Es ist ein entsprechendes Schutzschaltgerät aus der WO 2015/028634 A1 der Anmelderin bekannt. Beim Ausschalten des Schutzschaltgeräts, etwa bei Auftreten eines Kurzschlusses, wird dabei erst der Bypassschalter geöffnet, wobei ein

Lichtbogen entsteht, und als Folge der Strom auf die

Halbleiterschaltungsanordnung kommutiert. Nachfolgend wird der Kurzschlussstrom durch die IGBTs abgeschaltet. Dabei ist es wichtig, dass vor dem Abschalten mittels der IGBTs der Bypassschalter ausreichend weit geöffnet ist, um zu vermeiden, dass an den Kontakten des Bypassschalters erneut ein Lichtbogen zündet bzw. bestehen bleibt.

Bei dem bekannten Schutzschaltgerät wird die Kollektor-Emitter-Spannung an wenigstens einem der IGBTs gemessen, um derart darauf zu schließen, ob die Kontakte des Bypassschalers angefangen haben sich zu öffnen. Sobald dies anhand eines Anstieges der Kollektor- Emitter-Spannung detektiert ist, wird ein Counter gestartet. Nach Ablauf einer vorbestimmen Zeitdauer wird davon ausgegangen, dass die Kontakte des Bypassschalters geöffnet haben, einen ausreichenden

Kontaktabstand aufweisen, und der Kurzschluss mittels der IGBTs sicher

abgeschaltet werden kann.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass zwischen der Detektion eines Kurzschlusses und dem Beginn der Kontaktöffnung des Bypassschalters einige hundert Mikrosekunden vergehen. Diese Zeit reicht jedoch im Zusammenspiel mit dem stark ansteigenden Kurzschlussstrom aus, um in dem IGBT-Parallelzweig zu einem ausreichend hohen Stromfluss zu führen, dass die Steuerelektronik ein Öffnen der Kontakte des Bypassschalters erkennt, den Counter startet und dementsprechend zu früh den Kurzschluss abschaltet. Dies führt zu einem schädlichen Lichtbogen an dem

Bypassschalter, wodurch dieser erheblich belastet wird. Zudem führt, selbst bei ordnungsgemäßer bzw. vorgesehener Funktion der betreffenden Anordnung, das lange Warten vor dem Abschalten des Kurzschlusses zu einer hohen Belastung des IG BT- Parallelzweigs sowie des weiters vorhandenen Varistors, da dieser dazu in der Lage sein muss, eine entsprechend hohe Spannung abzuführen. Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Schutzschaltgerät der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem die genannten Nachteile vermieden werden können, welches eine geringe Baugröße aufweist, und welches über eine lange Zeit eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht.

Dadurch kann sicher erkannt werden, dass sich die Kontakte des Bypassschalters tatsächlich öffnen. Nachdem derart detektiert wurde, dass sich die Kontakte des Bypassschalters tatsächlich öffnen, kann ein Counter gestartet werden, nach dessen Ablauf davon ausgegangen wird, dass die betreffenden Kontakte nunmehr vollständig bzw. ausreichend geöffnet sind. Da nunmehr sichergestellt ist, dass tatsächlich das Öffnen der betreffenden Kontakte erkannt wird, kann der nachfolgend gestartete Counter auf eine kürzere Zeit eingestellt werden, als dies bislang der Fall ist. Durch die gegenständlichen Maßnahmen kann sicher erkannt werden, dass sich die Kontakte des Bypassschalters tatsächlich zu öffnen begonnen haben. Dadurch kann ein erneutes Zünden eines Lichtbogens an dieser Stelle verhindert werden. Dadurch kann der Kurzschluss in kürzerer Zeit abgeschaltet werden, wodurch wiederum die Belastung der IGBTs als auch des Varistors gering gehalten werden kann. Dadurch können jeweils Komponenten verwendet werden, welche eine geringere Belastbarkeit aufweisen, sowie auch eine geringere

Baugröße. Aufgrund der geringeren Baugröße wird auch die Schleifeninduktanz gesenkt, wodurch die Zeit verringert werden kann, welche der Kurzschlussstrom benötigt um auf den IG BT- Parallelzweig zu kommutieren.

