电子保护电路制造技术

本发明专利技术涉及一种用于中间电路的制动电阻器的电子保护电路，制动晶体管与制动电阻器串联并能够通过触发信号切换状态，触发信号取决于施加至中间电路的电压，保护电路具有：测量装置，用于测量施加至制动晶体管并发出测量信号；第一比较器装置，用于将测量信号与预定参考值比较并发出比较信号；第二比较器装置，用于将比较信号与触发信号比较并在比较信号与触发信号存在差异的情况下发出控制信号；以及一旦检测到控制信号就中断流入中间电路的电流的关断装置，关断装置包括整流器和预充电电路。根据本发明专利技术的保护电路使流入中间电路的电流在制动晶体管出现故障时立即中断。从而有效地抵消了对制动电阻器的损坏，同时实现了对人员和财产的有效保护。

【技术实现步骤摘要】
电子保护电路
本专利技术涉及一种用于中间电路制动电阻器的电子保护电路，该制动电阻器与制动晶体管串联，其中制动晶体管可根据通过触发信号切换状态，触发信号取决于施加至中间电路的电压。本专利技术进一步涉及一种用于操作电机的变频器，该变频器具有通过中间电路彼此互联的整流器和逆变器，其中中间电路包括制动电阻器和与制动电阻器串联的制动晶体管。
技术介绍
通常的转换器以及特别是变频器本身已经从现有技术中已知，故而本文中不再单独进行说明。因此，仅参考欧洲专利文献EP2680421B1作为示例，该文献涉及一种具有中间电路电容器的变频器和用于给变频器预充电的方法。变频器通常包括通过中间电路彼此互联的整流器和逆变器。根据先前已知的设计，中间电路包括两个串联的中间电路电容器单元。在该设计中，每个中间电路电容器单元可设置有多个串联和/或并联连接的中间电路电容器。从现有技术进一步已知的是装配有制动晶体管(也称为制动斩波器)的变频器，以防止连接至变频器的电机(尤其是马达)在制动操作期间可发生的在中间电路中的不允许的高电压。在连接至变频器的电机的制动操作期间，能量反馈至变频器的中间电路中，导致施加至中间电路的电压增加。如果此时中间电路电压超过变频器特定值，则存在损坏变频器的风险，包括损坏该设备所产生的对在损坏的设备的附近的财产和/或人身的损害。为了避免上述问题，已知将所谓的制动晶体管使用为与制动电阻器串联。一旦达到中间电路电压的预定值，与中间电路并联的这样的制动晶体管导通，使得电流流过制动电阻器和制动晶体管。制动电阻器将中间电路中储存的部分能量转换为热量，导致施加至中间电路的电压降低，因此避免了不期望发生的过载情况。一旦连接至变频器的电机的制动操作结束，施加至中间电路的电压将降低至低于预定的参考值。结果，制动晶体管将被阻断，导致制动电阻器断电。根据欧洲专利文献EP2736159A1，从现有技术进一步已知一种转换器系统和具有这样的转换器系统的风能或水能设备。其中，转换器系统包括整流器和至少两个逆变器，其中整流器由交流电源供应能量。为了向两个逆变器供应能量，整流器通过共同的直流电路连接至每个逆变器，并且每个逆变器都可连接至电力消费者，以向各自的消费者供电。在直流(DC)电路和其中一个逆变器之间的至少一个连接中，布置有去耦装置，其中去耦装置防止来自逆变器的电能在直流(DC)电路中传输。从德国专利文献DE102016005986A1进一步得知一种转换器，该转换器包括AC/DC转换器和DC/AC转换器。AC/DC转换器包括直流电压侧的连接件，并联于该连接件布置有包括制动电阻器和可控制开关的串联连接电路。转换器进一步包括电压感测单元和触发单元。触发单元又包括比较器单元，比较器单元监测由触发单元生成的触发信号，以防止不可接受的偏差。尽管装配有制动电阻器和与制动电阻器串联的制动晶体管的变频器已经在日常实践使用中证明有效，仍存在改进的需要，因为由于老化、过载、和/或其他故障的原因，制动晶体管可能是有缺陷的，导致制动晶体管短路。在这种短路情况下，与中间电路并联的制动电阻器将永久关断，导致一直有电流流过制动电阻器。然而，制动电阻器并不是设计为用于这样的永久性负载，因此会损坏。由于电阻器的这种损坏，可能会形成火焰和火花，可能导致人员和财产的损害。必须要避免这种损害。因此，本专利技术的目的在于提出一种保护电路，该保护电路在这方面提供对人员和财产的改进的保护。
