DE19624793A1 - Verfahren zur Stromversorgung einer Last aus mindestens zwei Stromversorgungseinrichtungen sowie Anordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Stromversorgung einer Last aus mindestens zwei parallel betreibbaren regelbaren Stromversorgungseinrichtungen.

Stand der Technik

Stromversorgungseinrichtungen werden insbesondere zur Erzielung höherer Ausgangsleistung parallel geschaltet. Bei einer solchen Parallelschaltung treten jedoch Probleme hinsichtlich der Lastverteilung auf. Aus "Modern DC-TO-DC Switchmode Power Converter Circuits", R. P. Severns, G. E. Bloom, Van Nostrand Reinhold Company, New York, 1984, Seiten 169 bis 171 ist es bekannt zur gleichmäßigen Lastverteilung Regelstromsensoren zu verwenden. Die individuellen Schaltströme werden dort mit einer Fehlerspannung verglichen, die ein Maß für die Gesamtbelastung darstellt.

Vorteile der Erfindung

Das Verfahren nach Patentanspruch 1 bzw. die Anordnung nach Patentanspruch 4 gewährleistet eine einfache und genaue sowie sichere Belastungsverteilung auf parallel betriebene Stromversorgungseinrichtungen. Es müssen lediglich belastungsstromabhängige Signale auf eine gemeinsame Busleitung gespeist werden und die an den Koppelelementen der Busleitung auftretenden Signale ausgewertet werden. Es ist nicht notwendig ein Summensignal aller Stromversorgungsgeräte zu bilden und anhand dieses Summensignals eine Lastverteilung vorzunehmen. Es ist pro Auswertung lediglich ein Stromsensor notwendig sowie ein Widerstand und ein beschalteter Operationsverstärker, dessen Ausgangssignal direkt zum Regler der jeweiligen Stromversorgung geführt werden kann. Ggf. sind zusätzlich lediglich Signalumsetzer erforderlich zur Umsetzung der Signale in Abhängigkeit der Belastungsströme für die Einspeisung in die Busleitung.

Zeichnungen

Fig. 1 zeigt einen Stromlaufplan, der auf dem Verfahren nach der Erfindung basiert und

Fig. 2 eine Schaltungsalternative hierzu.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt zwei Stromversorgungseinrichtungen SV1 und SV2, die im Parallelbetrieb zur Stromversorgung einer Last RL vorgesehen sind. Jedes dieser Stromversorgungsgeräte verfügt über eine Speisequelle Q1, Q2, einen Regler LR1, LR2 und einen Stromsensor RM1 bzw. RM2 in Form eines Strommeßwiderstandes für seinen jeweiligen Belastungsstrom. Natürlich können auch mehr als die zwei in Fig. 1 dargestellten Stromversorgungsgeräte parallel betrieben werden. Die über die Stromsensoren RM1, RM2 erfaßten Belastungsströme 11, 12, werden jeweils über Koppelmittel R1, R2 in eine allen Stromversorgungseinrichtungen gemeinsame Busleitung BL eingespeist. Ggf. werden die mittels der Stromsensoren RM1, RM2 erfaßten Belastungsströme I1, I2 in Signalumsetzern IU1, IU2 zur Strom-/Spannungs­ wandlung vorher umgesetzt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind solche Signalumsetzer als Signal­ verstärker vorgesehen, die aus gegengekoppelten Operationsverstärkern mit den Beschaltungswiderständen RE1 bzw. RE2; RM1 bzw. RM2; R1 bzw. R2 und RG1 bzw. RG2 bestehen. Die Eingangsklemmen dieser Operationsverstärker führen zu den Anschlußklemmen der Stromsensoren RM1, RM2, wobei die negierenden Eingänge der Operationsverstärker jeweils über Entkopplungswiderstände RE1, RE2 mit den Strommeßwiderständen - Sensoren RM1, RM2 - verbunden sind. Die Ausgangssignale der Operationsverstärker IU1, IU2 sind über die als Widerstände R1, R2 ausgebildeten Koppelmittel an die Busleitung BL angeschlossen. Durch diese Beschaltungsart fließt auf der Busleitung BL ein Ausgleichsstrom, so daß durch Auswertung jeweils der an den Koppelmitteln R1, R2 auftretenden Signalgrößen - hier jeweils der Spannungsabfall an den den Stromversorgungseinrichtungen zugeordneten Widerständen - die jeweiligen Stromversorgungseinrichtungen SV1, SV2 nachgeregelt werden können. Mittels der den Stromversorgungseinrichtungen zugeordneten Fehlerverstärker RV1, RV2 wird jeweils ausgewertet, ob der Spannungsabfall an einem Koppelelement größer oder kleiner ist als der Mittelwert aller Spannungsabfälle an den Koppelelementen und in Abhängigkeit der festgestellten Abweichung von diesem Mittelwert die jeweilige Stromversorgungseinrichtung nachgeregelt. Das Maß für die Nachregelung läßt sich durch die Wahl der Gegenkopplung der Fehlerverstärker RV1, RV2 oder durch ein zugeführtes Referenzsignal zur Feststellung der Abweichung vom Mittelwert einstellen.