Die Unteransprüche betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Ausdrücklich wird hiermit auf den Wortlaut der Patentansprüche Bezug genommen, wodurch die Ansprüche an dieser Stelle durch Bezugnahme in die Beschreibung eingefügt sind und als wörtlich wiedergegeben gelten.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen lediglich bevorzugte Ausführungsformen beispielhaft dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Schutzschaltgerät gemäß dem Stand der Technik als schematische Darstellung; Fig. 2 ein Niederspannungs-Schutzschaltgerät gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform der gegenständlichen Erfindung;

Fig. 3 eine Bauteilanordnung eines Teils des gegenständlichen Niederspannungs- Schutzschaltgeräts; und

Fig. 4 ein Niederspannungs-Schutzschaltgerät gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der gegenständlichen Erfindung.

Die Fig. 2 und 4 zeigen ein Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 mit mindestens einer Außenleiterstrecke 2 von einem Außenleiterversorgungsanschluss 3 des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts 1 zu einem Außenleiterlastanschluss 4 des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts 1 , und einer Neutralleiterstrecke 5 von einem Neutralleiteranschluss 6 des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts 1 zu einem Neutralleiterlastanschluss 7 des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts 1 , wobei in der Außenleiterstrecke 2 ein mechanischer Bypassschalter 8 und ein erster mechanischer Trennschalter 9 seriell angeordnet sind, wobei in der

Neutralleiterstrecke 5 ein zweiter mechanischer Trennschalter 10 angeordnet ist, wobei eine Halbleiterschaltungsanordnung 1 1 des Niederspannungs- Schutzschaltgeräts 1 parallel zum Bypassschalter 8 geschaltet ist, wobei in der Außenleiterstrecke 2 eine erste Strommessanordnung 12, insbesondere umfassend einen ersten Shunt 31 , angeordnet ist, welche mit einer elektronischen

Steuereinheit 13 des Schutzschaltgeräts 1 verbunden ist, wobei die elektronische Steuereinheit 13 dazu ausgebildet ist, den Bypassschalter 8, den ersten

mechanischen Trennschalter 9, den zweiten mechanischen Trennschalter 10 und die Halbleiterschaltungsanordnung 1 1 bei Detektion eines vorgebbaren

Überstromes, insbesondere eines Kurzschlussstromes, durch die

Strommessanordnung 12 anzusteuern, wobei das Niederspannungs- Schutzschaltgerät 1 wenigstens eine zweite Strommessanordnung 30 zum Messen eines ersten Stromes über den Bypassschalter 8 oder eines zweiten Stromes über die Halbleiterschaltungsanordnung 1 1 aufweist.

Dadurch kann sicher erkannt werden, dass sich die Kontakte des Bypassschalters 8 tatsächlich öffnen. Nachdem derart detektiert wurde, dass sich die Kontakte des Bypassschalters 8 tatsächlich öffnen, kann ein Counter 34 gestartet werden, nach dessen Ablauf davon ausgegangen wird, dass die betreffenden Kontakte nunmehr .

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vollständig bzw. ausreichend geöffnet sind. Da nunmehr sichergestellt ist, dass tatsächlich das Öffnen der betreffenden Kontakte erkannt wird, kann der nachfolgend gestartete Counter 34 auf eine kürzere Zeit eingestellt werden, als dies bislang der Fall ist. Durch die gegenständlichen Maßnahmen kann sicher erkannt werden, dass sich die Kontakte des Bypassschalters 8 tatsächlich zu öffnen begonnen haben. Dadurch kann ein erneutes Zünden eines Lichtbogens an dieser Stelle verhindert werden. Dadurch kann der Kurzschluss in kürzerer Zeit

abgeschaltet werden, wodurch wiederum die Belastung der IGBTs 21 als auch des Varistors 19 gering gehalten werden kann. Dadurch können jeweils Komponenten verwendet werden, welche eine geringere Belastbarkeit aufweisen, sowie auch eine geringere Baugröße. Aufgrund der geringeren Baugröße wird auch die

Schleifeninduktanz gesenkt, wodurch die Zeit verringert werden kann, welche der Kurzschlussstrom benötigt um auf den IGBT-Parallelzweig zu kommutieren.

Bei dem gegenständlichen Schutzschaltgerät 1 wie auch dem Schutzschaltgerät gemäß der WO 2015/028634 A1 handelt es sich um Niederspannungs- Schutzschaltgeräte. Als Niederspannung wird wie an sich üblich der Bereich bis 1000V Wechselspannung bzw. 1500V Gleichspannung bezeichnet.

