DE2755510C3

DE2755510C3 - Stromversorgungseinrichtung mit ausgangsseitig parallelgeschalteten spannungsgeregelten Stromversorgungsgeräten

Info

Publication number: DE2755510C3
Application number: DE2755510A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 8033 Krailling Rambold
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-12-13
Filing date: 1977-12-13
Publication date: 1981-01-29
Also published as: NO148617C; BE872720A; DE2755510B2; AT364420B; SE7812744L; FR2412195B1; GB2009978B; IT1101372B; US4230981A; GB2009978A; DE2755510A1; IT7830572A0; NO784164L; CH640374A5; NO148617B; ATA879478A; JPS5493430A; NL7812113A; FR2412195A1; NL186202C

Description

45

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungseinrichtung, bestehend aus wenigstens zwei ausgangsseitig ohne Entkopplungsmittel parallelgeschalteten spannungsgeregelten Stromversorgungsgeräten.

Eine derartige aus der US-PS 35 15 974 bekannte Schaltungsanordnung betrifft mehrere auf einen gemeinsamen Ausgang arbeitende Gleichstrom-Sperrumrichter, deren aus Schalttransistor, Übertrager und Siebschalter bestehende Leistungskreise parallel geschaltet sind. In einer allen Sperrumrichtern gemeinsamen Oszillatorschaltung wird eine in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung beeinflußte Steuerspannung für die Schalttransistoren erzeugt. Schaltungsmaßnahmen zur gleichmäßigen Lastaufteilung auf die einzelnen Sperrumrichter sind nicht vorgesehen, da wegen der Zwischenspeicherung der zu übertragenden Energie im Übertrager eine starre Kopplung zwischen den b5 einzelnen Schalttransistoren und dem gemeinsamen Ausgang fehlt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem Schaltungsaufwand einen sicheren Betrieb mehrerer ohne Entkopplungsmittel parallelgeschalteter Stromversorgungsgeräte und deren betriebsmäßige Überwachung zu ermöglichen, wobei außer einer ständigen Betriebsbereitschaft eine nahezu gleichmäßige Lastaufteilung sichergestellt ist

Bei der Parallelschaltung von Stromversorgungsgeräten ergeben sich durch bauteilbedingte Toleranzen geringfügige Unterschiede der Sollausgangsspannung. Bei spannungsgeregelten Stromversorgungsgeräten stellt sich infolge dieser Unterschiede in der Ausgangsspannung eine völlig ungleichmäßige Belastung der einzelnen Stromversorgungsgeräte ein, da nur das Stromversorgungsgerät mit der höchsten Ausgangs-Sijannung die gesamte Last übernehmen kann, während alle anderen Stromversorgungsgeräte, für die ein zu hoher Istwert vorgetäuscht wird, nahezu abgeschaltet werden. In diesem Zustand ist durch Überwachung der Ausgangsspannung nicht feststellbar, ob ein Stromversorgungsgerät wegen eines Defekts Unterspannung führt und welches der Stromversorgungsgerätc beispielsweise für eine Überspannung verantwortlich ist

Die gestellte Aufgabe wird bei der eingangs benannten Anordnung durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst

Durch diese Maßnahmen werden alle nicht stromführenden Stromversorgjngsgeräte auf eine Spannung in Höhe der Sollausgangsspannung geregelt Die Überwachung der einzelnen Stromversorgungsgeräte kann durch eine jeweils an den Ausgang des Hilfskreises angeschlossene Spannungsüberwachungsschaltung erfolgen.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung wird an Hand der F i g. 1 bis 3 näher erläutert.

In F i g. 1 ist die Parallelschaltung von zwei spannungsgeregelten Stromversorgungsgeräten dargestellt

In Fig.2 ist die erfindungfgemäC'i Anordnung am Beispiel eines Durchflußumrichters wiedergegeben.

Die Fig.3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel parallelgeschalteter Stromversorgungsgeräte.

