識(shí)別發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的電氣故障的方法及執(zhí)行該方法的器具的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于確定一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)（1）、尤其是一陸上交通工具的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的電氣故障的方法，所述發(fā)電機(jī)系統(tǒng)具有一發(fā)電機(jī)（10）和一整流器（30），其中，所述發(fā)電機(jī)具有一發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器（20），所述整流器具有整流器元件（D1-D6），其中，所述方法包括，在通過(guò)所述發(fā)電機(jī)（10）的一激勵(lì)繞組（21）的至少一個(gè)激勵(lì)電流的激勵(lì)電流值（Ierr）的情況下，分別獲知至少一個(gè)特征參量，所述至少一個(gè)特征參量相應(yīng)于所述整流器元件（D1-D6）中的至少一個(gè)整流器元件的通電時(shí)間份額，并且當(dāng)所述至少一個(gè)特征參量與一配屬的期望值以大于一預(yù)設(shè)的程度存在偏差時(shí)，確定存在一電氣故障。用于執(zhí)行該方法的器具同樣是本發(fā)明的主題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】識(shí)別發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的電氣故障的方法及執(zhí)行該方法的器具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于識(shí)別發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的電氣故障的方法以及用于執(zhí)行該方法的器具。
【背景技術(shù)】
[0002]用于陸上交通工具的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)典型地具有一他勵(lì)發(fā)電機(jī)，其具有一激勵(lì)繞組和一定子繞組、一聯(lián)接在該定子繞組之后的整流器和一發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器。該發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器通過(guò)相應(yīng)地設(shè)定通過(guò)所述激勵(lì)繞組的電流來(lái)調(diào)節(jié)通過(guò)所述發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓。所述發(fā)電機(jī)常常構(gòu)造成爪極發(fā)電機(jī)。但本發(fā)明不限于在陸上交通工具中使用，而是也可以在空中交通工具和/或水上交通工具中的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的情況下使用。
[0003]相應(yīng)的交通工具的機(jī)載電網(wǎng)包括至少一個(gè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、至少一個(gè)電池和大量的電消耗器。隨著在交通工具中、在陸上交通工具中例如在電子穩(wěn)定性程序等等中的與安全相關(guān)的電氣系統(tǒng)的提高的推廣度，對(duì)于機(jī)載電網(wǎng)的保護(hù)越來(lái)越重要。在此，特別重要的是防止過(guò)壓。
[0004]過(guò)壓尤其會(huì)從發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的電氣故障，例如定子場(chǎng)中的匝間短路、激勵(lì)繞組中的匝間短路、電機(jī)(例如由于在那里構(gòu)建的永磁鐵的去磁引起)的磁性質(zhì)的改變、整流器中的短路，或者影響所述發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的怠速電壓的故障中得出。電氣故障在本申請(qǐng)的范疇中理解為會(huì)影響通過(guò)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)饋入到聯(lián)接的機(jī)載電網(wǎng)中的電壓的所有故障。
[0005]為了能夠識(shí)別電氣故障，在JP 3374543 B2中記載到，在發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的整流器的直流電壓側(cè)和交流電壓側(cè)所施加的電壓利用比較儀相互進(jìn)行比較。通過(guò)所述方法可以識(shí)別到整流器中的短路，但無(wú)法識(shí)別到發(fā)電機(jī)內(nèi)部的故障，例如在其定子繞組和/或激勵(lì)繞組中的匝間短路。
