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    • 专利摘要:
    Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung eines Verschmutzungsgrades eines betriebenen Umrichtergerätes. Erfindungsgemäß wird ein Betriebszustand wenigstens eines der Umgebungsluft des Umrichtergerätes ausgesetzten Bauelements des Umrichtergerätes ermittelt, wird von diesem Bauelement ein korrespondierender Betriebszustand im unverschmutzten Zustand bestimmt, werden diese beiden Betriebszustände miteinander verglichen und der ermittelte Vergleichswert als Maß für den Verschmutzungsgrad des Umrichtergerätes dargestellt. Mit diesem Verfahren zur Erfassung eines Verschmutzungsgrades eines betriebenen Umrichtergerätes können die Anzahl der Ausfälle infolge einer nicht schutzgradgerechten Betriebsweise eines Umrichtergerätes und die damit verbundenen Nachteil wie Kosten und Imageverlust reduziert werden.The invention relates to a method and a device for detecting a degree of contamination of an operated converter device. According to the invention, an operating state of at least one of the ambient air of the inverter device exposed component of the inverter is determined, is determined by this component a corresponding operating state in the unpolluted state, these two operating conditions are compared and the determined comparison value shown as a measure of the degree of contamination of the converter. With this method for detecting a degree of contamination of a powered converter device, the number of failures due to a non-protection grade operating mode of a converter and the associated disadvantages such as cost and image loss can be reduced.
    公开号:DE102004018578A1
    申请号:DE200410018578
    申请日:2004-04-16
    公开日:2005-11-03
    发明作者:Hubert Dr. Schierling
    申请人:Siemens AG；
    IPC主号:H01F27-42
    专利说明:
    [0001] DieErfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zurErfassung eines Verschmutzungsgrades eines betriebenen Umrichtergerätes.TheThe invention relates to a method and a device forDetection of a degree of contamination of an operated converter device.
    [0002] WennUmrichtergeräte,beispielsweise Frequenzumrichter, in verschmutzter Umgebung betriebenwerden, fürdie sie jedoch nicht einen entsprechenden Schutzgrad aufweisen,kommt es zu Ablagerungen innerhalb des Umrichtergerätes. Dadie Umgebungsluft des Umrichtergerätes als Kühlmedium verwendet wird, können sichdie in der Umgebungsluft befindlichen Schmutzpartikel an Flächen vonBauelementen, insbesondere zu kühlenderElemente, des Umrichtergerätesablagern. Diese Ablagerungen führenbei zu kühlendenFlächen,beispielsweise eines Kühlkörpers, oderOberflächenvon verlustbehafteten Bauelementen zur Überhitzung mit anschließendem Defekt.Ablagerungen auf isolierenden Oberflächen können die elektrische Isolation überbrücken undgefährdendamit die Funktion und die Sicherheit des Umrichtergerätes.Ifconverter devices,For example, frequency converter, operated in polluted environmentbe, forbut they do not have a corresponding degree of protection,deposits occur within the inverter. Therethe ambient air of the converter is used as a cooling medium, canthe dirt particles in the ambient air on surfaces ofComponents, in particular to be cooledElements of the converterdeposit. These deposits leadwhen to be cooledsurfaces,for example, a heat sink, orsurfacesof lossy components for overheating with subsequent defect.Deposits on insulating surfaces can bridge the electrical insulation andthreatenthus the function and the safety of the converter.
    [0003] Obein in den Handel gebrachtes Umrichtergerät entsprechend seines Schutzgradeseingesetzt wird, ist vom Hersteller dieses Umrichtergerätes nicht mehrnachprüfbar.Erst wenn ein Umrichtergerätwegen Auftretens eines Fehlers sich abgeschaltet hat und ein Technikerzur Behebung des Fehlers dieses Umrichtergerät öffnet, kann festgestellt werden,ob dieses Umrichtergerätseinem Schutzgrad entsprechend eingesetzt worden ist. Wenn nicht,müssendie Komponenten bzw. Bauelemente des Umrichtergerätes mitAblagerungen überzogensein. Erst dann steht fest, dass die Ursache der Abschaltung des Umrichtergerätes nichtbauartbedingt, sondern einsatzbedingt ist. Wenn ein derartiges Umrichtergerät in einemProduktionsprozess eingebunden ist, muss unter Umständen wegendes abgeschalte ten Umrichtergerätesdie gesamte Produktion unterbrochen werden, wodurch erhebliche Folgekostenentstehen.Ifa commercialized in accordance with its degree of protectionis used by the manufacturer of this converter no longerverifiable.Only when a converter devicebecause of the occurrence of an error has shut down and a technicianto rectify the fault opens this converter, it can be statedwhether this inverter deviceits degree of protection has been used accordingly. Unless,have tothe components or components of the converter withDeposits coatedbe. Only then it is clear that the cause of the shutdown of the inverter is notdue to design, but is operational. If such a converter in aInvolved in the production process may have to because ofof the disconnected th converter devicethe entire production are interrupted, resulting in significant consequential costsarise.
