DE69009611T2

DE69009611T2 - Vorrichtung für Energieumwandlung mit Mehrfachausgang.

Info

Publication number: DE69009611T2
Application number: DE69009611T
Authority: DE
Inventors: Jean-Marie Paladel
Original assignee: Bull SAS
Current assignee: Bull SAS
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1990-07-24
Publication date: 1994-10-20
Anticipated expiration: 2010-07-25
Also published as: US5038265A; ES2057472T3; JPH03119409A; EP0410866A1; JPH0691748B2; DE69009611D1; FR2650410A1; EP0410866B1; FR2650410B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiewandlervorrichtung mit mehreren Ausgängen, die aus zwei oder mehreren parallelgeschalteten Wandlern in der Weise gebildet ist, daß die Last zwischen den verschiedenen Wandlern und für jeden der Ausgänge angemessen aufgeteilt wird.
Es gibt Wandlervorrichtungen mit einem einzigen Ausgang, die die Parallelschaltung der Ausgänge von zwei oder mehreren Energiewandlern in der Weise erlauben, daß eine angemessene Aufteilung der Ausgangsströme eines jeden Wandlers gewährleistet ist.
Hierzu wird die Regelung der Wandler mittels einer Regelungsschaltung ausgeführt, deren Steuersignal von den am Ausgang eines jeden Wandlers gemessenen Strömen abhängt, um die Schaltungen zur Unterbrechung der Versorgung eingangsseitig zu steuern. Eine solche Vorrichtung ist aus der Patentanmeldung EP 0 302 679 bekannt.
Wenn jedoch die Spannungen von homologen Ausgängen von zwei oder mehreren Wandlern mit mehreren Ausgängen parallelgeschaltet werden sollen, wird es schwierig, eine angemessene Aufteilung der homologen Ausgangsströme zwischen den Wandlern zu gewährleisten.
Es ist daher ein erstes Ziel der Erfindung, dieses Problem zu lösen.
Dieses Ziel wird erreicht durch die Tatsache, daß die Energiewandlervorrichtung mit mehreren Ausgängen wenigstens zwei Energiewandler mit mehreren Ausgängen, wovon ein erster Ausgang eines ersten Wandlers mit einem homologen Ausgang eines weiteren Wandlers parallelgeschaltet ist, um eine erste Last zu versorgen, eine erste Regelungsschaltung, die an die Wandler ein Steuersignal ausgibt, das von dem Strom abhängt, der in die mit einem ersten Ausgang eines jeden Wandlers verbundene erste Last abgegeben wird, sowie wenigstens eine weitere Regelungsschaltung aufweist, die an jeden Steuereingang der Ausgangsregelungseinrichtungen (Nachregelungseinrichtungen), die zwischen jeden vom ersten Ausgang eines jeden Wandlers verschiedenen, homologen Ausgang und eine weitere Last geschaltet sind, einen Befehl liefert, der von dem Strom abhängt, der in die andere Last abgegeben wird.
Gemäß einer weiteren Besonderheit hängt der erste vom Strom abhängige Befehl vom Eingangsstrom (Ip1, Ip2) eines jeden Wandlers (4, 5) ab.
Gemäß einer weiteren Besonderheit hängt der erste vom Strom abhängige Befehl von Ausgangsströmen (Is12, Is11, Is21, Is22) ab, die in eine Last abgegeben werden, die an jeden Ausgang eines jeden Wandlers angeschlossen ist.
Gemäß einer weiteren Besonderheit enthalten die erste und die weitere Regelungsschaltung eine Subtraktionsschaltung, um von der Referenzspannung die Spannung abzuziehen, die an den Anschlüssen einer jeden Last gemessen wird, einen Verstärker für das vom Ausgang der Subtraktionsschaltung gelieferte Fehlersignal und eine zweite Subtraktionsschaltung, um vom Ausgang des Verstärkers eine Spannung abzuziehen, die die Intensität des Stroms darstellt, die vom Wandler in die jeweilige Last abgegeben wird.
Gemäß einer weiteren Besonderheit ist die Ausgangsregelungseinrichtung (Nachregelungseinrichtung) linear.
Dieser Typ der linearen Ausgangsregelungseinrichtung (Nachregelungseinrichtung) ist aus einem MOS- (oder Bipolar-) Vorschalttransistor gebildet, der die überschüssige Ausgangsspannung der Sekundärwicklung des Wandlers absorbiert und dessen Gate (bzw. dessen Basis) vom Steuersignal gesteuert wird.
Gemäß einer weiteren Besonderheit ist die Ausgangsregelungseinrichtung (Nachregelungseinrichtung) ein elektronischer Ein- Aus-Schalter, der an den Ausgang der Sekundärwicklung angeschlossen ist und von einer Impulsbreiten-Modulationsschaltung gesteuert wird, deren Eingang das Ausgangssignal der Regelungsschaltung empfängt.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher beim Lesen der folgenden Beschreibung, die mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen gegeben wird, in denen:
