用于监视未接地电网中的绝缘电阻的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于监视未接地电网中的绝缘电阻的方法和设备，该未接地电网具有直流电压中间电路（6）和至少一个与直流电压中间电路连接的变流器（3）用于控制n相电网（1）中的n相电消耗器（2）。在此在消耗器（2）运行期间确定待监视的电压（US；UM1；UM2），所述待监视的电压代表直流电压中间电路(6)的供电电压电势(T+,T-)相对于参考电势的电压波动。此外确定表征电消耗器的电频率的参数，尤其是电消耗器的电角速度()。在电消耗器（2）的n倍电频率的情况下将待监视的电压（US；UM1；UM2）的第一谱幅度与第一参考值相比较，并且当所述比较得出第一谱幅度与第一参考值存在偏差时探测到直流电压中间电路(6)或n相电网(1)中的对称绝缘故障。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于监视未接地电网中的绝缘电阻的方法和设备。
技术介绍
为了在混合动力或电动汽车中驱动，一般采用按照感应式电机形式的电机，这些电机与变流器—通常也称为逆变器—连接地运行。用于运行电机的电能在此由与汽车的车载电网分离的、未接地的电流供应（例如按照高效的高压电池的形式）提供。通过这种方式实现的未接地电网—通常也称为IT（Isolé Terre）电网—减小了例如维护人员的危险，因为在单个故障时，例如在绝缘故障时，没有建立闭合的电路。此外在出现单个故障时不需要调整运行，从而可以对绝缘故障进行通知，而不会导致系统失效。但是为此需要在汽车运行期间也要连续或至少周期性地监视电网的绝缘电阻。由DE 10 2006 031 663 B3已知一种用于测量IT电网中的绝缘电阻的方法，该IT电网具有直流电压中间电路和至少一个自引导的换流器以及用于相对于地电势测量中间电路电压的测量装置，在该方法中设置离线测量和在线测量。在该文献中，在离线测量期间—在离线测量期间换流器的所有功率开关都闭合—测量电势上升了和上升了多少以及测量中间电路电压，并且由此确定绝缘电阻。在在线测量期间，测量电势上升了和上升了多少并且对测量的时间曲线变化进行分析。为此尤其是将两个电势求和，对和进行傅立叶变换并且在频谱的时间曲线变化中评估频谱的改变。由EP 1 909 369 A2已知一种用于为在运行中的变频器装置进行绝缘监视的方法，其中该变频器装置具有包括至少一个正支路和负支路的电压中间电路、至少一个具有至少两个相位接头的电设备、以及至少一个包括用于将相位接头与电压中间电路的正支路或负支路电连接的开关元件的变频器。在该文献中规定，通过检测变频器控制装置的参数来确定变频器的运行状态，在该运行状态期间变频器处于运行中并且向在此期间同样处于正常运行中的电设备馈电。此外，测量正支路或负支路的至少一个电压。最后根据所测量的一个或多个电压以及变频器的运行状态确定电压中间回路上和/或相位接头上和/或电设备上的绝缘故障。
技术实现思路
本专利技术实现了一种用于监视未接地电网中的绝缘电阻的方法，该未接地电网具有直流电压中间电路和至少一个与直流电压中间电路连接的变流器用于控制n相电网中的n相电消耗器，其中n>1。在此，在消耗器运行期间首先确定待监视的电压，所述待监视的电压代表直流电压中间电路的供电电压电势相对于参考电势的电压波动。此外还确定表征电消耗器的电频率的参数，尤其是电消耗器的电角速度。接着在电消耗器的n倍电频率的情况下确定待监视的电压的第一谱幅度，将待监视的电压的第一谱幅度与第一参考值相比较，并且当所述比较得出第一幅度值与第一参考值存在偏差时探测到直流电压中间电路或n相电网中的对称绝缘故障。在电消耗器运行期间以及由此在变流器运行期间，直流电压中间电路的供电电压汇流排的直流电压电势被叠加了交流电压分量，所述交流电压分量导致直流电压中间电路的供电电压电势相对于例如通过汽车车身形成的参考电势产生电压波动。