    [0004] DerErfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eineVorrichtung zur Erfassung eines Verschmutzungsgrades eines betriebenenUmrichtergerätesanzugeben, so dass noch vor einer Betriebsunterbrechung die Gefahreiner Schutzabschaltung des Umrichtergerätes infolge Verschmutzung erkanntwird.Of theInvention is now the object of a method and aApparatus for detecting a degree of pollution of an operatedconverter devicespecify so that even before a business interruption the dangera protective shutdown of the inverter detected due to contaminationbecomes.
    [0005] DieseAufgabe wird erfindungsgemäß jeweilsmit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 2 (Verfahren) und mit denMerkmalen des Anspruchs 8 bzw. 9 bzw. 10 (Vorrichtung) gelöst.TheseTask is according to the invention respectivelywith the features of claim 1 or 2 (method) and with theCharacteristics of claim 8 or 9 or 10 (device) solved.
    [0006] Dadurch,dass einerseits ein Betriebszustand wenigstens eines der Umgebungsluftdes Umrichtergerätesausgesetzten Bauelements des Umrichtergerätes und andererseits ein Betriebszustand diesesBauelement im unverschmutzten Zustand bestimmt werden, kann manmittels eines Vergleichs dieser beiden Betriebszustände aufden Verschmutzungsgrad des Umrichtergerätes schließen. Der ermittelte Vergleichswertist ein Maß für den Verschmutzungsgraddes Umrichtergerätes.Thereby,on the one hand, an operating state of at least one of the ambient airof the converterexposed component of the inverter and on the other hand, an operating state of thisComponent can be determined in the unpolluted condition, one canby comparing these two operating statesclose the degree of contamination of the inverter. The determined comparison valueis a measure of the degree of pollutionof the converter.
    [0007] Mittelsdes zweiten erfindungsgemäßen Verfahrenswird der Verschmutzungsgrad eines Umrichtergerätes in Abhängigkeit mittels der Ermittlungeiner Oberflächenleitfähigkeiteines der Umgebungsluft des Umrichtergerätes ausgesetzten Teils des Umrichtergerätes undeines vorbestimmten Grenzwertes erfasst. Mit steigender Verschmutzungim Innern des Umrichtergerätessteigt die Oberflächenleitfähigkeiteines der Umgebungsluft des Umrichtergerätes ausgesetzten Teils desUmrichtergerätesund damit der Wert eines Ableitstromes.throughof the second method according to the inventionthe degree of contamination of a converter device is dependent on the determinationa surface conductivityone of the ambient air of the converter device exposed part of the converter anddetected a predetermined limit. With increasing pollutioninside the converterincreases the surface conductivityone of the ambient air of the inverter exposed part of theconverter deviceand thus the value of a leakage current.
    [0008] Beieiner vorteilhaften Ausführungsformdes Verfahrens zur Erfassung des Verschmutzungsgrades werden dieerfassten Vergleichswerte abgespeichert. Dadurch steht die Fortschreitungder Verschmutzung eines Umrichtergerätes für zusätzliche Aus wertungen zur Verfügung. Ausdieser Fortschreitung der Verschmutzung des Umrichtergerätes kann beispielsweiseeine Prognose fürden Zeitpunkt der Schutzabschaltung des Umrichtergerätes ermittelt werden.D.h., man kann die verbleibenden Betriebsstunden des Umrichtergerätes anzeigen,damit ein Produktionsprozess gezielt heruntergefahren werden kann.atan advantageous embodimentof the method of recording the degree of pollution will be thesaved comparison values. This is the progressionPollution of a converter device for additional evaluation evaluations available. OutThis progression of contamination of the converter device can, for examplea forecast forthe time of the protective shutdown of the converter device are determined.That is, one can display the remaining operating hours of the converter,so that a production process can be deliberately shut down.
    [0009] Beieinem weiteren vorteilhaften Verfahren wird bei Überschreitung eines vorbestimmtenVergleichswertes ein Warnsignal generiert. Dadurch wird visuellund/oder akustisch angezeigt, dass ein ungestörter Betrieb gefährdet ist.ata further advantageous method is when exceeding a predeterminedComparison value generates a warning signal. This will be visualand / or acoustically indicated that undisturbed operation is at risk.
    [0010] Beieinem weiteren vorteilhaften Verfahren wird bei Überschreitung eines zweitenvorbestimmten Vergleichswertes, der größer als der erste Vergleichswertist, eine Warnmeldung generiert, die eine bevorstehende Schutzabschaltungdes Umrichtergerätesankündigt.Dabei ist dieser zweite Vergleichswert so vorbestimmt, dass eineStillsetzung des Produktionsprozesses noch möglich ist.atAnother advantageous method is when exceeding a secondpredetermined comparison value, which is greater than the first comparison valueis a warning message that generates an impending protection shutdownof the converterannounces.In this case, this second comparison value is predetermined so that aStopping the production process is still possible.