Fig. 1 das Prinzipschaltbild der Wandlervorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 2 das Prinzipschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 3 das Prinzipschaltbild von Vorrichtungen des Standes der Technik zeigt.
Ein in Fig. 3 gezeigtes bekanntes Schaltbild ermöglicht die Parallelschaltung der Ausgänge von zwei oder mehreren Energiewandlern (1, 2) mit mehreren Ausgängen (10, 11, 20, 21), wobei stets versucht wird, eine angemessene Aufteilung der Ausgangsströme zwischen den Wandlern zu gewährleisten. Dieser Fall liegt vor, wenn die Spannungen homologer Ausgänge, die für die beiden Wandler (1, 2) den Ausgängen (10, 20) und für dieselben Wandler den Ausgängen (11, 21) entsprechen, parallelgeschaltet werden sollen und wenn dabei stets versucht wird, eine angemessene Aufteilung des von diesen Ausgängen in Abhängigkeit von den verschiedenen Lasten (Z&sub1;, Z&sub2;) gelieferten Stroms zu gewährleisten, wobei die eine Last (Z&sub1;) an den Ausgängen (10, 20) parallel angeschlossen ist und die andere Last (Z&sub2;) an den Ausgängen (11, 21) angeschlossen ist.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist es möglich, den vom ersten Ausgang (10) des ersten Wandlers (1) gelieferten Ausgangsstrom (Is11) und den vom ersten Ausgang (20, homologer Ausgang) des zweiten Wandlers (2) gelieferten Ausgangsstrom (Is21) durch die Steuerschaltung (3) zu regeln. Diese Steuerschaltung gibt das erste Steuersignal (C&sub1;), das die Steuerung der Einrichtung zur Unterbrechung der Versorgungsspannung (Ve) des ersten Wandlers (1) sicherzustellen erlaubt, welche an den Anschlüssen (12) des Eingangs dieses Wandlers verfügbar ist, sowie ein zweites Steuersignal (C&sub2;) aus, das gleichermaßen die Steuerung der Schaltung zur Unterbrechung der an den Eingangsanschlüssen (22) des zweiten Wandlers (2) vorhandenen Versorgungsspannung (Ve) erlaubt.
Diese Schaltung (3) ist aus einer ersten Subtraktionseinrichtung (30) gebildet, die an ihrem negativen Eingang das Spannungssignal (Vs1), das der Spannung an den Anschlüssen der ersten Last (Z&sub1;) entspricht, und an ihrem positiven Eingang ein Referenzspannungssignal (Vref) empfängt.
Das Ausgangssignal dieses ersten Subtrahierers (30) wird an eine Fehlerverstärkungsschaltung (31) geliefert, der das Fehlersignal verstärkt und dessen Ausgang mit jedem der positiven Eingänge von zwei weiteren Subtraktionsschaltungen (32, 33) verbunden ist. Die negativen Eingänge dieser Subtraktionsschaltungen (32, 33) empfangen ein Signal (Is11), das den vom ersten Ausgang (10) des ersten Wandlers in die Last (Z&sub1;) abgegebenen Strom darstellt, bzw. ein Signal (Is21), das den vom ersten Ausgang oder homologen Ausgang des zweiten Wandlers (2) in die Last (Z&sub1;) abgegebenen Strom darstellt.
Das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung (33), die an ihrem negativen Eingang den Strom (Is11) empfängt, wird an die Steuerschaltung zur Unterbrechung der Eingangsspannung des ersten Wandlers geschickt. Ebenso wird das Ausgangssignal des zweiten Subtrahierers (32) an die Steuerschaltung zur Unterbrechung der Eingangsspannung des zweiten Wandlers (2) geschickt.
Durch diesen Aufbau kann gewährleistet werden, daß die Ströme in der Last (Z&sub1;), die vom ersten Ausgang des ersten Wandlers bzw. vom homologen Ausgang des zweiten Wandlers geliefert werden, in einem bekannten Verhältnis sind. Dagegen ist in keiner Weise ein Gleichgewicht der vom zweiten Ausgang eines jeden Wandlers an die zweite Last (Z&sub2;) gelieferten Ströme gewährleistet. Diese Schaltung ermöglicht keine Verwirklichung einer angemessenen Aufteilung der Last zwischen den Wandlern. Unter angemessener Aufteilung der Last zwischen den Wandlern wird je nach Fall die Gleichheit der gelieferten Ströme, falls die Wandler gleiche Leistung besitzen, oder andernfalls die Proportionalität entsprechend ihrer Leistungsfähigkeit verstanden.
Die erste Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 1 gezeigt ist, ermöglicht es, eine Antwort auf dieses Problem zu geben, das sich durch die Parallelschaltung wenigstens zweier Wandler mit mehreren Ausgängen stellt.
In der in Fig. 1 gezeigten Schaltung findet sich die Regelungseinrichtung (3) des Standes der Technik wieder, die den ersten Wandler (4) und den zweiten Wandler (5) regelt.