[0006]因此，還需要用于識(shí)別在相應(yīng)的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的電氣故障的更好的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在該背景下，本申請(qǐng)建議具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的一種用于識(shí)別發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的電氣故障的方法以及用于執(zhí)行該方法的器具。有利的設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求以及下面的說(shuō)明書(shū)的主題。
[0008]發(fā)明優(yōu)點(diǎn)
如前所述，通過(guò)已知的方法，即在發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的整流器的直流電壓側(cè)和交流電壓側(cè)所施加的電壓利用比較儀相互進(jìn)行比較，例如無(wú)法識(shí)別到發(fā)電機(jī)的定子繞組和/或激勵(lì)繞組中的匝間短路。本發(fā)明克服了該缺點(diǎn)。本發(fā)明能夠識(shí)別所有的、文章開(kāi)頭所提到的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的電氣故障，例如定子場(chǎng)中的匝間短路、激勵(lì)繞組中的匝間短路、電機(jī)的磁性質(zhì)的改變、整流器中的短路以及影響所述怠速電壓的故障。
[0009]本發(fā)明在一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、尤其是陸上交通工具的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中使用。如前所述，這種發(fā)電機(jī)系統(tǒng)具有一發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)具有一發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器和一帶有整流器元件的整流器。
[0010]相應(yīng)的整流器一般是已知的。所述整流器元件可以在整流器中構(gòu)造成傳統(tǒng)的二極管或齊納二極管。常見(jiàn)的用于對(duì)三相電流進(jìn)行整流的六脈沖整流器具有例如六個(gè)整流器元件。在此，一個(gè)整流器元件也可以例如具有一對(duì)并聯(lián)的二極管或多對(duì)并聯(lián)的二極管。但本發(fā)明也可以在有源整流器中使用，其中，所述整流器元件構(gòu)造成半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，例如構(gòu)造成金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。具有有源整流器的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)所述發(fā)電機(jī)的馬達(dá)運(yùn)行，其中，所述整流器被用于換向。
[0011]如前所述，所述發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器通過(guò)向所述激勵(lì)線(xiàn)圈的相應(yīng)供電，例如通過(guò)脈沖寬度調(diào)制地操控一相應(yīng)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)所述發(fā)電機(jī)的輸出電壓。根據(jù)本發(fā)明的方法包括，在通過(guò)所述發(fā)電機(jī)的激勵(lì)繞組的一激勵(lì)電流的至少一個(gè)激勵(lì)電流值的情況下，分別獲知至少一個(gè)特征參量，其與所述整流器元件中的至少一個(gè)的通電時(shí)間份額相應(yīng)。
[0012]所述通電時(shí)間份額在本申請(qǐng)的范疇中表示一時(shí)間區(qū)間的份額，在該時(shí)間區(qū)間內(nèi)一電流流過(guò)一相應(yīng)的整流器元件。當(dāng)施加一與穿行方向相應(yīng)的電壓梯度時(shí)，該電流在一二極管中流動(dòng)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明確定，當(dāng)所述至少一個(gè)特征參量與一配屬的期望值以大于一預(yù)設(shè)的范圍存在偏差時(shí)，存在一電氣故障。在此，所述期望值涉及各激勵(lì)電流值并且有利地也涉及一確定的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和一機(jī)載電網(wǎng)電壓。預(yù)期值也可以例如從所述激勵(lì)電流值和由此在完好的發(fā)電機(jī)的情況下所得出的特征參量之間的已知的關(guān)聯(lián)中導(dǎo)出，例如借助于一特性曲線(xiàn)。該特性曲線(xiàn)適宜地涉及一恒定的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速并且考慮所述機(jī)載電網(wǎng)電壓。