    [0011] Bauelementedes Umrichtergerätes,deren Verlustleistung und/oder Temperatur bestimmt werden können, werdenvorteilhafter Weise zur Diagnose der Verschmutzung des Umrichtergerätes herangezogen.Besonders geeignet zur Diagnose der Verschmutzung des Umrichtergerätes istder Kühlkörper desUmrichtergerätes,auf dem die Leistungshalbleiter des Umrichtergerätes wärmeleitend angebracht sind.Zur Überwachungdes Leistungsteils des Umrichtergerätes wird die Temperatur desKühlkörpers erfasst.Bei Überschreitungeines Grenzwertes wird das Umrichtergerät abgeschaltet.Components of the converter, whose power loss and / or temperature can be determined, are advantageously used to diagnose the pollution of the converter. Particularly suitable for the diagnosis of contamination of the converter device is the heat sink of the converter, on which the power semiconductors of the converter are mounted heat-conducting. To monitor the power section of the converter, the temperature of the heat sink detected. If a limit value is exceeded, the converter is switched off.
    [0012] Eineerste erfindungsgemäße Vorrichtung zurErfassung eines Verschmutzungsgrades eines betriebenen Umrichtergerätes weistein thermisches Modell zur Schätzungeiner Temperatur des Kühlkörpers desUmrichtergerätes,einen Temperatursensor zur Ermittlung einer Kühlkörpertemperatur und eine Auswerteschaltungauf, die eingangsseitig mit dem thermischen Modell und dem Temperatursensorverknüpftist. Somit kann man mit wenigen Bauelementen, die teilweise im handelsüblichenUmrichtergerät bereitsvorhanden sind, einen Verschmutzungsgrad eines betriebenen Umrichtergerätes diagnostizieren.Afirst device according to the invention forDetection of a degree of contamination of a powered converter device pointsa thermal model for estimationa temperature of the heat sink of theconverter device,a temperature sensor for determining a heat sink temperature and an evaluation circuiton the input side with the thermal model and the temperature sensorconnectedis. Thus, you can with few components, some in the commercialInverter alreadypresent, diagnose a degree of contamination of a powered inverter device.
    [0013] Beieiner zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtungzur Erfassung eines Verschmutzungsgrades eines betriebenen Umrichtergerätes wirdeine Widerstands-Brückenschaltungverwendet, die eingangsseitig mit einer Spannungsversorgung desUmrichtergerätesverknüpftist und deren Widerständederart dimensioniert sind, dass zwei diagonal gegenüberliegendeWiderständeihren Widerstandswert betriebsbedingt durch Erwärmung ändern, während die beiden anderen jeweilsihren Widerstandswert beibehalten, und ausgangsseitig mit einerAuswerteschaltung verknüpftist.ata second device according to the inventionfor detecting a degree of contamination of a powered converter device isa resistance bridge circuitused, the input side with a power supply of theconverter deviceconnectedis and their resistancesare dimensioned such that two diagonally oppositeresistorschange their resistance due to operational warming, while the other two eachmaintain their resistance, and output side with aEvaluation circuit linkedis.
    [0014] VorteilhafterWeise besteht wenigstens ein Widerstand der beiden Widerstände, diebetriebsbedingt ihren Widerstandswert ändern, aus mehreren elektrischin Reihe geschalteten Widerständen,die im Umrichtergerätverteilt angeordnet sind. Dadurch wird die Verschmutzung des Umrichtergerätes nicht nuran einer vorbestimmten Stelle erfasst, sondern innerhalb des gesamtenUmrichtergerätes.FavorableWay there is at least one resistor of the two resistors, theOperational change their resistance, from several electricalresistors connected in series,in the inverterare arranged distributed. As a result, the pollution of the inverter device is not onlydetected at a predetermined location, but within the entireConverter device.
    [0015] Einedritte erfindungsgemäße Vorrichtung bestehtaus der Messung der Oberflächenleitfähigkeit.Dazu weist diese Vorrichtung zwei eng nebeneinander verlaufendeLeiterbahnen, von denen eine mit einem Ableitwiderstand verbundenist, dem elektrisch parallel ein Spannungsfolger geschaltet ist.Die zweite Leiterbahn ist mit einer Spannungsversorgung des Umrichtergerätes verknüpft. AmAusgang des Spannungsfolgers steht eine Messspannung an, deren Amplitudeproportional einem diagnostizierten Verschmutzungsgrad des Umrichtergerätes ist.Athird device according to the invention consistsfrom the measurement of surface conductivity.For this purpose, this device has two closely juxtaposedTracks, one of which is connected to a bleeder resistoris connected to the electrically parallel a voltage follower.The second trace is linked to a power supply of the converter. At theOutput of the voltage follower is at a measuring voltage whose amplitudeis proportional to a diagnosed degree of contamination of the converter.