Die Schaltung 3 ist derjenigen von Fig. 3, die dem Stand der Technik entspricht, völlig gleich und auf die gleiche Weise wie in Fig. 3 mit den Wandlern (4) und (5) verbunden.
Somit steuert das Ausgangssignal (42) des Subtrahierers (33) die Schaltung zur Unterbrechung des Wandlers (4), während das Ausgangssignal (52) des Subtrahierers (32) die Schaltung zur Unterbrechung des Wandlers (5) steuert.
Um das obige Problem zu lösen, ist an jeden zusätzlich zum ersten Ausgang vorgesehenen Ausgang eines jeden Wandlers eine Ausgangsregelungseinrichtung (Nachregelungseinrichtung) angeschlossen.
Somit ist der zweite Ausgang (41) des ersten Wandlers (4) mit einer Ausgangsregelungseinrichtung (Nachregelungseinrichtung) (7) verbunden, deren Ausgänge (70, 71) mit den beiden Anschlüssen der Last (Z&sub2;) verbunden sind. Ebenso ist der zweite Ausgang (51) des zweiten Wandlers (5) an eine Ausgangsregelungseinrichtung (Nachregelungseinrichtung) (8) angeschlossen, deren Ausgänge (80, 81) mit den beiden Anschlüssen der Last (Z&sub2;) angeschlossen sind.
Der Ausgang (71) ist zum Ausgang (81) parallelgeschaltet. Ein Signal (Is12), das zu dem vom Ausgang (71) abgegebenen Strom proportional ist, sowie ein Signal (Is22), das zu dem vom Ausgang (81) abgegebenen Strom proportional ist, werden an den negativen Eingang eines ersten Subtrahierers (93) bzw. an den negativen Eingang eines zweiten Subtrahierers (92) geschickt. Diese beiden Subtrahierer empfangen jeweils an ihren positiven Eingängen das Ausgangssignal eines Verstärkers (91), der ein Spannungsfehlersignal ausgibt.
Dieses Spannungsfehlersignal wird am Eingang des Verstärkers (91) durch eine Subtraktionsschaltung (90) entwickelt, welche an ihrem positiven Eingang eine Referenzspannung und an ihrem negativen Eingang eine an den Anschlüssen der Last (Z&sub2;) abgegriffene Spannung empfängt.
Die Ausgangsregelungsschaltungen (Nachregelungsschaltungen) (7) und (8) können linear sein und in diesem Fall durch einen MOS- (oder Bipolar-) Vorschalttransistor gebildet sein, der die überschüssige Ausgangsspannung der Sekundärwicklung (41) bzw. (51) absorbiert und dessen Gate (bzw. dessen Basis) durch das jeweilige Steuersignal (72, 82) gesteuert wird.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Ausgangsregelungsschaltung (Nachregelungseinrichtung) ein elektronischer Ein- Aus-Schalter sein, der an den Ausgang der Sekundärwicklung angeschlossen ist und durch eine Impulsbreiten-Modulationsschaltung gesteuert wird, deren Eingang das entsprechende Ausgangssignal (72, 82) der Regelungsschaltung empfängt.
Die obige Beschreibung ist im Rahmen von zwei Wandlern mit zwei Ausgängen gegeben worden, selbstverständlich kann das Prinzip der Erfindung gleichermaßen auf zwei Wandler mit m Ausgängen oder auch auf n Wandler mit m Ausgängen, die parallelgeschaltet sind, angewandt werden. In diesem Fall werden n × (m - 1) Ausgangsregelungseinrichtungen (Nachregelungseinrichtungen) verwendet.
Fig. 2 zeigt eine zweite Variante der Erfindung, in der die beiden ersten Stromregelungsschleifen der ersten Ausgangsstufe eines jeden Wandlers nicht mehr in Abhängigkeit von den Ausgangsströmen dieser Stufen, sondern in Abhängigkeit von den Eingangsströmen (Ip1) und (Ip2) der Wandler gesteuert werden.
Somit empfängt in diesem Fall die Subtraktionseinrichtung (63) an ihrem negativen Eingang den Eingangsstrom (Ip1) des ersten Wandlers (4) und an ihrem positiven Eingang das Ausgangssignal eines Verstärkers (61), dessen Eingang ein die Fehlerspannung darstellendes Signal empfängt.
Das Spannungsfehlersignal wird von einer Subtraktionsschaltung (60) entwickelt, die an ihrem positiven Eingang die Referenzspannung und an ihrem negativen Eingang die Spannung an den Anschlüssen der Last (Z&sub1;) empfängt.
Ebenso wird der Wandler (5) durch das Ausgangssignal (52) gesteuert, das von einer Subtraktionsschaltung (62) geliefert wird, deren negativer Eingang den Eingangsstrom (Ip2) des Wandlers (5) und deren positiver Eingang das Ausgangssignal der Verstärkerschaltung (61) empfängt.
Ein solcher Aufbau gestattet die Vereinfachung der Schaltungsanordnung, insbesondere im Hinblick auf Isolationsprobleme usw.
Somit können die Regelungsschaltungen wie etwa 3, 6, 9 einem beliebigen der Wandler zugeordnet sein oder zwischen ihnen aufgeteilt sein.