本专利技术基于以下基本想法：在直流电压中间电路—通常也称为牵引电网—中或在n相电网中的对称绝缘故障影响电压的谱分布，该谱分布代表直流电压中间电路的供电电压电势相对于参考电势的电压波动。在此谱分布按照以下方式改变，即与正常运行、也就是没有绝缘故障的运行相反，在电消耗器的n倍电频率时或者换句话说在消耗器的电频率的第n次谐波时也产生信号分量。由此通过对属于n倍电频率的（第一）谱幅度的分析，可以用小的电路技术耗费可靠地识别对称绝缘故障。在此以及在下面，用术语“对称绝缘故障”表示绝缘电阻的恶化，所述恶化按照与例如由于老化过程而可能导致的情况相同的方式出现在直流电压中间电路的两个供电电压汇流排上或n相电网的所有相上。本专利技术的方法还存在其它优点，即所述监视在电消耗器运行期间以及由此在变流器运行期间可以连续或周期性（近似连续）地进行。通过对第一谱幅度与第一参考值的偏差的进一步分析，还可以确定是在直流电压中间电路中还是在n相电网中出现了对称绝缘故障。从而当第一谱幅度小于参考值时在直流电压中间电路中探测到对称绝缘故障，而当第一谱幅度大于参考值时，在n相电网中探测到对称绝缘故障。为了也能探测到非对称绝缘故障，也就是其中仅涉及直流电压中间电路的一个供电电压汇流排或仅涉及n相电网的一部分相的绝缘电阻恶化，根据本专利技术的一种实施方式规定在电消耗器的（1倍）电频率时确定待监视的电压的第二谱幅度，将该第二谱幅度与第二参考值进行比较，并且当该比较得出第二谱幅度与第二参考值之间存在偏差时探测到n相电网中非对称绝缘故障。与对称绝缘故障相同，非对称绝缘故障也影响待监视的电压的谱分布。但是与对称故障相反，改变不是通过在消耗器的n倍电频率的范围中出现附加信号分量来表现出的，而是通过在（1倍）电频率的范围中的信号分量改变来表现出。因此通过分析在该频率时出现的（第二）谱幅度，还可以用小的电路技术耗费可靠地识别非对称绝缘故障。在此，对于对称绝缘故障以及对于非对称绝缘故障都成立的是：第一或第二谱幅度的绝对值变化分别是绝缘电阻恶化的度量，从而也可以对绝缘电阻的变化做出定量的说明。对于待监视的电压来说，重要的仅仅是：待监视的电压代表直流电压中间电路的供电电压电势相对于参考电势的电压波动。整个系统中的不同电压都满足这条标准。根据本专利技术的第一实施方式，测量直流电压中间电路相对于参考电势的至少一个供电电压电势以及测量直流电压中间电路的中间电路电压，并且通过形成所测量的这些电压的和来确定待监视的电压。但同样还可以测量直流电压中间电路相对于参考电势的两个供电电压电势并且从中通过形成和来确定待监视的电压。根据本专利技术的另一实施方式，在直流电压中间电路的供电电压电势之间接入分压器，尤其是对称的分压器。在这种情况下，在分压器的中间抽头上测量的第一测量电压被用作待监视的电压。该实施方式的优点是，只需要唯一的一次电压测量并且不需要附加的计算耗费来确定待监视的电压。此外，测量范围可与最大波动幅度匹配，这导致了测量精度的提高。还可以测量表征电压的其它参数来代替电压，例如电流。在本专利技术的另一实施方式中，在（人工地）星形点中经由阻抗将n相电网的这些相交汇在一起。然后在该星形点可以测量相对于参考电势的第二测量电压，该第二测量电压可以从在星形点处相对于中间电路电压的一半得出的星形点电压中减去。通过这种方式计算的辅助电压同样代表直流电压中间电路的供电电压电势相对于参考电势的电压波动并且由此用作待监视的电压。在该实施方式中也仅需要唯一的一次电压测量，其中测量范围可以与最大波动幅度匹配。替换对测量电压的直接测量，在此还可以测量从测量电压推导出的、表征测量电压的参数。根据本专利技术的另一实施方式规定，参考值表示在没有绝缘故障的正常运行时的相应电频率情况下待监视的电压的谱幅度。为了确定待监视的电压的谱幅度，根据本专利技术的一种实施方式规定，尤其是借助快速傅里叶变换（FFT）形成待监视的电压的频率谱。替换于此地，还可以对待监视的电压进行带通滤波，并且可以借助经过滤波的待监视的电压确定谱幅度。两种方法都允许用相对小的电路技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.15 DE 102010030079.91.一种用于监视未接地电网中的绝缘电阻的方法，该未接地电网具有直流电压中间电路（6）和至少一个与直流电压中间电路连接的变流器（3）用于控制n相电网（1）中的n相电消耗器（2），其中n>1，其中在消耗器（2）运行期间