    [0016] Mitdiesen erfindungsgemäßen Verfahren undVorrichtungen könnendie Anzahl der Ausfälleinfolge einer nicht schutzgradgerechten Betriebsweise eines Umrichtergerätes unddie damit verbundenen Nachteile wie Kosten und Imageverlust reduziert werden.Withthese inventive method andDevices canthe number of failuresas a result of a non-protection grade operating mode of a converter andthe associated disadvantages such as cost and image loss are reduced.
    [0017] Zurweiteren Erläuterungder Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der mehrere Ausführungsformender erfindungsgemäßen Vorrichtungschematisch veranschaulicht sind.tofurther explanationThe invention is referred to the drawing, in which several embodimentsthe device according to the inventionare illustrated schematically.
    [0018] 1 zeigteine vorteilhafte Ausführungsformeiner ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung,in der 1 shows an advantageous embodiment of a first device according to the invention, in the
    [0019] 2 isteine weitere vorteilhafte Ausführungsformder ersten Vorrichtung nach 1 veranschaulicht,die 2 is a further advantageous embodiment of the first device according to 1 illustrates that
    [0020] 3 zeigteine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung,und in der 3 shows a second device according to the invention, and in the
    [0021] 4 isteine dritte erfindungsgemäße Vorrichtungveranschaulicht, wobei in 4 is a third device according to the invention illustrated, wherein in
    [0022] 5 eineAusführungsformdes Messsensors der Vorrichtung nach 4 dargestelltist. 5 an embodiment of the measuring sensor of the device according to 4 is shown.
    [0023] Inder 1 ist eine vorteilhafte Ausführungsform einer ersten Vorrichtungnach der Erfindung schematisch dargestellt. Diese Vorrichtung weistein Temperaturmodell 2, einen Temperatursensor 4 undeine Auswerteschaltung 6 auf. Der Temperatursensor 4 istam Bauelement des Umrichtergerätesplatziert, dessen Temperatur gemessen werden soll. Dieses Bauelementist der Kühlkörper desUmrichtergerätes,der direkt mit der Umgebungsluft des Umrichtergerätes in Kontaktkommt. Beim Temperaturmodell 2 handelt es sich um ein ansich bekanntes Temperaturmodell für den Kühlkörper. Mit diesem Temperaturmodellwird abhängigvon einer tatsächlichenVerlustleistung PV und einer tatsächlichenKühlmitteltemperaturTumg eine zu erwartende KühlkörpertemperaturTKK ermittelt. Die Integrationszeitkonstanteentspricht dabei der thermischen Masse und der Rückführungskoeffizient dem Kehrwertdes thermischen Widerstandes Rth des Kühlkörpers. DieVerlustleistung PV wird wie bei einem herkömmlichen thermischenModell beispielsweise zur Schätzungeiner Sperrschichttemperatur eines Leistungshalbleiters, aus einemLaststromwert, einem Zwischenkreisspan nungswert, dem Aussteuerungsgradund einer Schaltfrequenz ermittelt. Die Kühlmitteltemperatur Tumg wird mittels eines weiteren Temperatursensorsermittelt, der beispielsweise im Kühlmittelstrom angeordnet ist.Als Ergebnis liefert dieses Temperaturmodell 2 des Kühlkörpers einegeschätzteKühlkörpertemperaturTKK, die der Kühlkörper bei Abführung derVerlustleistung PV einnimmt, wenn dieser nichtverschmutzt ist.In the 1 an advantageous embodiment of a first device according to the invention is shown schematically. This device has a temperature model 2 , a temperature sensor 4 and an evaluation circuit 6 on. The temperature sensor 4 is placed on the component of the converter whose temperature is to be measured. This component is the heat sink of the converter, which comes directly in contact with the ambient air of the converter. At the temperature model 2 it is a known per se temperature model for the heat sink. With this temperature model, an expected heat sink temperature T KK is determined as a function of an actual power loss P V and an actual coolant temperature T umg . The integration time constant corresponds to the thermal mass and the return coefficient to the reciprocal of the thermal resistance R th of the heat sink. The power loss P V is determined as in a conventional thermal model, for example, to estimate a junction temperature of a power semiconductor, from a load current value, a DC link voltage value, the Aussteuerungsgrad and a switching frequency. The coolant temperature T umg is determined by means of a further temperature sensor, which is arranged for example in the coolant flow. As a result, this temperature model delivers 2 of the heat sink an estimated heat sink temperature T KK , which assumes the heat sink at dissipation of the power loss P V , if this is not dirty.