Zwei spannungsgeregelte Stromversorgungsgeräte Stv X und Stv2 (Fig. 1) sind ausgangsseitig ohne Entkopplungsdioden parallel geschaltet und liefern eine Ausgangsspannung U_A. Beide Stromversorgungsgeräte werden mit einer Eingangsspannung Ue betrieben, die Schwankungen unterworfen sein kann. Von beiden Stromversorgungsgeräten ist lediglich der Ausgangskreis mit einem Teil der Regelschleife dargestellt Je ein Istwertteiler, bestehend aus den Widerständen Ri, R 2 und R Y, R2' liefert den Istwert Ui,,\ und £//«2 und je eine Referenzspannungsschaltung mit dem Vorwiderstand Rv und einer Zenerdiode als Teilwiderstand Zl bzw. dem Vorwiderstand Rv und einer Zenerdiode als Teilwiderstand Z2 sind zur Bildung der Regelabweichung mit je einer Regelschaltung RgX und Rg 2 verbunden. Obwohl beide Stromversorgungsgeräte gleich ausgebildet und ihre Ausgangsspannung U_A gleich bemessen ist, können bauteilebedingte geringfügige Unterschiede in der Ausgangsspannung vorliegen, die dazu führen, daß jeweils das Gerät mit der höheren Ausgangsspannung die gesamte Last übernimmt, während das andere Stromversorgungsgerät an seinem Ausgang eine, bezogen auf seine nominelle Soll-Ausgangsspannung U,„in bzw. ίΛ,,«2 zu hohe Spannung führt und daher auf eine sehr kleine Spannung heruntergeregelt wird. In diesem Zustand ist weder eine

Lastaufteilung auf beide Stromversorgungsgeriite möglich, noch kann durch Überwachen der Ausgam.gsspannung U_A das stromführende Gerät ermittelt und die Betriebsbereitschaft des in einer Zeit nicht stromführenden Stromversorgungsgerätes festgestellt werden. Die- s ser Nachteil könnte teilweise dadurch behoben werden, daß die Parallelschaltung der beiden Stromversorgungsgeräte über Entkopplungsdioden erfolgt Insbesondere bei niedrigen Aasgangsspannungen hätten die Dioden wiederum den Nachteil, daß sie die Leistungsbilanz der Stromversorgungseinrichtung stark verschlechtern würden.

Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist die Erfindung am Beispiel von zwei ausgangssei tig paralleljjeschalteten Durchflußumrichtern wiedergegeben. Jeder der beiden Durchflußumrichter besteht im wesentlichen aus einem Übertrager Ü, dessen Primärwicklung w über einen gesteuerten Schalttransistor 7s periodisch an eine Eingangsspannung Ue angeschaltet wird. An einer Sekundärwicklung w\ wird über eine Diode und ein LC-Siebglied Li, Ci die Ausgangsspanr.ung Ua entnommen. Die Steuerung des Schahtransiitors 7s erfolgt über einen eine Rechtecksteuerspannung liefernden Taktgeber T. Die Steuerwechselspannung wird in ihrem Tastverhältnis in Abhängigkeit von der verstärkten Regelabweichung beeinflußt. Der Ausgang des Sekundärkreises mit der Sekundärwicklung w 1 weist einen Istwertteiler mit den Teilwiderständen Zl, Z2 auf, der einen Meßwert für einen Sollwert-Istv.'ertvergleich in einer Regelschaltung /^liefert

Außer diesem Hauptkreis weist der Durchflußumrichter einen schaltungsmäßig gleich aufgebauten Hilfskreis auf, der aus einer weiteren Sekundärwicklung w 2, einer Gleichrichterdiode und einem LC-Siebglied L 2, C2 besteht Der Hilfskreis ist durch einen Istwertteiler mit den Teilwiderständen Z3, Z4 abgeschlossen und dient nicht der Leistungsabgabe. Die Teilwiderstände ZX bis ZA können im allgemeinen Scheinwiderstände sein, die z. B. aus Parallelschaltungen von Widerstünden und Kondensatoren gebildet werden. Dies kann z. B. zur Istwertsiebung notwendig sein. Die besondere Ausbildung dieser Schallung besteht darin, daß von den Istwertteilern des Haupt- und Hilfskreises je ein der Ausgangsspannung U\ entsprechender bzw. ein der Leerlaufspannung proportionaler Spannungswert £Λ als Istwert für eine Mischung abgegriffen wird. Zu diesem Zweck sind die Teilwiderstände Zl und ZA der Istwertteiler parallel geschaltet Am einfachsten sind die Zusammenhänge bei Mittelwertbildung der Istwerte darstellbar. Voraussetzung für die Mittelwertbildung ist, daß im Leerlauf des Durchflußumrichters an den Teilwiderständen Z2 und ZA gleich große Spannungen abfallen. Diese Bedingung ist am einfachsten dadurch zu erfüllen, daß der Haupt- und Hilfskreis gleich bemessen werden, d. h. daß die Sekundärwicklung wl = w 2 und die Teilwiderstände der Istwertteiler Z1=Z3 und Z2 = ZA gemacht werden. Durch Vergleich des so gewonnenen Ist-Mittelwertes mit einem Sollwert wird die Regelabweichung gewonnen, die das Tastverhältnis der Steuerwechselspannung am Schalttransistor 7s bestimmt Wenn z. B. das Stromversorgungsgerät Stv 2 einen Sollwert hat, der 2% unier dem des Stromversorgungsgerätes Stvi liegt, dann regelt das Stromversorgungsgerät Stvi auf den entsprechenden Wert der Ausgangsspannung Ua, während das Siromversorgungsgerät Stv 2 eine um 2% niedrigere Ausgangsspannung erzwingen, d. h. sich abschalten möchte. Mittels des beschriebenen Hilfskreises wird der Istwert des Stromversorp- -,igsgerätes Stv2 jedoch auf den Wert des Sollwerten gebracht Die Spannung U2 am Hilfskreis würde dann ungefähr 4% unter der Ausgangsspannung U_A an den parallelgeschalteten Ausgängen der Stromversorgungsgeräte liegen.