[0014]在此，本發(fā)明可以從一方法出發(fā)，其中，利用比較儀將一施加在所述整流器的(至少)一個(gè)直流電壓側(cè)的接口上的電壓和一施加在所述整流器的(至少)一個(gè)交流電壓側(cè)的接口上的電壓進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0015]在此，所述整流器的直流電壓側(cè)的接口被理解為所述整流器的兩個(gè)接口，它們提供一直流電壓并且饋入到所聯(lián)接的機(jī)載電網(wǎng)中。通常針對(duì)直流電壓側(cè)的接口或電池極，根據(jù)其極性來(lái)采用命名B+和B-或G+和G-。所述直流電壓側(cè)的接口中的一個(gè)可以接地，在歐洲大陸的交通工具中典型地為負(fù)的。正的直流電壓側(cè)的接口在此位于一電勢(shì)上，該電勢(shì)相應(yīng)于機(jī)載電網(wǎng)電壓，例如12V，負(fù)的直流電壓側(cè)的接口位于OV。
[0016]相應(yīng)地，所述整流器的交流電壓側(cè)的接口是如下的接口，利用所述接口將所述整流器與所述發(fā)電機(jī)連接。所述交流電壓側(cè)的接口也被稱(chēng)作相。其數(shù)量可以例如是三或五。但本發(fā)明也可以在四相、六相、七相或更多相的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中使用。經(jīng)由所述交流電壓側(cè)的接口將一通過(guò)所述發(fā)電機(jī)提供的交流電饋入到所述整流器中，該整流器將所述交流電轉(zhuǎn)換成一直流電。
[0017]所述交流電壓側(cè)的接口中的每一個(gè)接口在整流器中經(jīng)由一第一整流器元件與第一直流電壓側(cè)的接口連接，并且經(jīng)由一第二整流器元件與第二直流電壓側(cè)的接口連接。所述整流器元件如此聯(lián)接，使得一電流要么僅能夠沿著一第一方向從相應(yīng)的交流電壓側(cè)的接口經(jīng)由所述第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)向所述第一(正的)直流電壓側(cè)的接口流動(dòng)，要么僅能夠沿著一第二方向從所述第二(負(fù)的)直流電壓側(cè)的接口經(jīng)由所述第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)向相應(yīng)的交流電壓側(cè)的接口流動(dòng)。
[0018]利用本發(fā)明，在一完好的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)的最大激勵(lì)的情況下，近似始終流動(dòng)一電流，確切地說(shuō)，近似50%的時(shí)間沿著所述第一方向流動(dòng)，并且近似50%的時(shí)間沿著所述第二方向流動(dòng)。即，所述第一整流器元件的通電時(shí)間份額和所述第二整流器元件的通電時(shí)間份額分別為近似50%。在具有電氣故障的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中，如下面所述，該通電時(shí)間份額即使在最大激勵(lì)的情況下也無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此，其明顯低于所述的50%，如在部分激勵(lì)的發(fā)電機(jī)中也是這種情況。
[0019]因此，激勵(lì)電流，作為針對(duì)所述電機(jī)的激勵(lì)程度的一個(gè)尺度，在一完好的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的情況下處于與所述整流器元件的每一個(gè)整流器元件的通電時(shí)間份額的已知的關(guān)聯(lián)中。因此，在一完好的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中，一針對(duì)一特征參量的期望值相應(yīng)于每個(gè)激勵(lì)電流，該特征參量與至少一個(gè)整流器元件的通電時(shí)間份額相關(guān)聯(lián)。這至少針對(duì)各恒定的轉(zhuǎn)速和機(jī)載電網(wǎng)電壓有效。當(dāng)在所述發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中存在電氣故障時(shí)，得到了與該已知的關(guān)聯(lián)的偏差。這剛好利用了本發(fā)明。
[0020]本發(fā)明例如從所述的利用比較儀的比較中導(dǎo)出所述特征參量。因此這是可行的，因?yàn)楫?dāng)所述電流沿著之前所述的第一方向從相應(yīng)的交流電壓側(cè)的接口經(jīng)由所述第一半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)向所述第一(正的)直流電壓側(cè)的接口流動(dòng)(即從所述發(fā)電機(jī)經(jīng)由所述整流器進(jìn)入到所述機(jī)載電網(wǎng)中或者說(shuō)從所述發(fā)電機(jī)中流出)，則始終是施加在所述整流器的交流電壓側(cè)的接口上的電壓大于施加在其正的直流電壓側(cè)的接口上的相應(yīng)地整流過(guò)的電壓。如果將所述電壓例如利用一相應(yīng)地聯(lián)接的比較儀進(jìn)行比較，則可以獲得等于I的比較儀信號(hào)。在其余的時(shí)間區(qū)間中所述比較儀信號(hào)為零。如果接近50%的時(shí)間獲得一等于I的比較儀信號(hào)并且接近50%的時(shí)間獲得一等于零的比較儀信號(hào)，則所述第一和所述第二整流器元件的通電時(shí)間份額分別接近50%。在完全激勵(lì)的發(fā)電機(jī)的情況下這意味著，所述發(fā)電機(jī)系統(tǒng)不具有電氣故障。
