1.本发明涉及一种变频器。
技术实现要素：
2.本发明所基于的任务在于提供一种变频器，该变频器能够实现可靠且成本低廉的接地故障识别。
3.该变频器通常具有直流电压中间电路，其中该直流电压中间电路具有第一连接极，在该变频器运行时，在该第一连接极处存在或施加正中间电路电位，并且该直流电压中间电路具有第二连接极，在该变频器运行时，在该第二连接极处存在或施加负中间电路电位。就这方面来说也应参阅有关的专业文献。
4.该变频器还具有常规的逆变器，其中该逆变器具有第一连接极，在该变频器运行时，在该第一连接极处存在正逆变器电位，并且该逆变器具有第二连接极，在该变频器运行时，在该第二连接极处存在负逆变器电位。
5.该变频器还具有分流电阻，该分流电阻被接到该直流电压中间电路的第一连接极与该逆变器的第一连接极之间。
6.正中间电路电位可以对应于正逆变器电位减去降落在分流电阻上的电压。负中间电路电位可以对应于负逆变器电位，前提是在负中间电路电位与负逆变器电位之间的电流通路中不存在有电压降落在其上的组件。
7.该变频器还具有差分放大器，该差分放大器被设计为从降落在分流电阻上的电位差产生测试电压。
8.该变频器还具有评估单元，该评估单元被设计为基于该测试电压来识别接地故障。例如，一旦该测试电压超过或低于指定电平，和/或一旦该测试电压具有脉冲形状的变化过程，等等，该评估单元就可以识别出有接地故障。
9.按照一个实施方式，该差分放大器被设计为在负中间电路电位作为参考电位的情况下产生该测试电压。该测试电压例如可以具有介于0 v与3.3 v或5 v之间的电平。
10.按照一个实施方式，分流电阻的参数被确定为使得或者分流电阻具有这样的电阻值使得在接地故障情况下，在分流电阻处的电位差在50 mv与500 mv之间的范围内。例如，该分流电阻的电阻值可以在1 mohm与20 mohm之间的范围内。
11.按照一个实施方式，该评估单元具有数字输入端，该数字输入端被加载该测试电压，其中该差分放大器被设计为在没有接地故障的情况下以如下电平来产生该测试电压，该电平对应于该数字输入端的第一逻辑电平，例如逻辑电平零，而且其中该差分放大器被设计为在接地故障情况下以如下电平来产生该测试电压，该电平对应于该数字输入端的第二逻辑电平，例如逻辑电平一。
12.按照一个实施方式，该差分放大器具有：第一晶体管、尤其是双极型晶体管，或二极管；和第二晶体管、尤其是双极型晶体管，其中第一晶体管或二极管关于第二晶体管的切换行为方面给该第二晶体管加偏压，使得在接地故障情况下，即使在分流电阻处的电位差
小于500 mv，第二晶体管也会改变其切换状态。
13.按照一个实施方式，第二晶体管被接线为使得该第二晶体管的交变电压增益是其直流电压增益的至少10到20倍。
14.按照一个实施方式，第一晶体管和第二晶体管分别是双极型晶体管，尤其分别是pnp双极型晶体管，并且该差分放大器具有：第一电阻和第一电容器，该第一电阻和该第一电容器串联地被接到分流电阻的第一连接端与第二晶体管的发射极连接端之间；第二电阻，该第二电阻被接到分流电阻的第一连接端与第二晶体管的发射极连接端之间；第三电阻和第四电阻，该第三电阻和该第四电阻串联地被接到第二晶体管的集电极连接端与负中间电路电位之间；第二电容器，该第二电容器与第三电阻并联；以及第五电阻，该第五电阻与第二晶体管的基极-集电极路径并联。
15.按照一个实施方式，第一晶体管的基极连接端和第二晶体管的基极连接端彼此电连接，第一晶体管的发射极连接端和集电极连接端彼此电连接，并且第六电阻串联地被接到分流电阻的第二连接端与第一晶体管的发射极连接端之间。
16.如果使用二极管代替第一晶体管进行温度补偿，则该二极管的阴极和第二晶体管的基极连接端彼此电连接，并且第六电阻串联地被接到分流电阻的第二连接端与该二极管的阳极之间。
17.按照一个实施方式，该变频器具有测试电压生成电路，该测试电压生成电路被设计为从降落在第四电阻上的电压产生该测试电压。
附图说明
18.随后，本发明参考附图详细地予以描述。在这种情况下：图1示出了按照本发明的变频器的示意性电路图；以及图2示出了在图1中示出的变频器的差分放大器、测试电压生成电路和评估单元的详细电路图。
具体实施方式
19.图1示出了变频器100，该变频器通常具有直流电压中间电路1，该直流电压中间电路带有中间电路电容器30，其中直流电压中间电路1具有第一连接极2，在变频器100运行时，在该第一连接极处存在正中间电路电位zk+，并且该直流电压中间电路具有第二连接极3，在变频器100运行时，在该第二连接极处存在负中间电路电位zk-。在正中间电路电位zk+与负中间电路电位zk-之间的电位差或者中间电路电压例如可以在800 v的范围内。
20.变频器100还具有常规的逆变器4，该逆变器具有：三个半桥，这三个半桥带有所属的半导体开关t1至t6，例如以igbt为形式；和三个分流电阻ru、rv和rw，用于电流测量。这些半桥通常为三相电机产生相电压u、v和w。
21.逆变器4具有：第一连接极5，在变频器100运行时，在该第一连接极处存在正逆变器电位wr+；和第二连接极6，在变频器100运行时，在该第二连接极处存在负逆变器电位wr-。在所示出的情况下，电位zk-与wr-相同。