    [0024] DieAuswerteschaltung 6 weist eingangsseitig einen Vergleicher 8,dem ein Speicher 10 nachgeschaltet ist, auf. Ausgangsseitigist dieser Speicher 10 mit einer Vergleichseinrichtung 12 verbunden,an deren Ausgang ein Warnsignal SW ansteht.Außerdemsind dieser Vergleichseinrichtung 12 zwei Grenzwerte TKKeG1 und TKKeG2 für einenermittelten Vergleichswert TKKe zugeführt. DerSpeicher 10 wird nur dann benötigt, um die zeitliche Veränderungder Verschmutzung zusätzlichauswerten zu können.Ansonsten kann der ermittelte Vergleichswert TKKe auch direktder Vergleichseinrichtung 12 zugeführt werden.The evaluation circuit 6 has a comparator on the input side 8th which a store 10 is on, on. On the output side is this memory 10 with a comparison device 12 connected to the output of a warning signal S W is pending. In addition, this comparator 12 two Limit values T KKeG1 and T KKeG2 supplied for a determined comparison value T KKe . The memory 10 is only needed to be able to additionally evaluate the temporal change of the pollution. Otherwise, the determined comparison value T KKe also directly the comparison device 12 be supplied.
    [0025] BeiVerschmutzung des Kühlkörpers des Umrichtergerätes istdie gemessene KühlkörpertemperaturTKKmes höherals die geschätzteKühlkörpertemperaturTKK des Temperaturmodells 2. AlsVergleichswert TKKe erhält man einen negativen Wert. DasMinus-Zeichen signalisiert, dass der Kühlkörper des Leistungsteils desUmrichtergerätesschlechter arbeitet als vorgesehen. Der Wert dieses VergleichswertesTKKe gibt an, um wie viel dieser Kühlkörper schlechterarbeitet. Erst wenn der Wert dieses ermittelten VergleichswertesTKKe negativ und sein Betrag gleich odergrößer alsder erste Grenzwert TKKeG1 ist, wird einWarnsignal SW generiert, beispielsweiseeine Anzeige ansteuert. Steigt infolge der anhaltenden Verschmutzungdes Kühlkörpers desLeistungsteils des Umrichtergerätesder Betrag des Vergleichswertes TKKe derartan, dass dieser gleich oder größer einemzweiten Grenzwert TKKeG2 ist, der größer alsder erste Grenzwert TKKeG1 ist, wird einzweites Warnsignal SW generiert. DiesesWarnsignal SW kann dazu verwendet werden, umanzuzeigen, dass ein Verschmutzungsgrad erreicht ist, bei dem damitzu rechnen ist, dass in absehbarer Zeit eine Schutzabschaltung ausgelöst wirdoder eine Gerätestörung auftritt. Ausder zeitlichen Aufzeichnung dieser einzelnen Vergleichswerte kannbeispielsweise eine Restbetriebszeit berechnet werden. Die Restbetriebszeit gibtan, dass unter den vorherrschenden betrieblichen Bedingungen dasUmrichtergerätnach Ablauf der angegebenen Zeitspanne abschaltet. Zusätzlich zurvisuellen Darstellung kann ein akustisches Signal verwendet werden.When the heat sink of the converter unit becomes dirty , the measured heat sink temperature T KKmes is higher than the estimated heat sink temperature T KK of the temperature model 2 , The comparison value T KKe is given a negative value. The minus sign indicates that the heat sink of the power section of the inverter is working worse than intended. The value of this comparison value T KKe indicates by how much this heat sink works worse. Only when the value of this determined comparison value T KKe negative and its amount is equal to or greater than the first threshold T KKeG1 , a warning signal S W is generated, for example, a display drives. If the amount of the comparison value T KKe increases as a result of the continuing contamination of the heat sink of the power unit of the converter, so that it is equal to or greater than a second threshold T KKeG2 , which is greater than the first threshold T KKeG1 , a second warning signal S W is generated. This warning signal S W can be used to indicate that a degree of contamination is reached, which is expected to be triggered in the foreseeable future, a protective shutdown or device malfunction. For example, a residual operating time can be calculated from the time record of these individual comparison values. The remaining operating time indicates that, under the prevailing operating conditions, the inverter shuts down after the specified time has elapsed. In addition to the visual representation, an acoustic signal can be used.
