用於確定差值電流的故障電流分量的方法和裝置製造方法

2023-10-25 23:03:27 3

用於確定差值電流的故障電流分量的方法和裝置製造方法
【專利摘要】在確定差值電流（idiff(t)）的故障電流分量（IF）時，其中，所述差值電流在一逆變器（1）上被測量，為了確定所述差值電流（idiff(t)）的交流故障電流分量檢測施加在所述逆變器（1）的一交流輸出端上的交流電壓（uAC(t)）並且與被檢測的交流電壓（uAC(t)）相關地產生變換正負號的一周期性參考函數（y(t)）。所述差值電流（idiff(t)）與所述周期性參考函數（y(t)）相乘，並且所述差值電流（idiff(t)）和所述參考函數（y(t)）的乘積關於所述參考函數（y(t)）的整數個周期（T）被平均。在此，所述參考函數（y(t)）至少為了所述逆變器（1）的一運行狀態而以相對於被檢測的交流電壓（uAC(t)）的預先給定的相位錯開和/或以一頻率產生，該頻率是被檢測的交流電壓（uAC(t)）的頻率的整數多倍。
【專利說明】用於確定差值電流的故障電流分量的方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於確定差值電流的故障電流分量的方法以及一種用於執行這樣的方法的裝置，所述差值電流在一逆變器上被測量，其中，所述方法具有獨立權利要求1的前序部分的特徵，所述裝置具有並列的獨立權利要求14的前序部分的特徵。
[0002]所述逆變器尤其涉及將直流電源提供的直流電調整成交流電的逆變器。該直流電源尤其可以是一光電設備，該光電設備單獨地基於其空間上的擴展尺寸而具有巨大的對地漏電量(Abieitkapazitat)。相對地的該漏電量和電位位移在逆變器的運行中出現，由於它
們而產生對地的漏電流。所述漏電流在差值電流中發現，該差值電流一般被監控用於快速識別故障電流的出現。大的漏電流因此導致，在通過監控差值電流識別故障電流時減少敏感性。因此而感興趣的是:確定差值電流的實際故障電流分量。
【背景技術】
[0003]標準VDE0126和VDE0126_1_1要求，逆變器與突然出現的差值電流的有效值相關地通過其電網接口在預先給定的關斷時間之內由電網分開。如已經說到的那樣，該差值電流由阻性故障電流和附加的容性漏電流組成，它們矢量地疊加為所述差值電流。能夠這樣得到用於滿足所提到的標準的規範的試驗設置和試驗流程的設定，即，故障電流的階躍式提升必須也在存在大的漏電流的情況下單獨地導致逆變器從電網的分開。對此而需要的是:確定差值電流的故障電流分量。
[0004]在一逆變器上,所述差值電流通常以一總電流互感器(Summenstromwandler)來測量，該總電流互感器的電壓信號是對於所述逆變器的零線和相位之間的差值電流的量度。通過這樣的趨勢，即，無變壓器的逆變器伴隨光電設備的提高的功率和較大的尺寸設定來發展，相對地的電容進而出現的漏電流提高。通過使用確定的用於所述光電設備的材料，該趨勢進一步加強。此外，所述漏電量例如在作為直流電源的光電設備的情況下不是恆定的，而是尤其由於到光伏電池板(Photovoltaikpaneele)上的沉積(Niederschlag)而改變。為了足夠敏感地檢測故障電流中的階躍因此必須將漏電流分量連續地從所述差值電流分開。
[0005]為了將漏電流從總電流互感器的電壓信號分離而已知的是，所述總電流互感器測量的所有緩慢改變的電流被限定為漏電流並且通過評價軟體(Auswertungssoftware)來補償。故障電流的出現的階躍然後可以矢量地進行計算。但是在該方法中，漏電流中的階躍錯誤地被解釋為故障電流。