Die Ausgänge der Fehlerverstärker RV1, RV2 sind über Dioden D1, D2 mit den Reglereingängen gekoppelt. Durch entsprechende Wahl der Polarität dieser Dioden läßt sich eine Nachregelung auf die Ausgangsspannung jener Stromversorgungseinrichtung erreichen, die im Alleinbetrieb die höchste oder niedrigste Ausgangsspannung liefern würde. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Polarität der Dioden D1, D2 so gewählt, daß immer auf die höchste Ausgangsspannung nachgeregelt wird. Bei umgekehrter Polarität würde die Nachregelung auf die niedrigste Ausgangsspannung erfolgen. Wählt man an Stelle der Dioden D1, D2 Durchverbindungen, stellt sich eine Zwischenspannung ein, auf die nachgeregelt wird.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Regler LR1, LR2 als Längsregler ausgebildet. Natürlich können anstelle der Längsregler beispielsweise auch Schaltregler vorgesehen sein, deren Pulsbreite oder Pulsfrequenz in Abhängigkeit der Ausgangsspannung der Fehlerverstärker RV1, RV2 nachgeregelt wird.

Zur sicheren Arbeitsweise sollten die Daten der Strommeßwiderstände, der Signalumsetzer, der Koppelmittel und der Fehlerverstärker mit Beschaltung möglichst übereinstimmen. Natürlich ist es günstig, wenn auch die Stromversorgungseinrichtungen vom gleichen Typ sind.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist nicht nur eine Busleitung BL für die ausgewerteten belastungsstromproportionalen Signale vorgesehen, sondern auch für den parallelen Ausgang zur Last RL (+ UA-Bus, OV-Bus). Zwischen + UA-Bus und OV-Bus (i. A. Erdpotential) sind für jede Stromversorgungseinrichtung SV1, SVn gleichartige Spannungsteiler in Form von Spannungsteilerwiderständen vorgesehen, deren gemeinsamer Abgriff an die Verbindungsleitung des entsprechenden Fehlerverstärkers RV1, RVn mit einem Regler LR1, LRn angeschlossen ist.

Claims (10)

1. Verfahren zur Stromversorgung einer Last aus mindestens zwei parallel betreibbaren regelbaren Stromversorgungseinrichtungen (SV1, SV2) mit folgenden Schritten:

• - es werden Signale in Abhängigkeit der Belastungsströme (I1, I2) der jeweiligen Stromversorgungseinrichtungen (SV1, SV2) ermittelt,
• - die ermittelten belastungsstromabhängigen Signale werden jeweils über Koppelmittel (R1, R2) in eine den Stromversorgungseinrichtungen gemeinsame Busleitung (BL) eingespeist,
• - die an den Koppelmitteln (R1, R2) auftretenden Signalgrößen, insbesondere deren Spannungsabfälle, werden dahingehend ausgewertet, ob die auftretende Signalgröße größer oder kleiner ist als der Mittelwert aller Signalgrößen,
• - in Abhängigkeit der festgestellten Abweichung vom Mittelwert wird die jeweilige Stromversorgungseinrichtung (SV1, SV2) nachgeregelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachregelung der Stromversorgungseinrichtungen (SV1, SV2) auf die Ausgangsspannung jener Stromversorgungs­ einrichtung erfolgt, die im Alleinbetrieb die höchste oder niedrigste Ausgangsspannung liefern würde.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachregelung der Stromversorgungseinrichtungen (SV1, SV2) auf einen Mittelwert der Ausgangsspannungen aller Stromversorgungseinrichtungen (SV1, SV2) erfolgt.

4. Anordnung zur Stromversorgung einer Last aus mindestens zwei parallel betreibbaren geregelten Stromversorgungs­ einrichtungen (SV1, SV2) mit folgenden Merkmalen:

• - Sensoren (RM1, RM2) zur Erfassung der Belastungsströme (I1, I2) der jeweiligen Stromversorgungseinrichtung (SV1; SV2),
• - Koppelmitteln (R1, R2) zur Verknüpfung der Ausgangssignale der Sensoren (RM1, RM2) mit einer den Stromversorgungsein­ richtungen (SV1, SV2) gemeinsam zugeordneten Busleitung (BL),
• - Fehlerverstärkern (RV1, RV2), die jeweils in Abhängigkeit der an den Koppelmitteln (R1, R2) auftretenden Signalgrößen Nachstellsignale für die den Stromversorgungseinrichtungen zugeordneten Regler (LR1, LR2) liefern.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelmittel aus gleichartigen Widerständen (R1, R2) bestehen.

6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Signalumsetzer (IU1, IU2) vorgesehen sind zur Aufbereitung der belastungsabhängigen Signale der Sensoren (RM1, RM2).

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Fehlerverstärkern (RV1, RV2) und den Reglern (LR1, LR2) Dioden (D1, D2) vorgesehen sind, deren Polarität so gewählt ist, daß eine Nachregelung auf die Ausgangsspannung jener Stromversorgungseinrichtung (SV1, SV2) möglich ist, die im Alleinbetrieb die höchste oder niedrigste Ausgangsspannung liefern würde.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der Fehlerverstärker (RV1, RV2) in Abhängigkeit eines ihnen zugeführten Referenzsignals erfolgt.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der Fehlerverstärker (RV1, RV2) in Abhängigkeit ihrer Gegenkopplung erfolgt.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Regler (LR1, LR2) in den Stromversorgungseinrichtungen (SV1, SV2) jeweils gleich aufgebaute Längsregler vorgesehen sind.