Fig. 1 zeigt ein Schutzschaltgerät gemäß dem Stand der Technik, wie dieses etwa in der WO 2015/028634 A1 beschrieben ist. Dieses weist, wie auch das

gegenständliche Schutzschaltgerät 1 eine Außenleiterstrecke 2 sowie eine

Neutralleiterstrecke 5 auf. Die Außenleiterstrecke 2 verläuft durch das

Schutzschaltgerät 1 von einem Außenleiterversorgungsanschluss 3 zu einem

Außenleiterlastanschluss 4. Die Neutralleiterstrecke 5 verläuft durch das

Schutzschaltgerät 1 von einem Neutralleiteranschluss 6 zu einem

Neutralleiterlastanschluss 7. Die betreffenden Anschlüsse 3, 4, 6, 7 sind jeweils bevorzugt als Schraubanschlussklemmen bzw. Steckanschlussklemmen ausgebildet, und in dem Schutzschaltgerät 1 von außen zugänglich angeordnet.

Das Schutzschaltgerät 1 weist bevorzugt ein Isolierstoffgehäuse auf.

In der Außenleiterstrecke 2 ist ein herkömmlicher mechanischer Bypassschalter 8 mit einfacher Kontaktunterbrechung angeordnet. Bevorzugt und wie dargestellt, ist in der Außenleiterstrecke 2 weiters ein erster mechanischer Trennschalter 9, insbesondere seriell zum Bypassschalter 8, angeordnet. In der Neutralleiterstrecke _c

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5 ist bevorzugt ein zweiter mechanischer Trennschalter 10 angeordnet. Parallel zum Bypassschalter 8 ist eine Halbleiterschaltungsanordnung 11 geschaltet.

Weiters ist parallel zum Bypassschalter 8 ein Überspannungsabieiter 19 geschaltet.

Das Schutzschaltgerät 1 weist weiters eine Strommessanordnung 12 auf, welche in der Außenleiterstrecke 2 angeordnet ist, und welche bevorzugt umfassend einem ersten Shunt 31 bzw. Shunt-Widerstand ausgebildet ist. Die erste

Strommessanordnung 12 ist bevorzugt seriell sowohl zum Bypassschalter 8 als auch zur Halbleiterschaltungsanordnung 11 angeordnet. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Shunt 31 durch einen ersten Leiterbahnabschnitt einer Leiterbahn des Niederspannungs-Schutzschaltgeräts 1 gebildet ist.

Die Strommessanordnung 12 ist mit einer elektronischen Steuereinheit 13 des Schutzschaltgeräts 1 verbunden, welche bevorzugt umfassend einen Mikrocontroller bzw. Mikroprozessor ausgebildet ist. Die elektronische Steuereinheit 13 ist dazu ausgebildet, den Bypassschalter 8 und die Halbleiterschaltungsanordnung 11 , sowie vorzugsweise den ersten mechanischen Trennschalter 9 und den zweiten

mechanischen Trennschalter 10, anzusteuern, daher diese vorgebbar zu betätigen bzw. zu schalten. Hiezu ist die elektronische Steuereinheit 13 mit der

Halbleiterschaltungsanordnung 11 , sowie weiters mit, insbesondere

elektromagnetischen, Betätigungselementen der mechanischen Schalter, daher des Bypassschalters 8, des ersten mechanischen Trennschalters 9 und des zweiten mechanischen Trennschalters 10 bevorzugt schaltungstechnisch verbunden. Die entsprechenden Verbindungen ausgehend von der elektronischen Steuereinheit 13 sind nicht in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Beim Ausschalten wird dabei nach dem Abschalten der IGBTs 21 die Spannung wegen der im Netz gespeicherten Energie steigen wird. Die steigende Spannung wird vom Überspannungsabieiter 19 geleitet, welcher den Strom begrenzt. Wenn der Strom klein genug ist, werden der erste und zweite mechanische Trennschalter 9, 10 geöffnet.

Die Halbleiterschaltungsanordnung 11 weist bevorzugt eine Gleichrichterschaltung 20, welche bevorzugt als Vollbrücke ausgebildet ist, sowie, bei der

gegenständlichen Ausführungsform zwei Leistungshalbleiter 21 , welche

gegenständlich als IGBT ausgebildet sind, als eigentliche Schalt- bzw.

Regelelemente auf. Dabei kann auch ein größerer Leistungshalbleiter 21 vorgesehen sein.

In Fig. 1 ist neben dem eigentlichen Schutzschaltgerät 1 weites die elektrische Umgebung angedeutet. Dabei ist das Versorgungsnetz durch die AC/DC- Netzspannungsquelle 16, den Netzinnenwiderstand 17 und die Netzinduktivität 18 dargestellt. Weiters ist eine elektrische Last 23, sowie ein elektrischer Fehler 22 in Form eines Kurzschlusses dargestellt.

