Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module
5.7.3.1 Fehlerstromerkennung und -absenkung
Fehlerstromerkennung
Bild 5.7.9 zeigt die Schaltung eines U-Umrichters. Darin sind zunächst allgemein die Messpunkte
gekennzeichnet, an denen Fehlerströme erfasst werden können.
1
6
6 6
3
3 3
5
5
5
7
7
7
2
4
4
4
Bild 5.7.9 U-Umrichter mit Messpunkten für Fehlerströme
Es läßt sich folgende Zuordnung treffen:
Überstrom: erkennbar an Messpunkten 1-7
ZweigKurzschluss: erkennbar an Messpunkten 1-4 und 6-7
LastKurzschluss: erkennbar an Messpunkten 1-7
Erdschluss: erkennbar an Messpunkten 1, 3, 5, 6 oder durch Differenzbildung
aus 1 und 2
Für die Beherrschung von Kurzschlussströmen ist grundsätzlich ein schneller Schutz, der direkt
auf der Treiberendstufe eingreift, notwendig, da der Transistorschalter innerhalb von t sc_max
(typ.
10 µs) nach Eintritt des Kurzschlusses ausschalten (ggf. mit aktiv gesteuerter reduzierter Schaltgeschwindigkeit)
muss. Hierfür kann die Erkennung an den Messpunkten 3, 4, 5, 6, 7 erfolgen.
Die Messung an den Punkten 1-5 kann mittels Messshunt oder induktiv arbeitender Messstromwandler
(häufig an Punkt 5) realisiert werden.
Messshunt:
--
einfaches Messverfahren
--
niederohmige (1...100 mW), induktivitätsarme Leistungsshunts erforderlich
--
hohe Störanfälligkeit des Messsignales
--
Messwerte stehen nicht potentialfrei zur Verfügung
Stromsensoren:
--
deutlich höherer Aufwand (Kosten) im Vergleich zum Messshunt
--
geringere Störanfälligkeit des Messsignales im Vergleich zum Messshunt
--
Messwerte stehen potentialfrei zur Verfügung
Die Messpunkte 6 und 7 stehen für die Fehlerstromerfassung direkt an den Klemmen des IGBT/
MOSFET. Die hierfür bekannten Verfahren sind die v CEsat
bzw. v DS(on)
-Überwachung (indirekte Messmethode)
und die Stromspiegelung bei Verwendung eines Sense-IGBT / Sense-MOSFET (direkte
Messmethode). Bild 5.7.10 zeigt das Grundprinzip.
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