[0021]類(lèi)似地也針對(duì)如下情況有效，其中，所述電流沿著之前所述的第二方向從所述第二 (負(fù)的)直流電壓側(cè)的接口經(jīng)由所述第二半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)向相應(yīng)的交流電壓側(cè)的接口流動(dòng)(即從所述機(jī)載電網(wǎng)經(jīng)由所述整流器向所述發(fā)電機(jī)流動(dòng)或者說(shuō)流入到所述發(fā)電機(jī)中)。在此情況下，測(cè)量到的施加在所述整流器的交流電壓側(cè)的接口上的電壓比在其負(fù)的直流電壓側(cè)的接口上的電壓更小(比如當(dāng)其負(fù)的直流電壓側(cè)的接口上的電壓接地時(shí)，在所述整流器的交流電壓側(cè)的接口上的電壓小于0V)。如前所述，所述電壓也可以利用比較儀進(jìn)行比較。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算單元，例如一發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器或一相應(yīng)的控制器，作為用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的器具，尤其是程序技術(shù)地設(shè)置用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0023]所述方法以軟件的形式的執(zhí)行也是有利的，因?yàn)槠湟鹆颂貏e小的費(fèi)用，尤其是當(dāng)實(shí)施的控制器還用于其它任務(wù)且因此無(wú)論如何都存在時(shí)。用于提供計(jì)算機(jī)程序的合適的數(shù)據(jù)載體尤其是軟盤(pán)、硬盤(pán)、閃存、EEPR0M、⑶-ROM、DVD等。經(jīng)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(互聯(lián)網(wǎng)、內(nèi)部網(wǎng))下載程序也是可行的。
[0024]本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)方案從說(shuō)明書(shū)和附圖中給出。
[0025]要理解的是，前面提到的和后面的還待闡釋的特征能夠不僅在各給出的組合中，而且在其它的組合中或者以單獨(dú)的形式應(yīng)用，而不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍。
[0026]本發(fā)明借助附圖中的實(shí)施例示意示出并且隨后在參考附圖的情況下詳細(xì)描述。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0027]圖1示出了在一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的激勵(lì)電流和整流器電流之間的關(guān)聯(lián)；
圖2示出了一根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的示意圖；
圖3示出了一根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的示意圖；
圖4示出了在一具有完全激勵(lì)的發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的電流和電壓的信號(hào)走向；
圖5示出了在一具有未激勵(lì)的或僅很小地激勵(lì)的發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的電流和電壓的信號(hào)走向；
圖6示出了在一具有部分地激勵(lì)的發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的電流和電壓的信號(hào)走
向；
圖7示出了在一完好的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的一激勵(lì)電流和一整流器電流元件的特征參量之間的關(guān)聯(lián)；
圖8不出了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的電氣故障的確定。
[0028]在附圖中相互對(duì)應(yīng)的元件以相同的附圖標(biāo)記示出，以省略重復(fù)說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0029]圖1在一圖表100中示出了在一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)中在不同轉(zhuǎn)速的情況下，即在每分鐘1800轉(zhuǎn)(曲線(xiàn)101)、每分鐘3000轉(zhuǎn)(曲線(xiàn)102)和每分鐘6000轉(zhuǎn)(曲線(xiàn)103)的情況下，一在X軸上的激勵(lì)電流Ierr和一在y軸上的發(fā)電機(jī)電流IGen (分別以A為單位)之間的關(guān)聯(lián)?？梢钥吹?，例如在1800轉(zhuǎn)(曲線(xiàn)101)的情況下從一最小IA的激勵(lì)電流開(kāi)始才能夠輸出電流。本發(fā)明還能夠?qū)崿F(xiàn)，對(duì)所謂的起動(dòng)電流(Angehstrom)進(jìn)行可信度檢驗(yàn)。
