously carried out before determining the deviation. However, it can also be provided that the test takes place only after or during the determination of the deviation.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Abweichung bestimmt wird, indem von jeder erfassten Temperatur ein Referenzwert subtrahiert wird, wobei als Referenzwert ein Mittelwert aus den erfassten Temperaturen oder eine der erfassten Temperaturen, insbesondere die größte oder kleinste Temperatur, verwendet wird. Grundsätzlich kann der Referenzwert beliebig gewählt sein. Beispielsweise kann er auch als Konstante vorliegen, welche einer während des Betriebs des Wechselrichters zu erwartenden mittleren Temperatur entspricht. Vorteilhafterweise ist der Referenzwert jedoch abhängig von den erfassten Temperaturen. Beispielsweise kann er entsprechend deren Mittelwert festgelegt werden. Möglich ist es auch, als Referenzwert unmittelbar eine der erfassten Temperaturen zu verwenden. Dabei kann die erfasste Temperatur eines bestimmten Temperatursensors als Referenzwert herangezogen werden. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn ein Extremwert der erfassten Temperaturen als Referenzwert verwendet wird, also insbesondere die größte oder kleinste der erfassten Temperaturen. A further development of the invention provides that the deviation is determined by subtracting a reference value from each detected temperature, wherein a mean value from the detected temperatures or one of the detected temperatures, in particular the highest or lowest temperature, is used as the reference value. Basically, the reference value can be chosen arbitrarily. For example, it may also be present as a constant which corresponds to an average temperature to be expected during operation of the inverter. Advantageously, however, the reference value is dependent on the detected temperatures. For example, it can be determined according to their mean value. It is also possible to use as reference value directly one of the detected temperatures. In this case, the detected temperature of a specific temperature sensor can be used as a reference value. However, it is advantageous if an extreme value of the detected temperatures is used as the reference value, that is to say in particular the largest or smallest of the detected temperatures.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Erfassen der Temperaturen und das Bestimmen der Abweichung der Erfassung der Temperaturen mehrfach durchgeführt werden und erst bei mehrfachem Überschreiten des Schwellenwerts durch die Abweichung auf den Fehler der Temperaturüberwachungseinrichtung erkannt wird. Bei dem Betreiben des Wechselrichters beziehungsweise der Temperaturüberwachungseinrichtung kann es vorkommen, dass während des Erfassens der Temperaturen ein Fehler beziehungsweise eine vorübergehende Störung auftritt. Somit sind einzelne der erfassten Temperaturen nicht sinnvoll auswertbar, sondern führen zu einer großen Abweichung, welche unter Umständen den Schwellenwert überschreiten kann. In diesem Fall wird normalerweise auf den Fehler der Temperaturüberwachungseinrichtung erkannt, obwohl lediglich eine kurzfristige Beeinträchtigung der Temperaturüberwachungseinrichtung beziehungsweise des Temperatursensors gegeben ist. Um ein solches fehlerhaftes Erkennen auf den Fehler der Temperaturüberwachungseinrichtung zu verhindern, werden sowohl das Erfassen der Temperaturen als auch das Bestimmen der Abweichung der erfassten Temperaturen mehrfach durchgeführt. A development of the invention provides that the detection of the temperatures and the determination of the deviation of the detection of the temperatures are performed several times and is recognized only when the threshold value is exceeded by the deviation to the error of the temperature monitoring device. When operating the inverter or the temperature monitoring device, it may happen that an error or a temporary disturbance occurs during the detection of the temperatures. Thus, some of the detected temperatures are not meaningful evaluable, but lead to a large deviation, which may exceed the threshold. In this case, the error of the temperature monitoring device is normally recognized, although only a short-term impairment of the temperature monitoring device or the temperature sensor is given. In order to prevent such an erroneous recognition of the error of the temperature monitoring device, both the detection of the temperatures and the determination of the deviation of the detected temperatures are performed several times.