Claims

1. Energiewandlervorrichtung mit mehreren Ausgängen, die wenigstens zwei Energiewandler (4, 5) mit mehreren Ausgängen aufweist, wobei ein erster Ausgang (40) eines ersten Wandlers (4) mit dem homologen Ausgang (50) eines weiteren Wandlers (50) parallel geschaltet ist, um eine erste Last (Z&sub1;) zu versorgen, wobei eine erste Regelungsschaltung (3) an die Wandler (4, 5) ein Steuersignal ausgibt, das von dem in die erste Last (Z&sub1;) abgegebenen Stroms abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine weitere Regelungsschaltung (9) aufweist, die an jeden Steuereingang von Ausgangsregelungseinrichtungen (Nachregelungseinrichtungen) (7, 8), die zwischen jeden vom ersten Ausgang eines jeden Wandlers verschiedenen, homologen Ausgang und eine weitere Last (Z&sub2;) geschaltet sind, einen Befehl liefert, der von dem Strom abhängt, der von jedem Ausgang des Wandlers in die weitere Last abgegeben wird.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste vom Strom abhängige Befehl vom Eingangsstrom (Ip1 , Ip2) eines jeden Wandlers (4, 5) abhängt.

3. Wandlervorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste vom Strom abhängige Befehl von Ausgangsströmen (Is12 , Is11 , Is21 , Is22) abhängt, die in eine Last abgegeben werden, die an die entsprechenden Ausgänge eines jeden Wandlers angeschlossen ist.

4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Regelungsschaltung versehen ist mit einer Subtraktionsschaltung (90, 30), um von der Referenzspannung (Vref) die Spannung (Vs1, Vs2) abzuziehen, die an den Anschlüssen einer jeden Last gemessen wird, einem Verstärker (31, 91) für das vom Ausgang der Subtraktionsschaltung gelieferte Fehlersignal und einer zweiten Subtraktionsschaltung (33, 93, 32, 92), um vom Ausgangssignal des Verstärkers eine Spannung abzuziehen, die die Intensität (Is11, Is12 , Is21 , Is22) darstellt, die vom jeweiligen Ausgang des Wandlers abgegeben wird, welcher an die entsprechende Last angeschlossen ist.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsregelungsschaltung (Nachregelungseinrichtung) (7, 8) ein NOS-Vorschalttransistor ist, der die überschüssige Ausgangsspannung der Sekundärwicklung (41, 51) des Wandlers (4, 5) absorbiert und dessen Gate von dem Steuersignal (72, 82) gesteuert wird, das von der Regelungsschaltung (7, 8) geliefert wird.

6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsregelungsschaltung (Nachregelungseinrichtung) (7, 8) ein bipolarer Transistor ist, der die überschüssige Ausgangsspannung der Sekundärwicklung (41, 51) des Wandlers (4, 5) absorbiert und dessen Basis von dem Steuersignal (72, 82) gesteuert wird, das von der Regelungsschaltung (7, 8) geliefert wird.

7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsregelungsschaltung (Nachregelungseinrichtung) (7, 8) ein elektronischer Ein-Aus- Schalter ist, der an den Ausgang der Sekundärwicklung des Wandlers (4, 5) angeschlossen ist und von einer Impulsbreiten- Modulationsschaltung gesteuert wird, deren Eingang das Steuersignal (72, 82) empfängt, das vom Ausgang der Regelungsschaltung geliefert wird.