[0030]為此可以在所述的比較儀中，其在圖3中詳細(xì)示出，例如在一調(diào)節(jié)器中執(zhí)行的情況下，獲知所述激勵(lì)電流，從該激勵(lì)電流開(kāi)始，所述比較儀信號(hào)剛好大于O。
[0031]圖2示出了一根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)2的示意圖。其包括自身的發(fā)電機(jī)10、一發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器20，該發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器具有一激勵(lì)繞組21和一整流器30。所述發(fā)電機(jī)10是三相地構(gòu)造的，從而所述發(fā)電機(jī)10和所述整流器30具有三個(gè)交流電壓側(cè)的接口 U、V和W。所述交流電壓側(cè)的接口 U、V和W分別與所述整流器30的基本上相同地構(gòu)建的半橋31、32、33連接。所述整流器30的直流電壓側(cè)的接口以B+和B-來(lái)命名。
[0032]在所述整流器30的半橋31、32、33中分別布置有作為二極管示出的整流器元件Dl至D6，它們能夠?qū)崿F(xiàn)一沿著之前所述的第一或第二方向的電流。相應(yīng)的電流以I (Dl)至I(D6)來(lái)說(shuō)明。在此，負(fù)號(hào)說(shuō)明了從相應(yīng)的交流電壓側(cè)的接口 U、V、W經(jīng)由所標(biāo)記的整流器元件Dl、D3或D5至所述第一(正的)直流電壓側(cè)的接口 B+ (即從所述發(fā)電機(jī)10經(jīng)由所述整流器30流入到所述機(jī)載電網(wǎng)中或者說(shuō)從所述發(fā)電機(jī)10中流出)的第一方向，不具有正負(fù)號(hào)的數(shù)據(jù)說(shuō)明了從所述第二(負(fù)的)直流電壓側(cè)的接口 B-經(jīng)由所標(biāo)記的整流器元件D2、D4、D6至相應(yīng)的交流電壓側(cè)的接口 U、V、W (即從所述機(jī)載電網(wǎng)經(jīng)由所述整流器30流向所述發(fā)電機(jī)10或者說(shuō)流入到所述發(fā)電機(jī)10中的)第二方向。
[0033]經(jīng)由相應(yīng)地標(biāo)記的導(dǎo)線(xiàn)，所述發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器20可以評(píng)價(jià)施加在所述發(fā)電機(jī)10或所述整流器30的至少一個(gè)交流電壓側(cè)的接口，這里U上的電壓、這里作為V (U)示出。所述發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器20可以經(jīng)由其頻率來(lái)識(shí)別一發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。所述發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器20還可以評(píng)價(jià)一例如施加在所述正的直流電壓接口 B+上的直流電壓。該直流電壓可以用作針對(duì)一利用所述發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器20來(lái)調(diào)節(jié)的通過(guò)所述激勵(lì)繞組21的激勵(lì)電流的輸入?yún)⒘俊0034]圖3示出了一根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)I的示意圖。該發(fā)電機(jī)系統(tǒng)I具有之前描述的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)2的主要元件。
[0035]此外，設(shè)置一比較儀22，其設(shè)置用于，將一施加在所述發(fā)電機(jī)10或所述整流器30的一交流電壓側(cè)的接口上的電壓、這里V (U)和一施加在一直流電壓接口、這里B+上的直流電壓利用比較儀進(jìn)行比較。
[0036]所述比較儀22和聯(lián)接在其后的評(píng)價(jià)電路可以構(gòu)造成所述發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器20的一部分并且集成在一相應(yīng)的殼體中。通過(guò)所述比較儀信號(hào)的評(píng)價(jià)，可以獲知聯(lián)接在各交流電壓側(cè)的接口上的整流器元件、這里Dl和D2的通電時(shí)間份額，如部分地已經(jīng)闡述。
[0037]在圖4中展示了在一具有完全激勵(lì)的發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、例如具有所述發(fā)電機(jī)10的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)I的情況下的電流和電壓的信號(hào)走向。所有的信號(hào)走向都相對(duì)于X軸上的一以ms為單位的時(shí)間t來(lái)繪制。