Bei jedem Überschreiten des Schwellenwerts wird beispielsweise ein Zähler inkrementiert. Überschreitet der Zähler einen bestimmten Grenzwert, so wird tatsächlich auf den Fehler der Temperaturüberwachungseinrichtung erkannt und beispielsweise das Fehlersignal ausgesendet. Der Zähler kann dabei derart ausgeführt sein, dass er nach Verstreichen einer bestimmten Zeitspanne zurückgesetzt wird oder permanent mit einer bestimmten Rate dekrementiert wird. Somit ist das Auftreten von fehlerhaftem Erfassen der Temperaturen innerhalb der Zeitspanne mehrfach zulässig. Erst wenn innerhalb der Zeitspanne die Temperaturen häufiger fehlerhaft erfasst werden und jedes Mal die Abweichung den Schwellenwert überschreitet, wird auf den Fehler der Temperaturüberwachungseinrichtung erkannt.For example, each time the threshold is exceeded, a counter is incremented. If the counter exceeds a certain limit value, the error is actually detected by the temperature monitoring device and, for example, the error signal is transmitted. The counter can be designed such that it is reset after the lapse of a certain period of time or is permanently decremented at a certain rate. Thus, the occurrence of erroneous detection of the temperatures within the time period is repeatedly allowed. Only if within the period of time the temperatures are detected more frequently erroneously and every time the deviation exceeds the threshold, the error of the temperature monitoring device is detected.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass jedem Phasensystem mehrere Halbleiterbauelemente und zumindest einigen der Halbleiterbauelemente jeweils ein Temperatursensor zugeordnet sind. Unter Halbleiterbauelementen sind hier insbesondere Transistoren und Dioden zu verstehen. Üblicherweise sind jedem Phasensystem beziehungsweise jedem Außenleiter jeweils zwei Transistoren und zwei Dioden zugeordnet, wobei letztere als Freilaufdioden dienen. Die Transistoren werden von dem Wechselrichter beziehungsweise dessen Steuergerät derart angesteuert, dass an ihnen anliegender Gleichstrom in Wechselstrom für die Außenleiter oder umgekehrt umgesetzt wird. Zur Verbesserung der Temperaturüberwachung kann es nun vorgesehen sein, dass jedem Phasensystem nicht lediglich ein Temperatursensor zugeordnet ist, sondern dass vielmehr jedes Phasensystem mehrere Temperatursensoren aufweist, wobei diese bestimmten Halbleiterbauelementen zugeordnet sind. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass jedem Transistor jedes Phasensystems jeweils ein Temperatursensor zugeordnet ist. A development of the invention provides that each phase system is assigned a plurality of semiconductor components and at least some of the semiconductor components each have a temperature sensor. Semiconductor devices are to be understood here in particular transistors and diodes. Usually, each phase system or each outer conductor are each associated with two transistors and two diodes, the latter serving as freewheeling diodes. The transistors are controlled by the inverter or its control unit in such a way that direct current applied to them is converted into alternating current for the outer conductors or vice versa. To improve the temperature monitoring, it can now be provided that each phase system is not only assigned a temperature sensor, but rather that each phase system has a plurality of temperature sensors, wherein these are assigned to specific semiconductor components. For example, it may be provided that a respective temperature sensor is assigned to each transistor of each phase system.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei Überschreiten eines zweiten, kleineren Schwellenwerts durch die Abweichung die bestimmte Abweichung gespeichert und anschließend zum Korrigieren der erfassten Temperaturen herangezogen wird. Neben dem Heranziehen der Abweichung zum Erkennen auf den Fehler der Temperaturüberwachungseinrichtung kann sie auch zum Korrigieren der erfassten Temperaturen herangezogen werden. Das Korrigieren ist dabei derart vorgesehen, dass die Temperaturen zunächst erfasst werden und anschließend mit dem der Temperatur zugeordneten Abweichungswert der Abweichung beaufschlagt werden. Dies soll insbesondere dann durchgeführt werden, wenn die Abweichung von Temperaturen bestimmt wird, welche bei im wesentlichen bekannten Bedingungen erfasst wurden, beispielsweise nachdem keines der Phasensysteme für die bestimmte Zeitspanne von Strom durchflossen waren. A development of the invention provides that when a second, smaller threshold value is exceeded due to the deviation, the specific deviation is stored and subsequently used to correct the detected temperatures. In addition to using the deviation to detect the error of the temperature monitoring device, it can also be used to correct the detected temperatures. Correction is provided in such a way that the temperatures are first detected and then subjected to the deviation value of the deviation associated with the temperature. This is to be carried out, in particular, when the deviation is determined by temperatures which were recorded under essentially known conditions, for example after no current flowed through any of the phase systems for the specific period of time.