Beim einem Schaltgerät gemäß dem Stand der Technik, wie in Fig. 1 gezeigt, ist vorgesehen, dass ein Abschaltvorgang von dem Bypassschalter 8 und der

Halbleiterschaltungsanordnung 11 durchgeführt wird, und die ersten und zweiten Trennschalter 9, 10 lediglich dazu dienen, nach erfolgter Abschaltung eine galvanische Trennung des Lastkreises sicherzustellen.

Bei einem gegenständlichen Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 , wie dies als bevorzugte Ausführungsform in Fig. 2 dargestellt ist, ist vorgesehen, dass das Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 wenigstens eine zweite Strommessanordnung 30 zum Messen eines ersten Stromes über den Bypassschalter 8 oder eines zweiten Stromes über die Halbleiterschaltungsanordnung 11 aufweist. Durch Messen eines der Ströme in einem Zweig einer gegenständlichen Parallelschaltung ist, sofern der Summenstrom durch die Parallelschaltung bekannt ist, unter Anwendung des ersten Kirchhoffschen Gesetzes, auch der Strom in dem anderen Zweig der

Parallelschaltung bekannt.

Bevorzugt, und wie in Fig. 2 dargestellt, ist vorgesehen, dass die zweite

Strommessanordnung 30 in der Außenleiterstrecke 2 schaltungstechnisch seriell zum Bypassschalter 8 und parallel zur Halbleiterschaltungsanordnung 11

angeordnet ist. Dadurch wird direkt der Strom an dem Bypassschalter 8 gemessen.

Zusätzlich bzw. Alternativ hiezu kann vorgesehen sein, dass die zweite

Strommessanordnung 30 schaltungstechnisch seriell zur

Halbleiterschaltungsanordnung 11 und parallel zum Bypassschalter 8 angeordnet ist. Dies ist in den Figuren nicht dargestellt.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die zweite Strommessanordnung 30 einen zweiten Shunt 32 umfasst. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der zweite Shunt 32 durch einen zweiten Leiterbahnabschnitt gebildet ist. Dadurch ^

kann der Widerstand gering gehalten werden, und folglich auch die

Verlustleistung. Da die Messergebnisse des zweiten Shunt 32 erst bei sehr hohen Strömen relevant werden, führt auch der geringe Spannungsabfall an einem

Leitbahnstück wie dem zweiten Leiterbahnabschnitt zu ausreichend genauen Messungen.

In Fig. 2 ist lediglich der zweite Shunt 32 als zweite Strommessanordnung 30 bezeichnet. Die Strommessung durch die zweite Strommessanordnung 30 erfolgt dabei im Zusammenwirken des zweiten Shunt 32 mit der elektronischen

Steuereinheit 13.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der zweite Shunt 32 zusammen mit dem ersten Shunt 31 , sowie vorzugsweise der Halbleiterschaltungsanordnung 11 , auf einem Substrat 33, insbesondere einem DCB-Substrat, angeordnet sind. DCB steht dabei für Direct Copper Bonded. Fig. 3 zeigt ein entsprechendes Substrat 33 sowie einen daran angeordneten Bypassschalter 8. Durch die Anordnung auf dem Substrat 33 kann die Schleifeninduktanz weiter gesenkt werden, da die Wege bzw. Schleifenlänge kurz gehalten wird. Weiters kann dadurch die Abschaltzeit des Niederspannungs-Schutzschaltgerät 1 reduziert werden. Zudem wird dadurch die Messgenauigkeit vergrößert, da die beiden Shunts 31 , 32 thermisch gekoppelt sind.

Bei der Anordnung des ersten und zweiten Shunts 31 , 32 auf dem Substrat 33 sind diese insbesondere als erster bzw. zweiter Leiterbahnabschnitt ausgebildet.

Fig. 4 zeigt ein Niederspannungs-Schutzschaltgerät gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der gegenständlichen Erfindung. Dies ist bis auf die Ausbildung der Halbleiterschaltungsanordnung 11 identisch zur ersten bevorzugten

Ausführungsform gemäß Fig. 2. Die Ausbildung der Halbleiterschaltungsanordnung 11 mittels Back to Back IGBTs weist zahlreiche Vorteile auf. Durch die zweite Strommessanordnung 30 kann der Bypassstatus eruiert werden, während

gleichzeitig die Verlustleistung sowie die Baueilanzahl gesenkt werden kann, da kein Snubber mehr erforderlich ist. Weiters kann dadurch die

Kommutierungsschleife verkürzt werden.