技术实现思路
为解决该目的，本专利技术提出一种用于中间电路制动电阻器的电子保护电路，该制动电阻器与制动晶体管串联，其中制动晶体管通过触发信号可切换状态，触发信号依赖于施加至中间电路的电压，该电子保护电路具有：测量装置，测量装置用于测量施加至制动电阻器的集电极-发射极电压并且发出相应的测量信号；第一比较器装置，该第一比较器装置将测量信号与预定参考值比较并且发出相应的比较信号；第二比较器装置，该第二比较器装置将比较信号与用于制动电阻器的触发信号比较并且在出现差异的情况下发出控制信号；以及关断装置，该关断装置一旦检测到由比较器装置发出的控制信号，将中断流入中间电路的电流，其中关断装置包括整流器和用于中间电路的预充电电路。根据本专利技术的保护电路使流入中间电路的电流在制动晶体管出现故障的情况下立即中断。从而有效地抵消了对制动电阻器的损坏，同时实现了对人员和财产的有效保护。电子保护电路包括测量装置。通过该测量装置，可以感测到施加至制动晶体管的集电极-发射极电压。集电极-发射极电压表示制动晶体管的集电极和发射极之间的电压降。只要晶体管被完全阻断，整个工作电压就会在集电极-发射极通路上降低。另一方面，如果制动晶体管完全导通，则仅有一小部分工作电压在集电极-发射极通路上降低。因此，通过测量施加至制动晶体管的集电极-发射极电压，可以确定晶体管是否被阻断，从而确定与制动晶体管串联连接的制动电阻器是否断电，或者可以确定相应的电压是否施加至晶体管，从而确定制动电阻器是否断电。为此，电子保护电路包括第一比较器装置，第一比较器装置将测量装置的测量信号和预定参考值进行比较。在这种情况下，参考值设计为使得利用阻断的制动晶体管，所施加的集电极-发射极电压将高于参考值。另一方面，如果发射极接通，即导通，则施加至制动晶体管的集电极-发射极电压将低于预定参考值。因此，测量装置和第一比较器电路相结合，能够确定制动晶体管的实际状态，即制动晶体管是阻断的还是导通的)。以这种方式确定的制动晶体管的状态可以被指定为其实际状态。制动晶体管由触发信号触发。该信号是根据施加至中间电路的电压来进行切换的。如果连接至变频器的电机进行制动操作，则施加至中间电路的电压将升高。如果超出特定的参考值，则制动晶体管将通过触发信号触发，以保护中间电路。根据本专利技术的电子保护电路包括第二比较器装置。该第二比较器装置的作用是将第一比较器装置的比较信号和用于制动晶体管的触发信号进行比较。在该过程中，触发信号指示出制动晶体管所需的状态，即制动晶体管是否应根据施加至中间电路的电压切换至阻断状态或导通状态。如果由第二比较器装置进行的信号比较的结果表明，比较信号和触发信号相匹配，这意味着感测到的制动晶体管的实际状态和所需的制动晶体管的状态彼此相对应。然而，如果该比较结果表明比较信号和触发信号之间存在差异，这意味着制动晶体管具有例如短路之类的缺陷。在这种情况下，比较器单元将发出相应的控制信号。根据本专利技术的保护电路进一步包括开关装置。该关断装置与第二比较器装置通信连接并用于在检测到第二比较器装置的相应控制信号时立即断开流入中间电路的电流。这是为了避免变频器在有缺陷的制动晶体管的情况下继续操作，因此，确保了制动电阻器、同时还有变频器免受进一步的损坏。这也确保了对人员和财产的有效保护。总之，本专利技术创造了一种保护电路，该保护电路易于实现并且能够以一种有效的方式保护人员和财产，因为在制动晶体管存在缺陷的情况下，该保护电路能够立即中断流入中间电路的电流，从而防止了对制动电阻器的损坏。该电路提供了两个比较器装置。