Die Hi'.fsspannung kann bei statischer Belastung der Geräte für Überwachungszwecke direkt ausgewertet werden. Bei dynamischer Belastung kann i/2 jedoch erheblich schwanken. Um auch in diesem Fall mit engen Überwacliungsgrenzen arbeiten zu können, wird gemäß F i g. 3 auch zur Überwachung eine Mischspannung aus den Spannungen Ua und i/2 gebildet, die der Überwachungsschaltung ÖWzugeführt wird. Die dazu erforderliche Schaltung unterscheidet sich von der Anordnung nach Fig.2 dadurch, daß von der Differenz aus Ausgangsspannung Ua und der der Leerlaufspannung proportionalen Spannung Ui mittels eines Spannungsteilers Z5, Z6 eine Überwachungsspannung L/3 gebildet wird. Dabei ist zu beachten, daß

ZS _ Z\_

Ύβ ~ ~Zf

gewählt werden muß. Bei störungsfreiem Betrieb ist die Überwachungsspannung Uj immer der Spannung proportional, die das betreffende Gerät im Einzelbetrieb abgeben würde.

Das beschriebene Schaltungsprinzip ist auch für Parallelschaltung von mehr als zwei Stromversorgungsgeräten anwendbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stromversorgungseinrichtung, bestehend aus wenigstens zwei ausgangsseitig ohne Entkopplungsmittel parallelgeschalteten spannungsgeregelten Stromversorgungsgeräten, dadurch gekennzeichnet, daß für die Spannungsregelung eines jeden Stromversorgungsgerätes (Stvl, Stv2) die Summe aus einer seiner Leerlaufspannung proportionalen Spannung (U2) und aus einer seiner Ausgangsspannung (U\) proportionalen Spannung als Istwert (Uut) gebildet und eine von der Leerlaufspannung abgeleitete Überwachungsspannung einer Überwachungsschaltung (UW) zugeführt ist

2. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Stromversorgungsgeräte je einen vom Hauptkreis getrennten Hilfskreis mit ähnlichem Frequenzgang wie der Hauptkreis aufweisen, der mit einem Istwcrttcilcr (Teilwiderstände Z3, Z 4) abgeschlossen ist und daß ein Teilwiderstand (Z4) des Istwertteilers mit einem Teilwiderstand (Z2) eines zweiten an den Hauptkreis geschalteten Istwertieilers (Teilwiderstände Zl, ZT) zur Bildung der Sumrncnspannung parallel geschaltet ist

3. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsspannung (U)) durch Differenzbildung der Leerlaufspan.'MHg (Lk) mit der Ausgangsspannung (Ua) mittels eines Spannungsteilers (ZS, ZS) mit einem Widerstandsverhalten gebildet wird, das dem der Teilwiderstände (ZX, Z^-S) der Istwertteiler entspricht

4. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Haupt- und Hilfskreis sowie die einander entsprechenden Teilwiderstände der beiden Istwcrtteiler (Teilwiderstände ZX, Z 2, Z3, Z 4) gleich bemessen sind.

5. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Istwertteiler aus Scheinwiderständen aufgebaut sind.