    [0026] Die 2 zeigteine weitere vorteilhafte Ausführungsformder ersten Vorrichtung nach der Erfindung. Diese Ausführungsformunterscheidet sich von der Ausführungsformnach 1 dadurch, dass das Temperaturmodell 2 umeinen Schätzerfür denthermischen Widerstand Rth des Kühlkörpers erweitert ist.D.h., der Wert der zwischen Kühlkörper undKühlmittelermittelte Temperaturdifferenz TKKa wirdnicht mehr direkt dem Kehrwert des thermischen Widerstandes Rth zugeführt,sondern einem Multiplizierer 14, an dessem zweiten Eingangder Kehrwert des thermischen Widerstandes Rth ansteht.Außerdemist dem Vergleicher 8 der Auswerteschaltung 6 einIntegrierer 16 nachgeschaltet, der ausgangsseitig dem Kehrwertdes thermischen Widerstandes Rth zugeführt wird.Der Wert, der am Ausgang des Integrierers 16 ansteht, istder Wirkungsgrad ηKK des Kühlkörpers, derein direktes Maß für die Effektivität des Kühlsystemsist. Ein Wirkungsgrad ηKK kleiner Eins bedeutet, dass eine Verschmutzungdes Kühlkörpers vorliegt.Die Differenz zu ηKK = 1 gibt den Verschmutzungsgrad des Kühlkörpers desUmrichtergerätes an.Dieser Wert des Wirkungsgrades ηKK kann genauso ausgewertet werden, wie dieermittelte Temperaturabweichung TKKe desKühlkörpers.The 2 shows a further advantageous embodiment of the first device according to the invention. This embodiment differs from the embodiment 1 in that the temperature model 2 is extended by an estimator for the thermal resistance R th of the heat sink. That is, the value of the temperature difference T KKa determined between the heat sink and the coolant is no longer supplied directly to the reciprocal of the thermal resistance R th , but to a multiplier 14 , at whose second input the reciprocal of the thermal resistance R th is present. Besides, the comparator is 8th the evaluation circuit 6 an integrator 16 downstream, the output side of the reciprocal of the thermal resistance R th is supplied. The value at the output of the integrator 16 is present, the efficiency η KK of the heat sink, which is a direct measure of the effectiveness of the cooling system. An efficiency η KK less than one means that there is contamination of the heat sink. The difference to η KK = 1 indicates the degree of soiling of the heat sink of the converter. This value of the efficiency η KK can be evaluated in exactly the same way as the determined temperature deviation T KKe of the heat sink.
    [0027] Einezweite erfindungsgemäße Vorrichtung zurErfassung eines Verschmutzungsgrades eines betriebenen Umrichtergerätes istin der 3 näher dargestellt.Diese zweite erfindungsgemäße Vorrichtungbesteht aus einer Widerstands-Brückenschaltung 18,die eingangsseitig mit einer Versorgungsspannung U des Umrichtergerätes verknüpft ist.Diese Widerstands-Brückenschaltung 18 weistzwei WiderständeR2 und R3 auf, diebetriebsmäßig warm werdenund dadurch ihren Widerstandswert erhöhen, und zwei Widerstände R1 und R4 die während des Betriebesdes Umrichtergerätesihren Widerstandswert nicht ändern.Diese WiderständeR1 und R4 bleibenentweder auf Umgebungstemperatur oder sind aus Material mit temperaturunabhängigem Widerstandgefertigt. Wähltman die Widerstandswerte dieser Widerstände R1 bisR4 so, dass eine Brückendiagonalspannung Udiag bei unverschmutzten Widerständen R1 bis R4 im eingeschwungenenZustand genau Null ist, so kann diese Brückendiagonalspannung Udiag direkt als Maß für eine auftretende Verschmutzungdes betriebenen Umrichtergerätesverwendet werden.A second device according to the invention for detecting a degree of contamination of an operated converter device is in the 3 shown in more detail. This second device according to the invention consists of a resistance bridge circuit 18 , the input side of which is linked to a supply voltage U of the converter. This resistance bridge circuit 18 has two resistors R 2 and R 3 , which become operationally warm and thereby increase their resistance, and two resistors R 1 and R 4 which do not change their resistance during operation of the converter. These resistors R 1 and R 4 either remain at ambient temperature or are made of material with temperature independent resistance. If one chooses the resistance values of these resistors R 1 to R 4 such that a bridge diagonal voltage U diag in the case of unpolluted resistors R 1 to R 4 in the steady state is exactly zero, then this bridge diagonal voltage U diag can be used directly as a measure of the pollution occurring in the operated converter device become.
    [0028] Beieiner vorteilhaften Ausführungsformdieser Vorrichtung besteht der Widerstand R2 bzw.R3 aus mehreren Widerständen, die im Innern des Umrichtergerätes verteiltangeordnet und elektrisch in Reihe geschaltet sind. Dadurch wirddie Verschmutzung des betriebenen Umrichtergerätes nicht nur an einer vorbestimmtenStelle ermittelt, sondern im gesamten Umrichtergerät.In an advantageous embodiment of this device, the resistor R 2 or R 3 consists of a plurality of resistors, which are distributed in the interior of the converter and electrically connected in series. As a result, the contamination of the operated converter device is determined not only at a predetermined location, but in the entire inverter device.