通过第一比较器装置，可以确定制动晶体管的实际状态。通常，取决于连接至变频器的电机的制动操作发生与否，制动晶体管可以是阻断的或导通的。将感测到的实际状态与制动晶体管所需的状态进行比较。如果制动晶体管所需的状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于中间电路(4)的制动电阻器(12)的电子保护电路，所述制动电阻器(12)与制动晶体管(13)串联连接，其中所述制动晶体管(13)能够通过触发信号(27)切换状态，所述触发信号(27)取决于施加至所述中间电路(4)的电压，所述电子保护电路具有：测量装置，所述测量装置用于测量施加至所述制动晶体管(13)的集电极‑发射极电压并发出相应的测量信号(23)；第一比较器装置(24)，所述第一比较器装置(24)用于将所述测量信号(23)与预定参考值(25)比较并发出相应的比较信号(26)；第二比较器装置(33)，所述第二比较器装置(33)用于将所述比较信号(26)与用于所述制动晶体管(13)的触发信号(27)比较，并且在所述比较信号(26)与所述触发信号(27)有差异的情况下发出控制信号(28)；以及关断装置(14)，所述关断装置(14)配置为：一旦检测到由所述第二比较器装置(33)发出的所述控制信号(28)，所述关断装置(14)将中断流入所述中间电路(4)的电流，其中所述关断装置(14)包括用于所述中间电路(4)的预充电电路(19)和整流器(2)。

【技术特征摘要】
2017.11.28 EP EP17203986.91.一种用于中间电路(4)的制动电阻器(12)的电子保护电路，所述制动电阻器(12)与制动晶体管(13)串联连接，其中所述制动晶体管(13)能够通过触发信号(27)切换状态，所述触发信号(27)取决于施加至所述中间电路(4)的电压，所述电子保护电路具有：测量装置，所述测量装置用于测量施加至所述制动晶体管(13)的集电极-发射极电压并发出相应的测量信号(23)；第一比较器装置(24)，所述第一比较器装置(24)用于将所述测量信号(23)与预定参考值(25)比较并发出相应的比较信号(26)；第二比较器装置(33)，所述第二比较器装置(33)用于将所述比较信号(26)与用于所述制动晶体管(13)的触发信号(27)比较，并且在所述比较信号(26)与所述触发信号(27)有差异的情况下发出控制信号(28)；以及关断装置(14)，所述关断装置(14)配置为：一旦检测到由所述第二比较器装置(33)发出的所述控制信号(28)，所述关断装置(14)将中断流入所述中间电路(4)的电流，其中所述关断装置(14)包括用于所述中间电路(4)的预充电电路(19)和整流器(2)。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一比较器装置(24)包括光耦合器。3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述整流器(2)包括多个作为整流器半导体的晶闸管(30、31、32)。4.根据权利要求1、2或3中任一项所述的电路，其特征在于，所述预充电电路(19)与其相(L1、L2、L3)连接并与所述多个晶闸管(30、31、32)并联。5.根据前述任一权利要求所述的电路，其特征在于，所述预充电电路(19)包括二极管(21)和与所述二极管(21)串联连接的热变电阻(22)。6.根据前述权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯·彼得·科塔尔斯，威利·赫特尔，温弗里德·霍维斯塔特，托马斯·盖勒曼，
申请(专利权)人：KEB自动化两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE