DE102005026338A1

DE102005026338A1 - Unterbrechungsfreie Stromversorgung und Steuerverfahren für diese

Info

Publication number: DE102005026338A1
Application number: DE102005026338A
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Yokosuka Kobayashi; Yasuhiro Yokosuka Okuma; Hirokazu Yokosuka Tokuda
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2004-06-08
Filing date: 2005-06-08
Publication date: 2005-12-29
Also published as: TW200625756A; CN100426623C; JP2005354756A; TWI372501B; US20050269882A1; CN1722565A

Abstract

Bei einer unterbrechungsfreien Stromversorgung, die einen ersten (1; 100) parallel mit einem Leistungsversorgungssystem (5) verbundenen und einen zweiten (2; 101) in Reihe mit dem Leistungsversorgungssystem (5) verbundenen Umrichter, eine Energiespeichereinrichtung (3) zwischen dem ersten Umrichter (1; 100) und dem zweiten Umrichter (2; 101) und eine Steureinrichtung (4) zum Steuern des ersten und des zweiten Umrichters (1, 2; 100, 101) enthält, wird dann, wenn die Eingangsspannung Vin vom Leistungsversorgungssystem (5) innerhalb eines ersten Spannungsbereichs VL1 ≦ Vin ≦ VU1 liegt, diese Eingangsspannung direkt ausgegeben, während dann, wenn die Eingangsspannung Vin innerhalb eines zweiten Spannungsbereichs VL2 ≦ Vin < VL1, eines dritten Spannungsbereichs VU1 < Vin ≦ VU2, eines vierten Spannungsbereichs Vin < VL2 oder eines fünften Spannungsbereichs Vin < VU2 liegt, ein Bezugsspannungswert Vr ausgegeben wird. Dabei gilt VL2 < VL1 < Vr < VU1 < VU2.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) und ein Verfahren zum Ausgleich bzw. zur Regelung der Ausgangsspannung für eine USV, durch welche einer Last von einer Wechselstrom-Leistungsversorgung eine gleichmäßige Leistung zugeführt wird, und Schwankungen der Wechselstromleistung durch in einer Energiespeichereinrichtung gespeicherte Energie ausgeglichen werden.

3 zeigt ein Beispiel einer in der JP 2000-184622 A (dort insbesondere Seite 5, 1 und 2) offenbarten USV. Dabei handelt es sich um eine USV gemäß dem Reihen-Parallel-Schaltungsverfahren, gebildet durch einen Parallel-Umrichter, der mit einer Wechselstromquelle parallel geschaltet ist, und einen Reihen-Umrichter, der mit der Wechselstromquelle in Reihe geschaltet ist.

In 3 ist die Wechselstromseite des Parallel-Umrichters 1 über einen Ein/Aus-Schalter 9 parallel mit der Wechselstromquelle 5 verbunden, während die Wechselstromseite des Reihen-Umrichters 2 mit der Wechselstromquelle 5 und der Last 6 über den Schalter 9 und einen Umschalter 10 in Reihe geschaltet ist. Die Gleichstromseiten des Umrichters 1 und des Umrichters 2 sind beide mit der Energiespeichereinrichtung 3 verbunden. Eine Steuereinrichtung 4 steuert den Umrichter 1, den Umrichter 2, den Schalter 9 und den Umschalter 10. Die Steuereinrichtung 4 steuert auf der Basis des Wertes der Eingangsspannung Vin, der von einem Eingangsspannungsdetektor 7 erfasst wird, und des Wertes der Gleichspannung Vd, der von einem Gleichspannungsdetektor 12 erfasst wird, so dass die Spannung an der Energiespeichereinrichtung 3 auf einem vorbestimmten Wert liegt. Gleichzeitig steuert die Steuereinrichtung 4 auf der Basis des Wertes der Eingangsspannung Vin und des Wertes der Ausgangsspannung Vout, der von einem Ausgangsspannungsdetektor 8 erfasst wird, die an die Last angelegte Spannung (d.h. die Ausgangsspannung).

Nachfolgend werden die Einzelheiten des Betriebs beschrieben. In der USV aus 3 wird ein in der Steuereinrichtung 4 vorgesehener Ausgangsspannungs-Sollwert-Schaltabschnitt 13 verwendet, um, wie in 4 gezeigt, den Ausgangsspannungs-Sollwert Vout* in Abhängigkeit von dem Wert der Eingangsspannung Vin zu schalten.

Wenn der Wert der Eingangsspannung Vin gleich dem oder höher als der untere Grenzwert (nachfolgend als "VL1" bezeichnet) des zulässigen Ausgangsspannungsbereichs ist oder gleich dem oder niedriger als der obere Grenzwert (nachfolgend als "VU1" bezeichnet) des zulässigen Ausgangsspannungsbereichs ist (VL1 ≤ Vin ≤ VU1), wird der Schalter 9 geschlossen, und der Umschalter 10 für die Umgehungsschaltung 11 wird eingeschaltet. Genauer ausgedrückt wird ein Netzleistungs-Speisevorgang zum direkten Ausgeben der Eingangsspannung durchgeführt. Anschließend wird der reihenseitige Umrichter 2 gestoppt, um die Verlustleistung in dem Gerät zu reduzieren. Der parallelseitige Umrichter 1 arbeitet auf der Basis des parallelseitigen Ausgangsspannungs-Sollwerts Vpara* von der Steuereinrichtung 4 als Gleichrichter, so dass die Gleichspannung Vd der Energiespeichereinrichtung 3 auf einem vorbestimmten Wert ist.

Wenn der Wert der Eingangsspannung Vin gleich dem oder höher als der Wert (nachfolgend als VL2 bezeichnet) ist, bei dem die Eingangsspannung als zu klein angesehen wird, und kleiner als VL1 ist (VL2 ≤ Vin < VL1), ist der Ausgangsspannungs-Sollwert Vout* VL1 und der Umrichter 2 gleicht einen etwaigen Mangel der Eingangsspannung (VL1-Vin) durch PWM-Regelung aus, so dass die Ausgangsspannung auf VL1 gehalten wird. Dann arbeitet basierend auf dem Ausgangsspannungs-Sollwert Vpara* von der Steuereinrichtung 4 der Umrichter 1 als Gleichrichter, so dass die Gleichspannung Vd der Energiespeichereinrichtung 3 einen vorbestimmten Wert hat.

Wenn der Wert der Eingangsspannung Vin gleich oder höher als VU1 ist und gleich dem oder niedriger als der Wert (nachfolgend als VU2 bezeichnet) ist, bei dem die Eingangsspannung als zu hoch angesehen wird (VU1 < Vin ≤ VU2), ist der Ausgangsspannungs-Sollwert Vout* VU1, und der Umrichter 2 gibt eine überhöhte Eingangsspannung (VU1-Vin) durch PWM-Regelung aus, so dass die Ausgangsspannung auf VU1 gehalten wird. Auf der Basis des Ausgangsspannungs-Sollwerts Vpara* von der Steuereinrichtung 4 arbeitet der Umrichter 1 als Gleichrichter, so dass die Gleichspannung Vd der Energiespeichereinrichtung 3 auf einem bestimmten Wert gehalten wird.

Wenn der Wert der Eingangsspannung Vin kleiner als VL2 oder größer als VU2 ist (Vin < VL2 oder Vin > VU2), wird eine Spannungsanomalität festgestellt und die USV führt einen Sicherungsbetrieb durch. Im Sicherungsbetrieb wird der Umrichter 2 gestoppt und der Ausgangsspannungs-Sollwert Vout* ist Vr. Basierend auf dem Ausgangsspannungs-Sollwert Vout* arbeitet der Umrichter 1 als Wechselrichter, so dass die Ausgangsspannung den festgelegten Wert Vr hat, und führt der Last unter Verwendung der Energie der Energiespeichereinrichtung 3 weiterhin Leistung zu.

Wenn in dem herkömmlichen Beispiel die Eingangsspannung Vin VL2 ≤ Vin < VL1 ist, wird der Umrichter 2 PWM-geregelt, so dass die Ausgangsspannung Vout VL1 ist, und wenn VU1 < Vin ≤ VU2, wird der Umrichter 2 PWM-geregelt, so dass die Ausgangsspannung Vout VU1 ist. Wenn sich somit die Eingangsspannung rasch ändert, so dass sich der Bereich von VL2 ≤ Vin < VL1 bei einem Betrieb unter einem übermäßigen Lastpegel zu VU1 < Vin ≤ VU2 ändert, wird der Ausgangsspannungssollwert Vout* von VL1 zu VU1 umgeschaltet, so dass die Ausgangsleistung der USV erhöht wird. Das hat zur Folge, dass die den Umrichter 2 bildenden Halbleiterschalter eine erhöhte Belastung innerhalb des Bereichs von VU1 < Vin ≤ VU2 haben, was zu der Möglichkeit einer irreparablen Beschädigung des Gerätes führt.

In dem herkömmlichen Beispiel wird der Ausgangsspannungs-Sollwert in den drei Eingangsspannungsbereichen umgeschaltet, die der PWM-Regelung unterliegen (VL2 ≤ Vin < VL1, VU1 < Vin ≤ VU2, Vin < VL2 oder VU2 < Vin). Dies verursacht das Problem, dass die Steuersequenz komplex ist und die Ausgangsleistung abhängig von der Eingangsspannung variiert, wodurch auch bei gleicher Last der Fall verursacht wird, dass eine übermäßige Last erfasst werden kann oder nicht erfasst werden kann.

Wenn ferner die Eingangsspannung innerhalb des Bereichs VL2 ≤ Vin < VL1 oder VU1 < Vin ≤ VU2 liegt, wird die zulässige untere Grenzspannung oder die zulässige obere Grenzspannung ausgegeben, was das Problem verursacht, dass eine rasche Veränderung der Eingangsspannung in diesem Zustand eine Verzögerung des Ausgleichssteuervorgangs verursacht, was verursacht, dass die Ausgangsspannung den zulässigen Bereich für eine bestimmte Zeitdauer überschreitet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine USV und eine Steuerverfahren für sie zu schaffen, mit denen die beschriebenen Probleme beseitigt werden.

Diese Aufgabe wird mit einer USV gemäß Patentanspruch 1 bzw. 2 und einem Verfahren gemäß Patentanspruch 3 gelöst.

Der Grund dafür, dass der die reihenseitigen Umrichter bildenden Halbleiterschalter eine erhöhte Belastung haben, wenn die Eingangsspannung innerhalb des Bereichs VU1 < Vin ≤ VU2 liegt, bzw. der Grund dafür, dass auch bei gleicher Last eine übermäßige Last erfasst werden kann oder nicht erfasst werden kann, liegt darin, dass der Ausgangsspannungs-Sollwert Vout* abhängig von den drei Eingangsspannungsbereichen variiert, die der PWM-Regelung unterliegen (VL2 ≤ Vin < VL1, VU1 < Vin ≤ VU2, Vin < VL2 oder VU2 < Vin).

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass, wenn derselbe Ausgangsspannungs-Sollwert Vout* in allen drei vorstehend genannten Eingangsspannungsbereichen verwendet wird, die Schwankung der Ausgangsleistung abhängig von der Eingangsspannung in den drei vorstehend genannten Eingangsspannungsbereichen unterdrückt wird und somit eine Erhöhung des Belastungsverhältnisses der Halbleiterschalter des reihenseitigen Umrichters unterdrückt werden kann.

Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird der Ausgangsspannungssollwert Vout* als einziger Sollwert in den drei vorstehend genannten Eingangsspannungsbereichen verwendet, so dass die Schwankung der Ausgangsleistung gemäß der Eingangsspannung unterdrückt wird und somit unterdrückt wird, dass der Halbleiterschalter des reihenseitigen Umrichters in dem Eingangsspannungsbereich VU1 < Vin ≤ VU2 eine erhöhte Belastung hat.

Bei dem zweiten Aspekt der Erfindung wird in dem ersten Aspekt an Stelle dessen, dass in dem Eingangsspannungsbereich VL1 ≤ Vin ≤ VU1 die Einspeisung von Netzleistung erfolgt, die den reihenseitigen Umrichter bildenden Halbleiterschalter mit der Frequenz der Eingangsspannung in Abhängigkeit von der Polarität derselben geschaltet, so dass die Eingangsspannung direkt über den Halbleiterschalter ausgegeben wird, wodurch der Verlust vermindert wird.

Gemäß vorliegender Erfindung wird in den drei vorstehend genannten Eingangsspannungsbereichen, die der PWM-Regelung unterliegen, ein einziger Ausgangsspannungssollwert verwendet. Somit kann in den drei vorstehend genannten Eingangsspannungsbereichen die Ausgangsspannung der unterbrechungsfreien Stromversorgung auf einem vorbestimmten Wert gehalten werden, so dass die Beeinflussung der Ausgangsleistung durch die Eingangsspannung unterdrückt wird und eine Zunahme des Belastungsverhältnisses des Halbleiterschalters des reihenseitigen Umrichters unterdrückt wird.

In dem Eingangsspannungsbereich VL1 ≤ Vin ≤ VU1 wird die Eingangsspannung über Halbleiterschalter ausgegeben, die mit der Eingangsfrequenz geschaltet werden, und somit kann die Vorrichtung einen verminderten Verlust haben, ohne dass das Umschalten auf eine Netzleistungs-Einspeisung erforderlich ist.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt eine Betriebskennlinie einer USV gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Beispiel einer Schaltung einer USV gemäß dem Reihen-Parallel-Schaltungsverfahren.
3 zeigt ein Beispiel einer herkömmlichen USV.
4 zeigt eine Betriebskennlinie einer herkömmlichen USV.
Nachfolgend wird unter Bezug auf 1 die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die USV hat, mit Ausnahme der Steuereinrichtung, den gleichen Aufbau wie die des herkömmlichen Beispiels aus 3. Die Steuereinrichtung ist so ausgestaltet, dass die in 1 gezeigte Ausgangsspannungskennlinie an Stelle der Ausgangsspannungskennlinie aus 4 verwendet wird, um die Ausgangsspannung zu steuern.
Wenn der Wert der Eingangsspannung Vin VL2 ≤ Vin < VL1 ist, dann ist der Ausgangsspannungs-Sollwert Vout* Vr und der reihenseitige Umrichter 2 gibt durch PWM-Regelung die Differenz der Eingangsspannung (Vr-Vin) aus, so dass die Ausgangsspannung Vr wird. Auf der Basis des Ausgangsspannungs-Sollwerts Vpara* von der Steuereinrichtung 4 arbeitet der parallelseitige Umrichter 1 als Gleichrichter, so dass der Wert der Gleichspannung Vd der Energiespeichereinrichtung 3 eine festgelegte Spannung ist.
Wenn der Wert der Eingangsspannung Vin VU1 < Vin ≤ VU2 ist, dann ist der Ausgangsspannungs-Sollwert Vout* Vr und der Umrichter 2 steuert durch PWM-Regelung eine übermäßige Eingangsspannung (Vr-Vin), so dass die Ausgangsspannung wiederum Vr wird. Auf der Basis des Ausgangsspannungs-Sollwerts Vpara* von der Steuereinrichtung 4 arbeitet der Umrichter 1 als Gleichrichter, so dass der Wert der Gleichspannung Vd der Energiespeichereinrichtung 3 eine festgelegte Spannung ist.
Die Betriebsabläufe in den anderen Eingangsspannungsbereichen sind gleich wie bei dem herkömmlichen Beispiel.
Wie vorstehend beschrieben wird in den drei Eingangsspannungsbereichen (VL2 ≤ Vin < VL1, VU1 < Vin ≤ VU2, Vin < VL2 oder VU2 < Vin), die der PWM-Regelung unterliegen, ein einziger Ausgangsspannungs-Sollwert verwendet. Das hat zur Folge, dass die Ausgangsspannung der USV in den vorstehend genannten drei Eingangsspannungsbereichen auf einem vorbestimmten Wert gehalten werden kann, womit die Beeinflussung der Ausgangsleistung durch die Eingangsspannung unterdrückt wird und das Belastungsverhältnis der Halbleiterschalter des Umrichters 2 unterdrückt wird.
Unter Bezug auf 2 wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gleiche Bauteile wie in 3 sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht näher beschrieben.
2 zeigt eine USV gemäß dem Reihen-Parallel-Schaltungsverfahren wie in dem herkömmlichen Beispiel, bei welcher der reihenseitige Umrichter jedoch mit der Last anstatt mit dem parallelseitigen Umrichter verbunden ist. Wie 2 zeigt, besteht die USV aus einem parallelseitigen Umrichter 100, einem reihenseitigen Umrichter 101, einer Energiespeichereinrichtung 3, einem Eingangssiebkondensator 33, einem Ausgangssiebkondensator 34, einer Eingangsfilterdrossel 40 und einer Ausgangsfilterdrossel 41. Der Umrichter 100 weist eine Halbbrücke (Parallelschenkel) 200 aus Halbleiterschaltern 102 und 103 und mit diesen antiparallel verbundenen Dioden 110 und 111 auf. Der Umrichter 101 weist eine Halbbrücke (Reihenschenkel) 202 aus Halbleiterschaltern 106 und 107 und mit diesen antiparallel verbundenen Dioden 112 und 113 auf. Eine Halbbrücke 201 wird gemeinsam von dem Umrichter 100 und dem Umrichter 101 genutzt, und die Spannung auf der Leitung zwischen der Halbbrücke 200 und der gemeinsamen Halbbrücke 201 ist die Ausgangsspannung des Umrichters 100, während die Leitungsspannung auf der Leitung zwischen der Halbbrücke 202 und der gemeinsamen Halbbrücke 201 die Ausgangsspannung des Umrichters 101 ist.
Nachfolgend wird der Betriebsablauf erläutert.
Wenn der Wert der Eingangsspannung Vin VL1 ≤ Vin ≤ VU1 ist, werden die Halbleiterschalter 104 und 106 eingeschaltet, wenn die Eingangsspannung positiv ist (Vin > 0), während die Halbleiterschalter 105 und 107 eingeschaltet werden, wenn die Eingangsspannung negativ ist (Vin < 0); die Eingangsspannung wird über die Halbleiterschalter und Dioden ausgegeben.
Wenn der Wert der Eingangsspannung Vin Vin < VL2 oder Vin > VU2 ist, wird festgestellt, dass die Eingangsspannung anomal ist, und in diesem Fall wird ein Sicherungsbetrieb durchgeführt. In dem Sicherungsbetrieb wird durch Verwendung der Wechselrichterfunktion der Halbbrücke 200 und der Halbbrücke 202 die Ausgangsspannung auf einer vorbestimmten Spannung Vr gehalten.
Die Betriebsabläufe in den übrigen Eingangsspannungsbereichen sind gleich wie bei der ersten Ausführungsform.
Wie vorstehend beschrieben wird dann, wenn der Wert der Eingangsspannung Vin VL1 ≤ Vin ≤ VU1 ist, die Halbleiterschalter des Umrichters 2 mit der Frequenz der Eingangsspannung geschaltet, das heißt in Übereinstimmung mit der Polarität der Eingangsspannung. Somit kann der Schaltverlust im Vergleich zu der PWM-Regelung reduziert werden. Das Umschalten auf die Umgehungsschaltung, wie in dem herkömmlichen Beispiel, wird nicht durchgeführt, und somit wird keine Schwankung der Ausgangsspannung auf Grund des Umschaltvorgangs verursacht.
Obgleich die Halbleiterschalter 104 und 106 bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eingeschaltet werden, wenn die Eingangsspannung positiv ist (Vin > 0), und die Halbleiter Schalter 105 und 107 eingeschaltet werden, wenn die Eingangsspannung negativ ist (Vin < 0), kann selbstverständlich die Spannung auch ausgegeben werden, indem die Halbleiterschalter 105 und 107 eingeschaltet werden, wenn die Eingangsspannung positiv ist, und die Halbleiterschalter 104 und 106 eingeschaltet werden, wenn die Eingangsspannung negativ ist.
Die vorliegende Erfindung kann nicht nur in einem Fall angewandt werden, bei dem Eingabe und Ausgabe ein Einphasenstrom sind, sondern auch dann, wenn die Eingabe ein Dreiphasenstrom ist und die Ausgang ein Einphasenstrom ist oder wenn sowohl die Eingabe als auch die Ausgabe ein Dreiphasenstrom sind.
Wie voranstehend beschrieben lässt sich die Erfindung definieren als:

(1) Unterbrechungsfreie Stromversorgung, die enthält: einen ersten Umrichter, der parallel mit einem Leistungsversorgungssystem verbunden ist, einen zweiten Umrichter, der in Reihe mit dem Leistungsversorgungssystem verbunden ist, eine Energiespeichereinrichtung, die zwischen dem ersten Umrichter und dem zweiten Umrichter vorgesehen ist, so dass zwischen diesen Leistung übertragen werden kann; und eine Steuereinrichtung zum Steuern des ersten Umrichters und des zweiten Umrichters, wobei die Steuereinrichtung eine Ausgangsspannungsbefehls-Schalteinrichtung enthält, mit folgenden Einstellungen: – einem ersten Spannungsbereich, der gleich einem oder höher als ein erster unterer Spannungsgrenzwert ist, der einen Bezugsspannungswert enthält, und der gleich einem oder niedriger als ein erster oberer Spannungsgrenzwert ist; – einem zweiten Spannungsbereich, der niedriger als der erste untere Spannungsgrenzwert ist und der gleich einem oder höher als ein zweiter unterer Spannungsgrenzwert ist; – einem dritten Spannungsbereich, der höher als der erste obere Spannungsgrenzwert ist und der gleich einem oder niedriger als ein zweiter oberer Spannungsgrenzwert ist; – einem vierten Spannungsbereich, der niedriger als der zweite untere Spannungsgrenzwert ist; und – einem fünften Spannungsbereich, der höher als der zweite obere Spannungsgrenzwer ist, wobei – dann, wenn das Leistungsversorgungssystem eine Spannung hat, die innerhalb des ersten Spannungsbereichs liegt, die Systemspannung direkt ausgegeben wird, – dann, wenn das Leistungsversorgungssystem eine Spannung hat, die innerhalb des zweiten oder des dritten Spannungsbereichs liegt, der zweite Umrichter verwendet wird, um die Spannung des Leistungsversorgungssystems auszugleichen, und der Bezugsspannungswert ausgegeben wird, und – dann, wenn das Leistungsversorgungssystem eine Spannung hat, die innerhalb des vierten oder fünften Spannungsbereichs liegt, der erste Umrichter verwendet wird, um den Bezugsspannungswert auszugeben.
(2) Unterbrechungsfreie Stromversorgung, die enthält: einen ersten Umrichter, der parallel mit einem Leistungsversorgungssystem verbunden ist, einen zweiten Umrichter, der in Reihe mit dem Leistungsversorgungssystem verbunden ist, eine Energiespeichereinrichtung, die zwischen dem ersten Umrichter und dem zweiten Umrichter vorgesehen ist, so dass zwischen diesen Leistung übertragen werden kann; und eine Steuereinrichtung zum Steuern des ersten Umrichters und des zweiten Umrichters, wobei die Steuereinrichtung eine Ausgangsspannungsbefehls-Schalteinrichtung enthält, mit folgenden Einstellungen: – einem ersten Spannungsbereich, der gleich einem oder höher als ein erster unterer Spannungsgrenzwert ist, der einen Bezugsspannungswert enthält, und der gleich einem oder niedriger als ein erster oberer Spannungsgrenzwert ist; – einem zweiten Spannungsbereich, der niedriger als der erste untere Spannungsgrenzwert ist und der gleich einem oder höher als ein zweiter unterer Spannungsgrenzwert ist; – einem dritten Spannungsbereich, der höher als der erste obere Spannungsgrenzwert ist und der gleich einem oder niedriger als ein zweiter oberer Spannungsgrenzwert ist; – einem vierten Spannungsbereich, der niedriger als der zweite untere Spannungsgrenzwert ist; und – einem fünften Spannungsbereich, der höher als der zweite obere Spannungsgrenzwert ist, wobei – dann, wenn das Leistungsversorgungssystem eine Spannung hat, die innerhalb des ersten Spannungsbereichs liegt, der zweite Umrichter veranlasst wird, in einem kurzgeschlossenen Zustand zu arbeiten, so dass die Systemspannung direkt ausgegeben wird; – dann, wenn das Leistungsversorgungssystem eine Spannung hat, die innerhalb des zweiten oder des dritten Spannungsbereichs liegt, der zweite Umrichter verwendet wird, um die Spannung des Leistungsversorgungssystems auszugleichen und die Bezugspannung ausgegeben wird, und – dann, wenn das Leistungsversorgungssystem eine Spannung hat, die innerhalb des vierten oder des fünften Spannungsbereichs liegt, der erste Umrichter und der zweite Umrichter verwendet werden, um den Bezugsspannungswert auszugeben.

Claims

Unterbrechungsfreie Stromversorgung, enthaltend: einen ersten Umrichter (1), der parallel mit einem Leistungsversorgungssystem (5) verbunden ist, einen zweiten Umrichter (2), der in Reihe mit dem Leistungsversorgungssystem (5) verbunden ist, eine Energiespeichereinrichtung (3), die zwischen dem ersten Umrichter (1) und dem zweiten Umrichter (2) vorgesehen ist, so dass zwischen diesen Leistung übertragen werden kann; und eine Steuereinrichtung (4) mit einer Ausgangsspannungs-Sollwert-Schalteinrichtung (13) zum Steuern des ersten Umrichters (1) und des zweiten Umrichters (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsspannungs-Sollwert-Schalteinrichtung so beschaffen ist, dass dann, wenn die Eingangsspannung (Vin) vom Leistungsversorgungssystem (5) innerhalb eines ersten Spannungsbereichs (VL1 ≤ Vin ≤ VU1) liegt, diese Eingangsspannung (Vin) direkt ausgegeben wird, dann, wenn die Eingangsspannung (Vin) innerhalb eines zweiten (VL2 ≤ Vin < VL1) oder eines dritten (VU1 < Vin ≤ VU2) Spannungsbereichs liegt, der zweite Umrichter (2) verwendet wird, um die Eingangsspannung (Vin) zu kompensieren und einen Bezugsspannungswert (Vr) auszugeben, und dann, wenn die Eingangsspannung (Vin) innerhalb eines vierten (Vin < VL2) oder eines fünften (Vin < VU2) Spannungsbereichs liegt, der erste Umrichter (1) verwendet wird, um den Bezugsspannungswert (Vr) auszugeben, wobei der erste Spannungsbereich der Bereich ist, wo die Eingangsspannung (Vin) gleich einem oder höher als ein erster unterer Spannungsgrenzwert (VL1) ist und gleich einem oder niedriger als ein erster oberer Spannungsgrenzwert (VU1) ist, und der den Bezugsspannungswert (Vr) enthält; der zweite Spannungsbereich der Bereich ist, wo die Eingangsspannung (Vin) niedriger als der erste untere Spannungsgrenzwert (VL1) ist und gleich einem oder höher als ein zweiter unterer Spannungsgrenzwert (VL2) ist; der dritte Spannungsbereich der Bereich ist, wo die Eingangsspannung (Vin) höher als der erste obere Spannungsgrenzwert (VU1) ist und gleich einem oder niedriger als ein zweiter oberer Spannungsgrenzwert (VU2) ist; der vierte Spannungsbereich der Bereich ist, wo die Eingangsspannung (Vin) niedriger als der zweite untere Spannungsgrenzwert (VL2) ist; und der fünfte Spannungsbereich der Bereich ist, wo die Eingangsspannung (Vin) höher als der zweite obere Spannungsgrenzwert (VU2) ist,
Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Eingangsspannung (Vin) vom Leistungsversorgungssystem (5) innerhalb des ersten Spannungsbereichs (VL1 ≤ Vin ≤ VU1) liegt, der zweite Umrichter (101) veranlasst wird, in einem kurzgeschlossenen Zustand zu arbeiten, um diese Eingangsspannung (Vin) direkt auszugeben, und dann, wenn die Eingangsspannung (Vin) innerhalb des vierten. (Vin < VL2) oder des fünften (Vin < VU2) Spannungsbereichs liegt, der erste Umrichter (100) und der zweite Umrichter (101) verwendet werden, um den Bezugsspannungswert (Vr) auszugeben.
Verfahren zur Steuerung einer unterbrechungsfreien Stromversorgung, die einen ersten (1; 100) parallel mit einem Leistungsversorgungssystem (5) verbundenen und einen zweiten (2; 101) in Reihe mit dem Leistungsversorgungssystem (5) verbundenen Umrichter, eine Energiespeichereinrichtung (3) zwischen dem ersten Umrichter (1; 100) und dem zweiten Umrichter (2; 101) und eine Steuereinrichtung (4) zum Steuern des ersten und des zweiten Umrichters (1, 2); 100, 101) enthält, bei dem, wenn – ein erster Spannungsbereich als Bereich definiert ist, wo die Eingangsspannung (Vin) gleich einem oder höher als ein erster unterer Spannungsgrenzwert (VL1) ist und gleich einem oder niedriger als ein erster oberer Spannungsgrenzwert (VU1) ist, und der einen Bezugsspannungswert (Vr) enthält; – ein zweiter Spannungsbereich als Bereich definiert ist, wo die Eingangsspannung (Vin) niedriger als der erste untere Spannungsgrenzwert (VL1) ist und gleich einem oder höher als ein zweiter unterer Spannungsgrenzwert (VL2) ist; – ein dritter Spannungsbereich als Bereich definiert ist, wo die Eingangsspannung (Vin) höher als der erste obere Spannungsgrenzwert (VU1) ist und gleich einem oder niedriger als ein zweiter oberer Spannungsgrenzwert (VU2) ist; – ein vierter Spannungsbereich als Bereich definiert ist, wo die Eingangsspannung (Vin) niedriger als der zweite untere Spannungsgrenzwert (VL2) ist; und – ein fünfter Spannungsbereich als Bereich definiert ist, wo die Eingangsspannung (Vin) höher als der zweite obere Spannungsgrenzwert (VU2) ist, dann, wenn die Eingangsspannung (Vin) vom Leistungsversorgungssystem (5) innerhalb des ersten Spannungsbereichs (VL1 ≤ Vin ≤ VU1) liegt, diese Eingangsspannung (Vin) direkt ausgegeben wird, und wenn die Eingangsspannung (Vin) innerhalb des vierten (Vin < VL2) oder des fünften (Vin < VU2) Spannungsbereichs liegt, der Bezugsspannungswert (Vr) ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Eingangsspannung (Vin) innerhalb des zweiten (VL2 ≤ Vin < VL1) oder des dritten (VU1 < Vin ≤ VU2) Spannungsbereichs liegt, ebenfalls der Bezugsspannungswert (Vr) ausgegeben wird.