[0038]圖表A示出了一以V為單位的所述比較儀22的比較儀信號(hào)V(komp)。圖表B示出了一施加在所述發(fā)電機(jī)10或所述整流器30的一交流電壓側(cè)的接口上的電壓、這里V (v),以及一以V為單位的施加在一直流電壓側(cè)的接口、這里B+上的直流電壓。所述信號(hào)原則上相應(yīng)于能夠在如圖1中所示的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)I中進(jìn)行評(píng)價(jià)的信號(hào)(V (U)和B+)。圖表C示出了一以A為單位的通過(guò)所述激勵(lì)繞組21流動(dòng)的電流I (LI)。圖表D示出了以A為單位的從所述發(fā)電機(jī)10經(jīng)由所述整流器30和所述整流器元件Dl至D6流入到所述機(jī)載電網(wǎng)中或者反過(guò)來(lái)流動(dòng)的電流-1 (Dl), I (D2)、-1 (D3)、I (D4)、-1 (D5)和I (D6)(關(guān)于正負(fù)號(hào)參見(jiàn)圖2的描述)。所述電流中的每一個(gè)分別在一正弦信號(hào)的正半波和負(fù)半波期間流動(dòng)。
[0039]從圖4可見(jiàn)，當(dāng)例如一電流_I(D3)從所述發(fā)電機(jī)10經(jīng)由所述整流器元件D3流入到所述機(jī)載電網(wǎng)中(上述的第一方向)時(shí)，始終是施加在所配屬的交流電壓側(cè)的接口上的電壓V (V)大于施加在所述正的直流電壓側(cè)的接口 B+上的電壓。因此所述比較儀22響應(yīng)，從而獲得一比較儀信號(hào)V (komp)的一相應(yīng)值(圖表A)。所述比較儀信號(hào)V (komp)的電壓可以任意地選擇。
[0040]相應(yīng)地，以相反的方向也有效的是，一電流I (D4)經(jīng)由所述整流器元件D4流入到所述發(fā)電機(jī)10中(上述的第二方向)。這樣，所測(cè)量到的施加在所配屬的交流電壓側(cè)的接口上的電壓V (V)小于施加在負(fù)的直流電壓側(cè)的接口 B-上的電壓。因此，這里一相應(yīng)地反向配置的比較儀22也響應(yīng)。
[0041]從圖3中可見(jiàn)，所述比較儀信號(hào)V (komp)接近50%的時(shí)間處于IV的值上。這是因?yàn)椋瑢?duì)置的整流器元件(這里示出的D3和D4)接近無(wú)停頓地轉(zhuǎn)移電流。此外，所述電壓V(v)具有在ps區(qū)域中的上升沿和下降沿。
[0042]雖然在圖4中特別示出了所述整流器元件D3和D4，但要強(qiáng)調(diào)的是，相應(yīng)的描述也對(duì)于其它的整流器元件以及它們的電流和電壓有效。因此，也可以相應(yīng)地評(píng)價(jià)其它的整流器元件以及它們的電流和電壓。
[0043]圖5示出了在一具有未激勵(lì)的或僅很小地激勵(lì)的發(fā)電機(jī)10的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的電流和電壓的相應(yīng)的信號(hào)走向。圖表A至D相應(yīng)于圖4的圖表A至D。這里,所述發(fā)電機(jī)10具有OA的輸出電流?？梢钥吹剑霰容^儀信號(hào)V (komp)從未響應(yīng)，電壓V (V)自由浮動(dòng)地在電壓V (b+)和OV (接地的負(fù)的直流電壓側(cè)的接口 B-的電壓)之間的范圍中運(yùn)動(dòng)。但所述電壓V (V)針對(duì)一電流-1 (D3)或I (D4)是不夠的。[0044]圖6示出了在一具有部分地激勵(lì)的電機(jī)的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)I中的電流和電壓的信號(hào)走向。圖表A至D相應(yīng)于圖4和5的圖表A至D。
[0045]所述比較儀信號(hào)V (komp)雖然響應(yīng)，但在其響應(yīng)期間的持續(xù)時(shí)間明顯低于總時(shí)間的50%。所述電壓V (V)需要可識(shí)別的時(shí)間，用以從OV升高到V (b+)。在該中間時(shí)間中出現(xiàn)一停頓，在該停頓中沒(méi)有電流經(jīng)由相應(yīng)的相分支流動(dòng)。這相應(yīng)于在圖表D中在I (D4)和-1 (D3)之間的停頓。因此，所述電壓V (V)必須首先超過(guò)所述電壓V (b+)，直到相應(yīng)的電流-1 (D3)能夠經(jīng)由所述整流器元件D3沿著所述第一方向流入到所述機(jī)載電網(wǎng)中。相反地，所述電壓V (V)必須首先低于所述電壓V (b-)、這里0V，直到所述電流-1 (D4)能夠經(jīng)由所述整流器元件D4沿著所述第二方向流入到所述整流器10中。
[0046]總體上可見(jiàn)，在通過(guò)所述整流器元件Dl至D6分別流動(dòng)一電流-1 (D1)、I (D2)、_I(D3)、I (D4)、-1 (D5)或I (D6)期間的時(shí)間份額(這里稱(chēng)作通電時(shí)間份額)或相應(yīng)的通電的持續(xù)時(shí)間(這里稱(chēng)作通電持續(xù)時(shí)間)以提高的激勵(lì)電流升高并且直至50%的通電時(shí)間份額結(jié)束。該效應(yīng)尤其在低轉(zhuǎn)速的情況下產(chǎn)生。因此，可以經(jīng)由所述通電時(shí)間份額在固定的轉(zhuǎn)速的情況下在改變的激勵(lì)電流的情況下描述出一發(fā)電機(jī)10的怠速電壓的走向的特性。