22.变频器100还具有电阻值为10 mohm的分流电阻7，该分流电阻被接到直流电压中间电路1的第一连接极2与逆变器4的第一连接极5之间。
23.变频器100还具有差分放大器8，该差分放大器被设计为从降落在分流电阻7上的电位差us产生测试电压up，在接地故障情况下，该测试电压例如具有脉冲形状的变化过程。
24.变频器100还具有评估单元9，该评估单元被设计为基于该测试电压up或其随时间的变化过程来识别接地故障。
25.差分放大器8被设计为在负中间电路电位zk-作为参考电位的情况下产生该测试电压up，该负中间电路电位在图2中称为gnd。
26.分流电阻7的参数被确定为使得在接地故障情况下，在分流电阻7处的电位差us在50 mv与500 mv之间的范围内。
27.参考图2，评估单元9具有数字输入端10，该数字输入端被加载该测试电压up。在没有接地故障的情况下，差分放大器8以如下电平来产生该测试电压up，该电平对应于数字输入端10的第一逻辑电平；而在接地故障情况下，该差分放大器以如下电平来产生该测试电压up，该电平对应于数字输入端10的第二逻辑电平。
28.参考图2，差分放大器8具有第一pnp双极型晶体管11和第二pnp双极型晶体管12，其中第一晶体管11给第二晶体管12加偏压，使得在接地故障情况下，即使在分流电阻7处的电位差us小于500 mv，第二晶体管12也会改变其切换状态。
29.第二晶体管12被接线为使得该第二晶体管的交变电压增益是其直流电压增益的至少100倍。
30.差分放大器8具有第一电阻13和第一电容器14，该第一电阻和该第一电容器串联地被接到分流电阻7的第一连接端22与第二晶体管12的发射极连接端之间。
31.差分放大器8还具有第二电阻15，该第二电阻被接到分流电阻7的第一连接端22与第二晶体管12的发射极连接端之间。
32.差分放大器8还具有第三电阻16和第四电阻18，该第三电阻和该第四电阻串联地被接到第二晶体管12的集电极连接端与负中间电路电位zk-或gnd之间。
33.差分放大器8还具有第二电容器17，该第二电容器与第三电阻16并联。
34.差分放大器8还具有第五电阻19，该第五电阻与第二晶体管12的基极-集电极路径并联。
35.第一晶体管11的基极连接端和第二晶体管12的基极连接端彼此电连接。
36.第一晶体管11的发射极连接端和集电极连接端彼此电连接。
37.差分放大器8还具有第六电阻20，该第六电阻串联地被接到分流电阻7的第二连接端23与第一晶体管11的发射极连接端之间。
38.测试电压生成电路21被设计为：从降落在第四电阻18上的电压产生该测试电压up。为此，测试电压生成电路21具有以所示出的布线的电容器24、电阻25、26和27以及晶体管28。
39.电容器29与分流电阻7并联。
40.借助于本发明，通过测量在带有分流电阻7的zk+支路中的中间电路电流，能够防止在有变频器的情况下的电机输出的接地故障，包括制动斩波器输出的短路保护在内。
41.由于在借助于分流电阻ru、rv和rw的发射极分流电流测量的情况下仅将电机相电流记录到zk-电位，所以在运行时在电机相处的接地故障只能有条件地被识别。如果在上方的igbt t1、t3、t5的导通阶段期间发生接地故障，则功率部分会被破坏。因而，按照本发明，
为了在zk+电流通路中的可靠的接地故障识别，设置传感装置。
42.但是，由于评估单元9处在zk-或gnd电位上，所以必须相对于zk-或gnd产生降落在分流电阻7上的电压us，以用于评估。
43.在zk+通路中的由于接地故障而流动的高电流借助于分流电阻7来被转换成电压us。因为基于低损耗功率而必须尽可能小地选择分流电阻7的欧姆值，所以在接地故障情况下在分流电阻7上只得到大约100至200 mv的小电压降。该电压降不足以直接操控光耦合器或者双极型晶体管。
44.出于该原因，借助于晶体管11来给晶体管12的基极电压加偏压。由于电阻20的电阻值被选择得远低于电阻15的电阻值，所以静态电流主要流经晶体管12。因此，在电阻19上降落有高电压，例如大约200 v。
45.如果现在发生接地故障，则晶体管11会立即截止，接着晶体管12变成高导通。由于电容器17，所形成的电压脉冲被转移到下方的电压电位zk-或gnd上，并且晶体管28接着将短路信号报告给评估单元9。
46.理论上，所形成的电压脉冲即使在没有电容器17的情况下也可能会被转移，但是为此必须使用具有高截止电压和高安全距离的晶体管（pnp或者p沟道mos-fet）。
47.按照本发明，所使用的电阻的电阻值被选择为使得在中间电路电压为800 v的情况下有最大210v降落在晶体管12上，并且相对应地接着有590 v至800 v降落在晶体管17上。因此，电容器17对于绝缘距离和信号传输来说起决定性作用。但是，由于该电容器例如只须具有470 pf的电容，所以该电容器成本非常低廉而且体积小。可以使用小的、廉价的晶体管作为晶体管12。
48.按照本发明，不需要分流电阻7与评估单元9之间的电流隔离。此外，不需要具有在zk+电位上的供电的差分放大器。此外，差分放大器8能利用成本低廉的标准构件来被实现，使得不需要专门的ic或传感器。