-确定待监视的电压（US；UM1；UM2），所述待监视的电压代表直流电压中间电路(6)的供电电压电势(T+,T-)相对于参考电势的电压波动,
-确定表征电消耗器的电频率的参数，尤其是电消耗器的电角速度(                                                ),
-在电消耗器(2)的n倍电频率的情况下确定待监视的电压（US；UM1；UM2）的第一谱幅度，
-将待监视的电压（US；UM1；UM2）的第一谱幅度与第一参考值相比较，并且
-当所述比较得出第一谱幅度与第一参考值存在偏差时探测到直流电压中间电路(6)或n相电网(1)中的对称绝缘故障。
2.根据权利要求1的方法，其中当第一谱幅度小于参考值时在直流电压中间电路（6）中探测到对称绝缘故障，而当第一谱幅度大于参考值时在n相电网（1）中探测到对称绝缘故障。
3.根据权利要求1或2的方法，其中
－在电消耗器（2）的该电频率时确定待监视的电压（US；UM1；UM2）的第二谱幅度，
-将待监视的电压（US；UM1；UM2）的第二谱幅度与第二参考值进行比较，并且
-当该比较得出第二幅度值与第二参考值之间存在偏差时在n相电网（1）中探测到非对称绝缘故障。
4.根据权利要求1至3之一的方法，其中相对于参考电势测量直流电压中间电路（6）的至少一个供电电压电势（T+，T-）以及测量直流电压中间电路（6）的中间电路电压（UZK），或者相对于参考电势测量直流电压中间电路（6）的两个供电电压电势（T+，T-）并且从中通过形成和来确定待监视的电压（US）。
5.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中通过在分压器（30）、尤其是对称分压器的中间抽头（M）上相对于参考电势测量的第一测量电压（UM1）形成待监视的电压，其中分压器（30）连接在直流电压中间电路（6）的供电电压电势（T+，T-）之间。
6.根据权利要求1至3之一的方法，其中
-在星形点（P1）处相对于参考电势测量第二测量电压（UM2），其中在该星形点（P1）处n相电网（1）的相（U，V，M）经由阻抗（Z1，Z2，Z3）交汇在一起，
-通过在星形点（P1）处相对于一半中间电路电压（UZK）得出的星形点电压与第二测量电压（UM2）之间形成差来形成表示待监视的电压的辅助电压（UH）。
7.根据上述权利要求之一的方法，其中参考值表示在没有绝缘故障的正常运行时的相应电频率情况下待监视的电压（US；UM1；UM2）的谱幅度。
8.根据上述权利要求之一的方法，其中尤其是借助快速傅里叶变换（FFT）形成待监视的电压（US；UM1；UM2）的频率谱，并且从中确定待监视的电压（US；UM1；UM2）的谱幅度，或者对待监视的电压（US；UM1；UM2）进行带通滤波，并且借助经过滤波的待监视的电压确定幅度值。
9.根据上述权利要求之一的方法，其中尤其是通过对待监视的电压（US；UM1；UM2）的低通滤波来确定直流电压中间电路（6）的供电电压电势（T+，T-）的绝对值之间的直流电压偏移，并且依据直流电压偏移的符号，在直流电压中间电路（6）的供电电压汇流排（5,7）之一中探测到非对称绝缘故障。
10.根据权利要求3至9之一的方法，其中确定待监视的电压（US；UM1；UM2）的相位以及电消耗器（2）的相电压的相位，并且依据待监视的电压（US；UM1；UM2）与相...

【专利技术属性】
技术研发人员：A特劳特曼，V加西亚阿尔瓦雷斯，D米库莱克，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：
国别省市：