[0047]如果將所述通電時(shí)間份額(或所述通電持續(xù)時(shí)間)關(guān)于所述激勵(lì)電流進(jìn)行描繪，則得到了相應(yīng)于圖7的示圖。圖7示出了在X軸上的一以A為單位的激勵(lì)電流Ierr和在左邊的y軸上的以μ s為單位的通電持續(xù)時(shí)間或者在右邊的y軸上以百分比為單位的通電時(shí)間份額之間的關(guān)聯(lián)，作為一完好的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的整流器元件的特征參量。
[0048]特征曲線(xiàn)701相應(yīng)于所述通電持續(xù)時(shí)間，特性曲線(xiàn)702相應(yīng)于所述通電時(shí)間份額。要注意的是，所述特性曲線(xiàn)與所述機(jī)載電網(wǎng)電壓(比如電壓B+)相關(guān)，因?yàn)樵摍C(jī)載電網(wǎng)電壓首先必須被相應(yīng)的電壓V (u)、V (V)和V (w)超過(guò)。在所述特性曲線(xiàn)中的拐點(diǎn)特別是在五相的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中要注意。在5相的發(fā)電機(jī)中在相電壓走向中出現(xiàn)一拐點(diǎn)。隨著超過(guò)所述拐點(diǎn)直到B+或B-，所述通電持續(xù)時(shí)間經(jīng)歷一不連續(xù)性。
[0049]本發(fā)明例如規(guī)定，在圖7中記錄類(lèi)似于特性曲線(xiàn)701和702的一個(gè)或多個(gè)特性曲線(xiàn)。這可以例如在車(chē)間中，但在任何情況下都可以在已知的完好的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)I中進(jìn)行。在此情況下，考慮瞬時(shí)的機(jī)載電網(wǎng)電壓，優(yōu)選所述調(diào)節(jié)電壓。因此，一個(gè)或多個(gè)特性曲線(xiàn)說(shuō)明了在一完好的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)I中在至少兩個(gè)激勵(lì)電流值(Ierr)的情況下針對(duì)所述通電持續(xù)時(shí)間或所述通電時(shí)間份額的期望值。也可以使用與所述通電時(shí)間份額相應(yīng)的推導(dǎo)出的特征參量。所述一個(gè)或所述多個(gè)特性曲線(xiàn)可以保存在所述發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器20的非易失性存儲(chǔ)器中。
[0050]在運(yùn)行中，可以在所述發(fā)電機(jī)10的一恒定的轉(zhuǎn)速的情況下通過(guò)在恒定的轉(zhuǎn)速下(理想地在空轉(zhuǎn)中)緩慢地提高所述激勵(lì)電流來(lái)進(jìn)行瞬時(shí)的發(fā)電機(jī)值的檢測(cè)。在與從所述一個(gè)或所述多個(gè)特性曲線(xiàn)中推導(dǎo)出的預(yù)期值強(qiáng)烈偏差的情況下，可以導(dǎo)入一故障反應(yīng)(例如中止一故障位、具有減小的功率的應(yīng)急功能或切斷所述發(fā)電機(jī)10)。
[0051]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式參照在一整流器分支短路的情況下的系統(tǒng)行為來(lái)確定電氣故障。這里，圖表A、B和D相應(yīng)于圖4至6的圖表A、B和D。此外，在圖表E中展示了施加在所有的交流電壓側(cè)的接口 U、V和W上的電壓V Cu), V (V)和V (w)0
[0052]在t=20ms的情況下，在具有所述交流電壓側(cè)的接口 U的相分支中出現(xiàn)一短路，從而在該相分支上不再存在電壓信號(hào)V Cu)(圖表B)。由此獲得了在電流I (U)、I (V)和I(W)中的明顯的不對(duì)稱(chēng)(圖表D)。由于通過(guò)所述短路而提高的電流I (U)，雖然在較低的激勵(lì)電流的情況下就已經(jīng)激活了所述比較儀信號(hào)V (komp)，但從未到達(dá)50%或接近50%的通電時(shí)間份額。在所述發(fā)電機(jī)10中產(chǎn)生的電流的高的份額被短路。由此(無(wú)論在哪個(gè)相中)在哪里都無(wú)法產(chǎn)生50%的通電時(shí)間份額。
【權(quán)利要求】
1.用于確定一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)(I)、尤其是一陸上交通工具的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的電氣故障的方法，所述發(fā)電機(jī)系統(tǒng)具有一發(fā)電機(jī)(10)和一整流器(30),其中，所述發(fā)電機(jī)具有一發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器(20)，所述整流器具有整流器元件(D1-D6)，其中，所述方法包括，在通過(guò)所述發(fā)電機(jī)(10)的一激勵(lì)繞組(21)的至少一個(gè)激勵(lì)電流的激勵(lì)電流值(Ierr)的情況下，分別獲知至少一個(gè)特征參量，所述至少一個(gè)特征參量相應(yīng)于所述整流器元件(D1-D6)中的至少一個(gè)整流器元件的通電時(shí)間份額，并且當(dāng)所述至少一個(gè)特征參量與一配屬的期望值偏差得比預(yù)設(shè)更大時(shí)，確定存在一電氣故障。