[0006]由W098/58432A1公知了用於交流電網中的絕緣和故障電流監控的方法和裝置。在所述方法和裝置的情況下檢測電網導線之間的通過矢量疊加而形成的差值電流。從所述差值電流來確定交流分量。作為第二電網參數檢測至少兩個電網導線之間的電網交流電壓或一根電網導線及一根電位均衡導線或一根中性導線之間的電網交流電壓。然後求出差值電流的交流分量的幅值與兩個所檢測的電網參數之間的相位角0的餘弦函數值之間的乘積來作為電網阻性故障電流的量度。該求出可以通過差值電流交流分量與一個乘法信號的乘法和接下來的構成算術平均值來執行，其中，所述乘法信號相應於在其有效值方面保持恆定的電網交流電壓。在該已知方法寬展到一多相交流電網上時，所提到的多個步驟應該對於三根電網導線中的每個分開地執行，其方式是:檢測所有三個電網導線的差值電流的交流分量；此外，檢測每根電網導線以及一根中性導線或一根電位均衡導線之間的三個電網交流電壓；求出差值電流交流分量的幅值以及所述三個相位角0的餘弦函數值之間的相應的三個乘積。公開的方法能夠原理上地應用到一單相逆變器上，但是已證明的是:在一多相逆變器上所測量的差值電流的交流故障電流分量不能以該方式適用地確定。也在一單相逆變器的情況下出現這樣的運行狀態，其中，被測量的差值電流的交流故障電流分量以該公知的方法不能被適用地確定。

【發明內容】

[0007]本發明基於這樣的任務，S卩，指出一種用於確定差值電流的故障電流分量的方法以及一種用於執行這樣的方法的裝置，該差值電流在一逆變器上測量，利用所述方法和裝置至少適用地確定了所述差值電流的交流故障電流分量和優選地還有全部故障電流分量。
[0008]本發明的任務通過具有獨立權利要求1的特徵的方法以及通過具有並列獨立權利要求14的特徵的裝置解決。新的方法的優選實施方式在從屬權利要求2至13中限定。從屬權利要求15至25涉及新的裝置的優選實施方式。權利要求26指向到具有根據前述裝置權利要求之一所述的裝置的逆變器。
[0009]在用於確定差值電流的故障電流分量的根據本發明的方法中，其中，所述差值電流在一逆變器上被測量，為了確定所述差值電流的交流故障電流分量:(i)檢測施加在所述逆變器的一交流輸出端上的交流電壓；(ii)與被檢測的交流電壓相關地產生變換(wechselnden)正負號的一周期性參考函數；(iii)將所述差值電流與所述參考函數相乘；(iv)所述差值電流和所述參考函數的乘積關於所述參考函數的整數個周期被平均。在此，所述參考函數至少為了所述逆變器的一運行狀態、以相對於被檢測的交流電壓的預先給定的相位錯開和/或以一頻率產生，該頻率是被檢測的交流電壓UAe(t))的頻率的整數多倍。也就是說至少為了所述逆變器的所述一運行狀態，所述參考函數在其相位和/或在其頻率上被限定地與被檢測的交流電壓偏離。
[0010]本發明基於這樣的認識:對於在一逆變器上測量的差值電流的故障電流分量的確定而言不足夠的是，假設在所述逆變器直流側上的、隨著在一個或多個輸出端上檢測的交流電壓的頻率和相位的電位波動。這至少適用於幾乎所有的逆變器的確定的運行狀態和適用於多相逆變器的所有運行狀態。為了準確預料在所述逆變器直流側上的重要的電位波動，甚至在根據本發明的方法中基於在逆變器的一輸出端上檢測的交流電壓來產生一參考函數。該參考函數但是至少為了所述逆變器的確定的運行狀態具有一預先給定的相位錯開和尤其為了多相逆變器的多個運行狀態而具有一頻率，該頻率是在交流輸出端上的各個交流電壓的不等於I的小的整數多倍。
[0011]在其中使用了預先給定的相位錯開的運行狀態典型地是這些，其中，半導體開關不以逆變器的逆變橋(Wechselrichterbriicke)的反向並聯二級管來操控,所述逆變橋將逆變器的直流側因此僅被動地(passiv)通過反向並聯二極體與所述逆變器的所有輸出端連接，在這些輸出端上施加有交流電壓。在此情況下，相對於一個或多個交流電壓出現在所述逆變器直流側上的產生的電位波動的典型的相位錯開，所述交流電壓施加在逆變器的一個或多個輸出端上。所述相位錯開由所述逆變器的所述運行狀態預先給定並且可以根據理論方式來求得。該相位錯開也可以這樣地確定，使得通過在一確定的無故障的逆變器上執行根據本發明的方法時所述參考函數相對於被檢測的交流電壓的相位錯開的變化來最小化交流故障電流分量。因此求得的相位錯開然後可以將來固定地預先給定用於所述運行狀態。
[0012]在該已經說到的運行狀態中，其中，半導體開關不以逆變器的逆變橋的反向並聯二級管來操控，也可以在單相逆變器的情況下，將在逆變器直流側上的主導電位波動在其頻率上相對於在一輸出端上被檢測的交流電壓的頻率例如提高到雙倍。此外，在很多多相逆變器的正常運行中已證明的是:在它們的直流側上出現電位波動，所述這些電位波動不具有在所述逆變器的交流輸出端上的各個交流電壓的頻率，而是具有這樣的頻率，所述頻率相對於在交流輸出端上的各個交流電壓的頻率處在比I更大的整數比例中。尤其在三相逆變器的情況下，在所述直流側上規律地出現在交流輸出端上的各個交流電壓的三倍頻率的電位波動，這些電位波動例如在絕緣故障的情況下引起對地的阻性電流,這些阻性電流在被測量的差值電流中發現。然後相應地，重要的交流故障電流分量的頻率為在所述交流輸出端上的各個交流電壓的頻率的三倍。所述參考函數的由此在一具體的應用情況下待估計的頻率可以以理論方式由交流輸出端上的交流電壓的特性或通過規律地存在的差值電流的評價來求得。在單相逆變器中，在其直流側上的重要電位波動的頻率除了在其交流輸出端上的交流電壓的頻率的單倍之外也可以在確定的運行狀態下為該頻率的雙倍。在兩相逆變器中，尤其在一聯接到根據美國標準的分相電網(Split-Phase-Netz)上的兩相逆變器中，在其直流側上的重要電位波動的頻率除了在其交流輸出端上的交流電壓的頻率的單倍之外也可以已經在正常運行中為該頻率的雙倍。因此經常示出在所述直流側上的這樣的電位波動，其頻率在n相逆變器的情況下是在其交流輸出端上的交流電壓的頻率的n倍。有時，在n相逆變器的所述直流側上的這樣的電位波動是重要的，其頻率是在其交流輸出端上的交流電壓的頻率的2n倍和/或3n倍。
[0013]在正常運行中，其中，半導體開關以逆變器的逆變橋的反向並聯二級管來操控，以便例如通過脈寬調製正弦形地成形由逆變器給出的交流電，那麼在逆變器直流側上的電位波動典型地與逆變器的輸出端上的交流電壓的整體同相，從而使得在該運行狀態下，所述參考函數在根據本發明的方法中這樣地產生，使得參考函數的交零與被檢測的交流電壓的交零重合。在此，當所述參考函數具有比交流電壓更高的頻率時，該參考函數還具有附加的交零，這些交零然後典型地與逆變器的另外的輸出端上的另外的交流電壓的交零重合。
[0014]通過將差值電流與一參考函數相乘，該參考函數與預料的電位波動同相波動，並且接下來關於該參考函數的一個周期或整數個周期被平均，將由預料的電位波動所引起的交流故障電流分量由所述參考函數中選出並且尤其地由差值電流的每個直流電流分量和容性漏電流分開。通過相同的電位波動所引起的容性漏電流具有相對於所述電位波動的90°或/2的相位錯開，從而使得其與所述參考函數的乘積在時間上的平均中是O。所述差值電流的所有直流分量和參考函數的乘積也通過其正負號變換是O。
[0015]在根據本發明的方法中，為了確定所述差值電流的一另外的交流故障電流分量而可以將所述差值電流與變換正負號的至少一個另外的周期性參考函數相乘，該至少一個另外的周期性參考函數具有這樣的頻率，其頻率相對於所述參考函數的頻率處在一整數比例中，其中，所述另外的參考函數的交零與所述參考函數的交零重合，並且所述差值電流和所述另外的參考函數的乘積關於所述另外的參考函數的整數個周期被平均。當所述其它的參考函數的頻率2倍大於所述參考函數的頻率時，該另外的交流故障電流分量考慮差值電流的全部交流故障電流分量的經常主要的第一高次諧波(Oberwelle)。因此，在所述逆變器的輸入端側上尤其出現具有關於所述逆變器交流輸出端上交流電壓整體的電位波動的雙倍頻率的電位波動。由此所引起的容性交流電通過在應用經頻率加倍的參考函數的情況下所確定的另外的交流故障電流分量來塑造。原理上，所述另外的參考函數的頻率也可以低於所述參考函數的頻率，例如當所述參考函數本身已經塑造了具有關於逆變器交流輸出端上交流電壓整體的電位波動的多倍頻率的電位波動時。
[0016]為了由各個交流故障電流分量確定差值電流的全部交流故障電流分量，使不同頻率的所述各個交流故障電流分量幾何疊加。
[0017]替換於實際上確定不同的波分量也可以在給定邊緣條件(逆變器類型、PV線路等)的情況下預計這些波分量的相對幅值，其方式是，將利用對於主導波的參考函數求得的交流故障電流分量與一縮放係數(Skalierungsfaktor)相乘，以便求得對於全部交流故障電流分量的近似值。如果存在兩個波、例如基波和高次諧波的交流故障電流分量的至少一次測量，那麼該收縮係數可以由它們的相對幅值來驗證和必要時修改。
[0018]優選地，所述參考函數相應於在逆變器直流側上的電位波動的典型時間進程在所述逆變器的交流輸出端上的正弦形交流電壓的情況下是一正弦函數。所述正弦函數的交零優選地隨著被檢測的交流電壓的交零被觸發。在此，每次交零隨著或不隨著限定的相位錯開而觸發所述正弦函數的交零。為此，在根據本發明的方法中，至少檢測在交流電壓情況下的所述交零的時間點，所述交流電壓施加在所述逆變器的一輸出端上。即使所述正弦函數的這些交零僅以逆變器的多個輸出端上的多個交流電壓中的一個交流電壓的那些交零來觸發，它們相對於所有規則地相位錯開的交流電壓的交零處在一經限定的相位關係中。
[0019]當所述參考函數具有#的峰值時，差值電流和參考函數的乘積的平均值就是所述差值電流的由逆變器直流側上的具有所述參考函數的頻率的電位波動所引起的交流故障電流分量的有效值。
[0020]用於確定差值電流的每個交流故障電流分量的平均值形成在根據本發明的方法中優選地關於在逆變器交流輸出端上被檢測的交流電壓的整數個周期來進行。由此，所述平均值覆蓋逆變器交流輸出端上的多個交流電壓之間的每個不對稱或不受它們影響。上面結合不同的交流故障電流分量所說到的幾何疊加也是需要的，以便確定差值電流的全部故障電流分量，其除了全部交流故障電流分量之外包括直流故障電流分量。所述差值電流的直流故障電流分量本身也可以通過所述差值電流的簡單的時間平均來求得。
[0021]在所述新的方法中，所述逆變器的所有交流輸出端，包括一可能的零線可以由聯接到逆變器上的交流負載或所聯接的交流電網分開和/或所述逆變器可以被關斷，如果差值電流的交流故障電流分量或直流故障電流分量或全部故障電流分量超過對於一最小時間的電流極限值的話。在此，所述電流極限值和所屬的最小時間可以相應於開頭所提到的標準。
[0022]所述差值電流可以在根據本發明的方法中在所述逆變器上在所述逆變器的所有交流輸出端之間測量。原理上，但是差值電流在逆變器的輸入端線路上的測量也是可行的。但是，為了將所述參考函數就器相位方面與交流電壓的交零協調，在根據本發明的方法中，交流電壓中的至少一個交流電壓必須在所述逆變器的一交流輸出端上進行檢測。
[0023]用於執行根據本發明的方法的根據本發明的裝置包括:(i) 一總電流互感器，用於測量在一逆變器上的差值電流；(ii) 一用於檢測施加在所述逆變器的一交流輸出端上的交流電壓的裝置；(iii) 一信號發生器，用於與被檢測的交流電壓相關地產生變換正負號的周期性參考函數；(iv) —乘法節點(Multiplikationsknoten),用於所述差值電流與所述參考函數的相乘；(iv) —平均值形成器，用於形成所述乘法節點的乘積關於所述參考函數的整數個周期的平均值。在此，所述信號發生器這樣地構造，使得所述信號發生器至少為了所述逆變器的一運行狀態、以相對於被檢測的交流電壓的一預先給定的相位錯開和/或以如下頻率產生所述參考函數，所述頻率是被檢測的交流電壓的頻率的整數多倍。
[0024]具體地，所述信號發生器可以是一正弦發生器並且以在所述逆變器的交流輸出端上被檢測的交流電壓的交零被觸發。
[0025]所述裝置此外可以具有用於差值電流和被檢測的交流電壓的模擬/數字變換器(A/D-Wandler)。於是，所述裝置的另外組成部分數字式構造，包括信號發生器。
[0026]為了也考慮到逆變器直流側上的電位波動的至少一個另外的波，所述裝置可以具有另一乘法節點和另一平均值形成器，以便將所述差值電流例如與相對於所述參考函數經頻率加倍的一另外的參考函數相乘並且以便關於所述另外的參考函數的整數個周期形成所述另外的乘法節點的乘積的平均值。原理上可以在該新的裝置中如在新的方法中那樣還考慮另外的、頻率較高的或頻率較低的波。為此，然後可以相應地將所述差值電流與另外的參考函數相乘。
[0027]各個乘法節點的平均乘積在該新的裝置中在一加法器中幾何疊加。這樣的幾何加法器也可以設置用於所述差值電流的由一平均值形成器所形成的時間上的平均值的附加置加。
[0028]平均值形成器中的每個例如可以構造為具有合適地經調準的(eingestimmten)積分時間的積分器，但是也可以構造為具有足夠低地被協調的截止頻率的低通濾波器。在所述平均值形成器的數字式構造的情況下，所述平均值形成器也可以實際上地構造關於對應乘積的單個值數目的平均值，這些數目相應於參考信號的周期的預先給定的數目。
[0029]根據本發明的逆變器具有一控制裝置和一根據本發明的、用於確定在所述逆變器上測量的差值電流的故障電流分量的裝置，在該逆變器的情況下，所述控制裝置至少將逆變器的在所述逆變器的正常無故障運行中施加一交流電壓的所有交流輸出端與交流負載或交流電網分開和/或關斷所述逆變器，如果一乘法節點的平均乘積或平均差值電流或一幾何加法器的一輸出端信號超過對於一最小時間的極限值的話。存在的零線同樣可以被分開。由開頭所提到的標準所預先給定的、對於300/150/40ms的時間段不允許超過的30/60/150mA的極限值能夠根據本發明容易地監控，這是因為40ms的最小時間在50Hz交流電的情況下還包括所述交流電的兩個周期並且相應地在關於所述交流電的一個周期的平均值形成時非常及時地(沒有考慮在20ms之內的信號運行時間)完全檢測一出現的故障電流。
[0030]本發明的有利的改進方案由專利權利要求、說明書和附圖獲得。特徵和多個特徵的組合的在說明書介紹中提到的優點僅是示例性的並且可以替換地或累積地起作用，而不必強制性地由根據本發明的實施方式來獲得優點。其它特徵可以從附圖，尤其從所示出的布置和作用連接取得。本發明的不同實施方式的特徵和不同專利權利要求的特徵的組合同樣地可以與專利權利要求的所選擇的引用不同並且由此來出發。這也涉及這樣的特徵，這些特徵在多個單獨的附圖中示出或在它們的描述中提到。這些特徵也可以與不同的專利權利要求的特徵組合。同樣可以在專利權利要求中為了本發明的其它實施方式去除所列出的特徵。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]本發明下面根據參考附圖的實施例詳細闡釋並描述。
[0032]圖1示出了具有用於執行根據本發明的方法的根據本發明的裝置的逆變器；
[0033]圖2示出了用於執行根據本發明的方法的方塊圖；
[0034]圖3示出了在根據圖1的逆變器的交流輸出端上的交流電壓、在所述逆變器上測量的差值電壓和在根據本發明的方法中使用的參考函數的時間進程。
【具體實施方式】
[0035]圖1中示出了一逆變器1，所述逆變器入口側地聯接到作為直流電源3的光電設備2上。出口側地，所述逆變器聯接到三相交流電網4上。該逆變器為此具有多個交流輸出端5至8。在此，所述交流輸出端5至7設置用於外導線LI至L3並且所述交流輸出端8設置用於所述三相交流電網4的零線N。相應地，所述交流電網4的三個相位錯開的交流電壓uAC(t)施加在所述交流輸出端5至7上。總電流互感器9設置用於檢測所述逆變器I的所有交流輸出端5至8之間的差值電流idiff⑴。測量裝置10檢測相對於交流接口 8上的零電位的三個交流電壓uAC(t)在輸出端線路7上的一個交流電壓。所述差值電流idiff(t)和所述交流電壓uAe(t)在一 模擬/數字變換器11中被數位化並且然後輸入給一評價裝置12，該評價裝置由這裡輸入的值確定故障電流IF。該故障電流在判斷裝置13中與極限值比較，並且為了極限值中之一對於配置給對應的極限值的時間段被超過的情況操縱一分開開關14，以便所有相地將逆變器I與所述交流電網4分開。由總電流互感器9、測量裝置10、模擬/數字變換器11、評價裝置12和判定裝置13所形成的裝置9至13因此測量所述逆變器I上的差值電流idiff⑴，由此確定故障電流If和在超過對於故障電流的極限值的情況下從電網分開所述逆變器I並且能夠額外地將其關斷。
[0036]根據圖2的方塊圖示出了多個在所述評價裝置12內執行的步驟，以便由所測量的差值電流idiff(t)確定所述故障電流IF。由所述差值電流idiff(t) —次性地求得直流故障電流分量7^，其方式是，在一平均值形成器19中形成所述差值電流idiff(t)的平均值，這通過關於一時間段的積分並且接下來除以所述時間段來表明。附加地，所述故障電流idiff(t)在一乘法節點15中與一具有變換正負號的周期性參考函數y(t)相乘，該周期性參考函數由一信號發生器16來產生,給該信號發生器輸入交流電壓UAC; (t)。該信號發生器16產生作為正弦函數的參考函數y(t),其頻率在圖1中所示出的配置中例如相應於交流電壓Uac(t)的三倍頻率，其中，所述交流電壓uAe(t)的每個交零觸發所述參考函數y(t)的交零。根據逆變器的運行狀態的不同，所述參考函數y(t)的交零附加地以一預先給定的、例如一事先求得的相位錯開被延遲。因為所述根據圖1的逆變器I的所述三個交流電壓彼此具有相同的相位錯開，所以這意味著，所述參考函數y(t)在所述逆變器I的交流輸出端5至7上的交流電壓中的每個交流電壓的每次交零時同樣具有交零。所述參考函數y(t)塑形了在根據圖1的逆變器I直流輸入側上的電位波動的基波，並且通過該參考函數的與差值電流idiff(t)在所述乘法節點15中的乘法和在平均值形成器17中的接下來的平均值形成來確
定差值電流idiff(t)的阻性交流故障電流分量L，該阻性交流故障電流分量與這些電位波
動同相。接下來，直流故障電流分量7和交流故障電流分量在一幾何加法器18中平方地相加，以便獲得故障電流分量IF。
[0037]測量到的差值電流idiff(t)可以包括所有高次諧波分量(Oberwellenanteile)通過下面的總和，由傅立葉級數來描述:
[0038]
【權利要求】
1.用於確定差值電流(idiff(t))的故障電流分量(If)的方法，所述差值電流在一逆變器(I)上被測量，其中，為了確定所述差值電流(idiff(t))的交流故障電流分量(/& ) -檢測施加在所述逆變器(I)的一交流輸出端上的交流電壓UAC(t)); -與被檢測的交流電壓UAe(t))相關地產生變換正負號的一周期性參考函數(y(t))； -將所述差值電流(idiff(t))與所述參考函數(y(t))相乘； -所述差值電流(idiff (t))和所述參考函數(y (t))的乘積關於所述參考函數(y (t))的整數個周期(T)被平均， 其特徵在於，所述參考函數(y(t))至少為了所述逆變器(I)的一運行狀態、以相對於被檢測的交流電壓(uAe(t))的預先給定的相位錯開和/或以一頻率產生，該頻率是被檢測的交流電壓(uAC(t))的頻率的整數多倍。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在所述逆變器(I)的一運行狀態中，半導體開關不以所述逆變器(I)的逆變橋的反向並聯二級管來操控，所述參考函數(y (t))至少為了該運行狀態、以相對於所述交流電壓(uAC(t))的預先給定的相位錯開來產生。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述逆變器(I)具有n個交流輸出端，在這些交流輸出端上施加相同頻率的n個交流電壓(uAC(t))，其中，n大於1，並且，所述參考函數(y(t))以如下頻率來產生，該頻率是被檢測的交流電壓(uAe(t))的頻率的至少n倍。
4.根據前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，在所述逆變器(I)的一運行狀態中，半導體開關不以所述逆變器(I)的逆變橋的反向並聯二級管來操控，所述參考函數(y(t))至少為了該運行狀態這樣地產生`，使得所述參考函數(y(t))的交零與被檢測的交流電壓(uAC (t))的交零重合。
5.根據前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，為了確定所述差值電流(idiff(t))的一另外的交流故障電流分量 -產生變換正負號的一另外的周期性參考函數，所述另外的周期性參考函數的頻率相對於所述參考函數(y(t))的頻率處在一整數比例中，其中，所述另外的參考函數(y(t))的交零與所述參考函數的交零重合， -將所述差值電流(idiff (t))與所述另外的參考函數相乘，以及 -所述差值電流(idiff(t))和所述另外的參考函數的乘積關於所述另外的參考函數的整數個周期被平均。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，使所述交流故障電流分量(/f|t)和所述另外的交流故障電流分量幾何疊加，以便確定所述差值電流(idiff(t))的全部交流故障電流分量。
7.根據前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，所述參考函數(y(t))是一正弦函數，所述正弦函數的交零以被檢測的交流電壓(uAe(t))的交零被觸發。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述參考函數(y(t))具有#的峰值。
9.根據前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，所述差值電流(idiff(t))和每個參考函數(y(t))的乘積關於所述交流電壓(uAe(t))的整數個周期(T)被平均。
10.根據前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，為了確定所述差值電流Cidiff (t))的直流故障電流分量(Ifdc )時間上地平均所述差值電流(idiff (t))。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，使所述直流故障電流分量(I)陽每個交流故障電流分量(I,)幾何疊加，以便確定所述差值電流(idiff (t))的全部故障電流分量(IF)。
12.根據前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，在所述逆變器(I)的所有交流輸出端(5至8)上施加交流電壓(uAC⑴)，當交流故障電流分量(Ifac )或直流故障電流分量(Ifdc )或全部故障電流分量(If)超過對於一最小時間的電流極限值時，使這些交流輸出端由交流負載或交流電網(4)分開和/或使所述逆變器(I)關斷。
13.根據前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，所述差值電流(idiff(t))在所述逆變器(I)的所有交流輸出端(5至8)上被測量。
14.用於執行根據前述權利要求之一所述的方法的裝置(9-13)，具有: -一總電流互感器(9 )，用於測量在一逆變器(I)上的差值電流(idiff (t))； -一測量裝置(10)，用於檢測施加在所述逆變器(I)的一交流輸出端上的交流電壓(uAC(t))； -一信號發生器(16),用於與被檢測的交流電壓(uAe(t))相關地產生變換正負號的一周期性參考函數(y(t))； -一乘法節點(15)，用於將所述差值電流(idiff (t))與所述參考函數(y(t))相乘； -一平均值形成器(17)，用於形成所述乘法節點(15)的乘積關於所述參考函數(y(t))的整數個周期(T)的平均值， 其特徵在於，所述信號發生器(16)至少為了所述逆變器(I)的一運行狀態、以相對於被檢測的交流電壓(uA。(t))的預先給定的相位錯開和/或以如下頻率產生所述參考函數(y(t))，該頻率是被檢測的交流電壓(uAe(t))的頻率的整數多倍。
15.根據權利要求14所述的裝置(9-13)，其特徵在於，所述信號發生器(16)以相對於交流電壓(uAe(t))的預先給定的相位錯開、至少為了所述逆變器(I)的一如下運行狀態產生所述參考函數(y(t))，在該運行狀態中，所述逆變器的一控制裝置不以所述逆變器(I)的逆變橋的反向並聯二級管操控半導體開關。
16.根據權利要求14或15所述的裝置(9-13)，其特徵在於，所述逆變器(I)具有n個交流輸出端，在這些交流輸出端上施加相同頻率的n個交流電壓(uAC(t))，其中，n大於1，並且，所述信號發生器(16)以如下頻率產生所述參考函數(y(t))，該頻率是被檢測的交流電壓(uAC(t))的頻率的至少n倍。
17.根據權利要求14至16之一所述的裝置，其特徵在於，在所述逆變器(I)的一運行狀態中，所述逆變器的一控制裝置以所述逆變器(I)的逆變橋的反向並聯二級管來操控半導體開關，所述信號發生器(16)至少為了該運行狀態這樣地產生所述參考函數(y (t))，使得所述參考函數(y(t))的交零與被檢測的交流電壓(uAe(t))的交零重合。
18.根據權利要求14至17之一所述的裝置(9-13)，其特徵在於 -一另外的信號發生器(16)，用於產生一另外的參考函數(y(t))，所述另外的參考函數的頻率相對於所述參考函數(y(t))的頻率處在一整數比例中，其中，所述另外的參考函數(y(t))的交零與所述參考函數的交零重合，-一另外的乘法節點，用於將所述差值電流(idiff(t))與所述另外的參考函數相乘；以及 -一另外的平均值形成器，用於形成所述另外的乘法節點的乘積關於所述另外的參考函數的整數個周期的平均值。
19.根據權利要求18所述的裝置(9-13)，其特徵在於，一幾何加法器設置用於所述乘法節點(15)的平均乘積和所述另外的乘法節點的平均乘積。
20.根據權利要求14至19之一所述的裝置(9-13)，其特徵在於，所述信號發生器(16)是一正弦發生器並且以被檢測的交流電壓(uAC(t))的交零來觸發。
21.根據權利要求14至20之一所述的裝置(9-13)，其特徵在於，一模擬/數字變換器(11)設置用於所述差值電流(idiff (t))和被檢測的交流電壓(uAC (t))。
22.根據權利要求14至21之一所述的裝置(9-13)，其特徵在於，一平均值形成器(19)設置用於所述差值電流(idiff (t))。
23. 根據權利要求14至22之一所述的裝置(9-13)，其特徵在於，每個平均值形成器(17、19)具有一積分器或低通濾波器。
24.根據權利要求22或23所述的裝置(9-13)，其特徵在於，一幾何加法器(18)設置用於平均差值電流)和用於所有乘法節點(15)的平均乘積的幾何總和。
25.根據權利要求14至24之一所述的裝置(9-13)，其特徵在於，所述總電流互感器(9 )測量所述逆變器(I)的所有交流輸出端(5-8 )之間的差值電流(idiff (t))。
26.逆變器(1)，具有一控制裝置和一根據權利要求14至25之一所述的裝置(9-13)，其特徵在於，當一乘法節點(15)的平均乘積或平均差值電流(idiff(t))或一幾何加法器(18)的一輸出端信號超過對於一最小時間的極限值時，所述控制裝置將所述逆變器(I)的施加有交流電壓(uAC(t))的所有交流輸出端(5至8)與交流負載或交流電網(4)分開和/或關斷所述逆變器(I)。
【文檔編號】G01R31/40GK103492894SQ201280018635
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年4月12日 優先權日:2011年4月15日
【發明者】A·努斯, C·博德, W·格羅特 申請人:艾思瑪太陽能技術股份公司