    [0029] Inder 4 ist eine dritte Vorrichtung zur Ermittlung einesVerschmutzungsgrades eines betriebenen Umrichtergerätes veranschaulicht.Diese Vorrichtung weist eine Messeinrichtung 20 zur Oberflächenleitfähigkeitund einen Spannungsfolger 22 auf. Die Messeinrichtung 20 weisteinen Ableitwiderstand 24 und einen Messsensor 26 auf.Als Messsensor 26 werden beispielsweise zwei dicht nebeneinander verlaufendeLeiterbahnen 28, 30 verwendet, die über diejenigenPlatinenbereiche des Umrichtergerätes geführt sind, in denen während desBetriebes des Umrichtergerätesdie größte Verschmutzungerwartet wird. Diese Ausführungdieses Messsensors 26 ist in der 5 näher dargestellt.An den Eingangsklemmen 32 und 34 der Messeinrichtung 20 isteine Versorgungsspannung U des Umrichtergerätes angelegt. Die Eingangsklemme 32 istmit der Leiterbahn 28 des Messsensors 26 elektrischleitend verbunden, wogegen die Leiterbahn 30 mit einemAnschluss des Ableitwiderstandes 24 verbunden ist. Diezweite Eingangsklemme 34 der Messeinrichtung 20 istmit dem freien Anschluss des Ableitwiderstandes 24 verknüpft. Damitein Ableitstrom proportional zur Verschmutzung des Umrichtergerätes fließen kann,sind diese beiden Leiterbahnen 28 und 30 freivon Lötstop-Lack.Am Ableitwiderstand 24 steht dann eine dazu proportionaleSpannung an. Diese Spannung wird mittels eines Kondensators 36 geglättet. Der Spannungsfolger 22,der als Impedanzwandler eingesetzt wird, erzeugt aus dieser geglätteten Spannungeine Messspannung Umes, die proportionalder Verschmutzung des betriebenen Umrichtergerätes ist. Anstelle der beideneng nebeneinander verlaufenden Leiterbahnen 28 und 30 können auchalternativ Lötaugen,die in regelmäßigen Abständen vorgesehensind, verwendet werden.In the 4 a third device for determining a degree of contamination of an operated converter is illustrated. This device has a measuring device 20 for surface conductivity and a voltage follower 22 on. The measuring device 20 has a bleeder resistor 24 and a measuring sensor 26 on. As measuring sensor 26 For example, be two closely spaced tracks 28 . 30 used, which are guided over those board areas of the converter, in which the greatest pollution is expected during operation of the converter. This version of this measuring sensor 26 is in the 5 shown in more detail. At the input terminals 32 and 34 the measuring device 20 a supply voltage U of the converter device is applied. The input terminal 32 is with the track 28 of the measuring sensor 26 connected electrically conductive, whereas the conductor track 30 with a connection of the bleeder resistor 24 connected is. The second one gang chuck 34 the measuring device 20 is with the free connection of the bleeder resistor 24 connected. So that a leakage current can flow proportional to the pollution of the converter device, these two tracks are 28 and 30 free of solder-stop paint. At the bleeder resistor 24 then a proportional voltage is applied. This voltage is achieved by means of a capacitor 36 smoothed. The voltage follower 22 , which is used as an impedance converter, generated from this smoothed voltage, a measuring voltage U mes , which is proportional to the pollution of the operated converter device. Instead of the two closely spaced tracks 28 and 30 Alternatively, soldering pads provided at regular intervals may be used.
    [0030] Mitdiesen Vorrichtungen, deren Bestandteile in ein Umrichtergerät integriertwerden bzw. schon zum Teil zum Umrichtergerät gehören, kann während des Betriebes des Umrichtergerätes dessenVerschmutzung einfach diagnostiziert werden. Dadurch wird die Gefahrvon Gerätestörungen oder-ausfällen infolgeeiner fortschreitenden Verschmutzung erkannt, noch bevor es zu einerBetriebsunterbrechung kommt. Dadurch wird die Anzahl von Ausfällen mit dendamit verbundenen Nachteilen wie Kosten und Imageverlust reduziert.Withthese devices whose components integrated into a converterbe or already partially belong to the inverter, during operation of the converter device whosePollution can be easily diagnosed. This will be the dangerof device malfunctions orfailures due toof progressive pollution, even before it becomes oneBusiness interruption comes. This will reduce the number of outages with theassociated disadvantages such as reduced costs and image loss.
    权利要求:
    Claims (11)
    [1]
    Verfahren zur Erfassung eines Verschmutzungsgradeseines betriebenen Umrichtergerätes, wobeiein Betriebszustand wenigstens eines der Umgebungsluft des Umrichtergerätes ausgesetzten Bauelementsdes Umrichtergerätesermittelt wird, wobei von diesem Bauelement ein korrespondierenderBetriebszustand im unverschmutzten Zustand bestimmt wird, und wobeidiese beiden Betriebszuständemiteinander verglichen werden und ein ermittelter Vergleichswertein Maß für den Verschmutzungsgraddes Umrichtergerätesdarstellt.Method for detecting a degree of contaminationan operated converter device, whereinan operating state of at least one of the ambient air of the converter device exposed componentof the converteris determined, of this component a correspondingOperating state is determined in the unpolluted state, and wherethese two operating statesbe compared with each other and a determined comparison valuea measure of the degree of pollutionof the converterrepresents.