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述期望值分別從一特性曲線(xiàn)(701、702)中導(dǎo)出，所述特性曲線(xiàn)說(shuō)明了在一已知的完好的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)(I)的情況下針對(duì)至少兩個(gè)激勵(lì)電流值(Ierr)的特征參量的值。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述特征曲線(xiàn)(701、702)說(shuō)明了通電時(shí)間份額和/或通電持續(xù)時(shí)間，所述通電時(shí)間份額和/或通電持續(xù)時(shí)間在已知的完好的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)(I)中，在至少兩個(gè)不同的激勵(lì)電流值(Ierr)的情況下，在所述發(fā)電機(jī)(10)的一預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)數(shù)和/或在所述整流器(30)的直流電壓側(cè)的接口(B+、B-)之間的一預(yù)設(shè)的電壓降的情況下獲得。
4.按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法在所述發(fā)電機(jī)(10)的恒定的轉(zhuǎn)數(shù)的情況下實(shí)施。
5.按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，當(dāng)所述至少一個(gè)特征參量說(shuō)明，所述整流器元件(D1-D6)中的至少一個(gè)整流器元件在一最大的激勵(lì)電流(Ierr)的情況下的通電時(shí)間份額明顯高于或低于50%，尤其是低于45%、40%、30%或20%或高于55%、60%或70%時(shí)，確定存在一電氣故障。
6.按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述至少一個(gè)特征參量通過(guò)評(píng)價(jià)至少一個(gè)施加在所述整流器(30)的一交流電壓側(cè)的接口(U、V、W)上的交流電壓(V (U)、V(V)、V (W))和至少一個(gè)施加在所述整流器(30)的一直流電壓側(cè)的接口(B+、B-)上的直流電壓(V (b+)、V (b-))來(lái)獲知。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述至少一個(gè)特征參量基于一利用比較儀將所述交流電壓(V Cu),V (v)、V (w))中的至少一個(gè)交流電壓與所述直流電壓(V (b+)、V (b-))中的至少一個(gè)直流電壓進(jìn)行比較來(lái)獲知。
8.發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器(20)，其設(shè)置用于實(shí)施按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，所述發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器具有一比較儀(22 )和一計(jì)算單元，所述比較儀設(shè)置用于將至少一個(gè)施加在所述整流器(30)的至少一個(gè)交流電壓側(cè)的接口(U、V、W)上的交流電壓(V Cu),V (v)、V (w))與至少一個(gè)施加在所述整流器的一直流電壓側(cè)的接口(B+、B-)上的直流電壓(V (b+)、V(b-))進(jìn)行比較，并且基于所述比較，利用所述計(jì)算單元，能夠確定所述至少一個(gè)特征參量。
9.計(jì)算單元，尤其是按照權(quán)利要求8所述的發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)器(20)的計(jì)算單元，其設(shè)置用于實(shí)施按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法。
10.計(jì)算機(jī)程序，其具有程序代碼裝置，當(dāng)所述程序代碼裝置在一尤其是按照權(quán)利要求9所述的計(jì)算單元上實(shí)施時(shí)，所述程序代碼裝置操縱所述計(jì)算單元來(lái)實(shí)施按照權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法。
11.機(jī)器可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)，具有存儲(chǔ)在其上的按照權(quán)利要求10所述的計(jì)算機(jī)程序。
【文檔編號(hào)】G01R31/06GK103941187SQ201410019491
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月17日
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