Insbesondere wenn die Zeitspanne ausreichend lang ist, kann davon ausgegangen werden, dass die erfassten Temperaturen in diesem Fall im Wesentlichen gleich sein müssten. Ist dies nicht der Fall, tritt also eine Abweichung von größer als Null auf, so liegt möglicherweise ein permanenter Offset zwischen den mittels der Temperatursensoren erfassten Temperaturen vor. Um diesen auszugleichen, wird die bestimmte Abweichung gespeichert und bei nachfolgendem Erfassen der Temperaturen zu deren Korrektur herangezogen. Diese Vorgehensweise soll insbesondere gewählt werden, wenn die Abweichung einen zweiten Schwellenwert überschreitet, welcher kleiner ist als der vorstehend beschriebene Schwellenwert. Unterhalb des zweiten Schwellenwerts ist keinerlei Korrektur der erfassten Temperaturen notwendig. Liegt die Abweichung zwischen dem zweiten Schwellenwert und dem vorstehend beschriebenen ersten Schwellenwert, so wird die Abweichung zum Korrigieren der erfassten Temperaturen herangezogen. Erst bei Überschreiten des ersten Schwellenwerts durch die Abweichung wird auf den Fehler der Temperaturüberwachungseinrichtung erkannt.In particular, if the period of time is sufficiently long, it can be assumed that the detected temperatures in this case would have to be substantially the same. If this is not the case, ie if a deviation of greater than zero occurs, there may be a permanent offset between the temperatures detected by the temperature sensors. To compensate for this, the particular deviation is stored and used in the subsequent detection of the temperatures for their correction. This procedure should be chosen in particular if the deviation exceeds a second threshold, which is smaller than the threshold value described above. Below the second threshold no correction of the detected temperatures is necessary. If the deviation lies between the second threshold value and the first threshold value described above, the deviation is used to correct the detected temperatures. Only when exceeding the first threshold value by the deviation is detected on the error of the temperature monitoring device.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens drei Temperaturen erfasst werden und eine Gesamttemperatur aus denjenigen Temperaturen bestimmt wird, für welche die Abweichung am geringsten ist. Dabei können die wenigstens drei Temperaturen wenigstens drei Phasensystemen zugeordnet sein, so dass die Gesamttemperatur die Temperatur des Wechselrichters angibt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass für wenigstens eines der Phasensysteme die drei Temperaturen erfasst werden. In diesem Fall ist die Gesamttemperatur die Temperatur des Phasensystems. Auf diese Weise kann auch bei Auftreten eines Fehlers eines der Temperatursensoren eine zuverlässige Bestimmung der Temperatur beziehungsweise Gesamttemperatur gewährleistet werden. Beispielsweise ist es vorgesehen, die Gesamttemperatur aus denjenigen Temperaturen zu bestimmen, für welche die Abweichung unterhalb eines dritten Schwellenwerts liegt. Dieser dritte Schwellenwert ist vorzugsweise relativ angegeben. A development of the invention provides that at least three temperatures are detected and an overall temperature is determined from those temperatures for which the deviation is the lowest. In this case, the at least three temperatures can be assigned to at least three phase systems, so that the total temperature indicates the temperature of the inverter. However, it can also be provided that the three temperatures are detected for at least one of the phase systems. In this case, the total temperature is the temperature of the phase system. In this way, a reliable determination of the temperature or total temperature can be ensured even when a fault occurs in one of the temperature sensors. For example, it is provided to determine the total temperature from those temperatures for which the deviation is below a third threshold value. This third threshold is preferably indicated relatively.