    [2]
    Verfahren zur Erfassung eines Verschmutzungsgradeseines betriebenen Umrichtergerätes, wobeieine Oberflächenleitfähigkeiteines der Umgebungsluft des Umrichtergerätes ausgesetzten Teils desUmrichtergerätesermittelt und mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen wird,dessen Vergleichswert ein Maß für den Verschmutzungsgrad desUmrichtergerätesdarstellt.Method for detecting a degree of contaminationan operated converter device, whereina surface conductivityone of the ambient air of the inverter exposed part of theconverter devicedetermined and compared with a predetermined limit,its comparative value is a measure of the degree of pollution of theconverter devicerepresents.
    [3]
    Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die ermittelten Vergleichswerte abgespeichert werden.Method according to claim 1 or 2, characterizedthat the determined comparison values are stored.
    [4]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass bei Überschreitung einesvorbestimmten Vergleichswertes (TKKeG1)ein Warnsignal (SW) generiert wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that when exceeding a predetermined comparison value (T KKeG1 ), a warning signal (S W ) is generated.
    [5]
    Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass bei Überschreitungeines zweiten vorbestimmten Vergleichswert (TKKeG2),der größer alsder erste Vergleichswert (TKKeG1) ist, eineWarnmeldung generiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that when a second predetermined comparison value (T KKeG2 ) which is greater than the first comparison value (T KKeG1 ) is exceeded , a warning message is generated.
    [6]
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Betriebszustand eines Bauelementes des Umrichtergerätes durchseine Temperatur (TKK) angezeigt wird.A method according to claim 1, characterized in that the operating state of a component of the converter device by its temperature (T KK ) is displayed.
    [7]
    Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass der Betriebszustand eines Bauelementes des Umrichtergerätes durchseinen Widerstand angezeigt wird.Method according to Claims 1 to 5, characterizedthat the operating state of a component of the converter byhis resistance is displayed.
    [8]
    Vorrichtung zur Erfassung eines Verschmutzungsgradeseines betriebenen Umrichtergerätesmit einem thermischen Modell (2) zur Schätzung einer Temperatur(TKK) eines Kühlkörpers des Umrichtergerätes undmit einem Temperatursensor (4) zur Ermittlung einer Kühlkörpertemperatur(TKKmes) und mit einer Auswerteschaltung(6), die eingangsseitig mit dem thermischen Modell (2)und dem Temperatursensor (4) verknüpft ist.Device for detecting a degree of soiling of an operated converter with a thermal model ( 2 ) for estimating a temperature (T KK ) of a heat sink of the converter and with a temperature sensor ( 4 ) for determining a heat sink temperature (T KKmes ) and with an evaluation circuit ( 6 ), the input side with the thermal model ( 2 ) and the temperature sensor ( 4 ) is linked.
    [9]
    Vorrichtung zur Erfassung eines Verschmutzungsgradeseines betriebenen Umrichtergerätesmit einer Widerstands-Brückenschaltung(18), die eingangsseitig mit einer Spannungsversorgungdes Umrichtergerätesverknüpftist und deren Widerstände (R1,...,R4) derartdimensioniert sind, dass zwei diagonal gegenüberliegende Widerstände (R2, R3) betriebsbedingtihren Widerstandswert durch Erwärmung ändern, während diebeiden anderen ihren Widerstandswert beibehalten, und deren Ausgangmit einer Auswerteschaltung verknüpft ist.Device for detecting a degree of contamination of an operated converter device with a resistance bridge circuit ( 18 ), the input side of which is connected to a power supply of the converter device and their resistors (R 1 , ..., R 4 ) are dimensioned such that two diagonally opposite resistors (R 2 , R 3 ) operationally change their resistance value by heating, while the the other two maintain their resistance, and whose output is linked to an evaluation circuit.
    [10]
    Vorrichtung zur Erfassung eines Verschmutzungsgradeseines betriebenen Umrichtergerätesmit zwei eng nebeneinander verlaufenden Leiterbahnen (28, 30),wobei eine mit einem Ableitwiderstand (24) versehen ist,wobei die andere Leiterbahn mit einer Spannungsversorgung des Umrichtergerätes verknüpft ist,und wobei elektrisch parallel zum Ableitwiderstand (24)ein Spannungsfolger (22) geschaltet ist.Device for detecting a degree of soiling of an operated converter device with two conductor tracks running close to each other ( 28 . 30 ), one with a bleeder resistor ( 24 ), wherein the other conductor track is linked to a power supply of the converter device, and wherein electrically parallel to the bleeder resistor ( 24 ) a voltage follower ( 22 ) is switched.
    [11]
    Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass wenigstens ein Widerstand (R2, R3) der beiden Widerstände (R2,R3), die betriebsbedingt ihren Widerstand ändern, ausmehreren elektrisch in Reihe geschalteten Widerständen besteht, dieim Umrichtergerätverteilt angeordnet sind.Apparatus according to claim 9, characterized in that at least one resistor (R 2 , R 3 ) of the two resistors (R 2 , R 3 ), the operational change their resistance, consists of a plurality of resistors electrically connected in series, which are arranged distributed in the converter are.
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