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verfahren nach einem Aktivieren des Wechselrichters und vor einem ersten Beaufschlagen des Phasensystems mit Strom durchgeführt wird. Unter dem Aktivieren des Wechselrichters ist dabei seine Inbetriebnahme beziehungsweise seine Wiederinbetriebnahme nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne zu verstehen. Während der Zeitspanne fließt in den Phasensystemen kein Strom, der Wechselrichter ist deaktiviert. Demnach kann davon ausgegangen werden, dass bei dem Aktivieren des Wechselrichters die tatsächlich vorliegenden Temperaturen im Wesentlichen gleich sind, so dass auch die mittels der Temperatursensoren erfassten Temperaturen gleich sein sollten. Das Erfassen der Temperaturen wird dabei vor dem ersten Beaufschlagen der Phasensysteme mit Strom durchgeführt. Darunter ist das erste Beaufschlagen nach dem jeweiligen Aktivieren des Wechselrichters zu verstehen. A development of the invention provides that the method is carried out after activation of the inverter and before a first energizing the phase system with power. Under activating the inverter is his Commissioning or its recommissioning after a certain period of time to understand. During the period no current flows in the phase systems, the inverter is deactivated. Accordingly, it can be assumed that when the inverter is activated, the temperatures actually present are substantially the same, so that the temperatures detected by means of the temperature sensors should also be the same. The detection of the temperatures is carried out before the first energizing the phase systems. This is to be understood as the first application after the respective activation of the inverter.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Wechselrichter, insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, wobei der Wechselrichter mehrere Phasensysteme mit jeweils einem Außenleiter und wenigstens einem Halbleiterbauelement sowie eine Temperaturüberwachungseinrichtung aufweist, die über mehrere Temperatursensoren verfügt, wobei mittels der Temperatursensoren die Temperatur wenigstens eines Teils zumindest eines der Phasensysteme erfassbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Temperaturüberwachungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Abweichung der erfassten Temperaturen voneinander zu bestimmen und bei Überschreiten eines Schwellenwerts durch die Abweichung auf einen Fehler der Temperaturüberwachungseinrichtung zu erkennen. Die Temperaturüberwachungseinrichtung kann einem Steuergerät des Wechselrichters zugeordnet oder in dieses integriert sein. Der Wechselrichter kann grundsätzlich gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein. Mit einem derart ausgestalteten Wechselrichter lassen sich die eingangs genannten Vorteile verwirklichen, insbesondere eine zuverlässigere Temperaturüberwachung realisieren.The invention further relates to an inverter, in particular for carrying out the method described above, wherein the inverter comprises a plurality of phase systems each having an outer conductor and at least one semiconductor device and a temperature monitoring device which has a plurality of temperature sensors, wherein by means of the temperature sensors, the temperature of at least one part at least one the phase systems can be detected. It is provided that the temperature monitoring device is designed to determine the deviation of the detected temperatures from each other and to recognize when exceeding a threshold value by the deviation to an error of the temperature monitoring device. The temperature monitoring device can be assigned to a control unit of the inverter or integrated in this. The inverter can basically be developed according to the above statements. With such a designed inverter, the advantages mentioned above can be realized, in particular realize a more reliable temperature monitoring.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Es zeigt die einzigeThe invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the drawings, without any limitation of the invention. It shows the only one
Figur eine schematische Darstellung eines WechselrichtersFigure is a schematic representation of an inverter
Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Wechselrichters
Jedes der Phasensysteme
Der Wechselrichter
Überschreitet die Abweichung beziehungsweise wenigstens einer der Abweichungswerte den Schwellenwert, so kann darauf geschlossen werden, dass der jeweilige Temperatursensor
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