CZ34769U1 - Redundantní modul - Google Patents
Redundantní modul Download PDFInfo
- Publication number
- CZ34769U1 CZ34769U1 CZ201834862U CZ201834862U CZ34769U1 CZ 34769 U1 CZ34769 U1 CZ 34769U1 CZ 201834862 U CZ201834862 U CZ 201834862U CZ 201834862 U CZ201834862 U CZ 201834862U CZ 34769 U1 CZ34769 U1 CZ 34769U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- current
- redundant module
- module according
- redundant
- disconnection
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
- H02J1/10—Parallel operation of dc sources
- H02J1/108—Parallel operation of dc sources using diodes blocking reverse current flow
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
- A47L11/28—Floor-scrubbing machines, motor-driven
- A47L11/282—Floor-scrubbing machines, motor-driven having rotary tools
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
- A47L11/40—Parts or details of machines not provided for in groups A47L11/02 - A47L11/38, or not restricted to one of these groups, e.g. handles, arrangements of switches, skirts, buffers, levers
- A47L11/408—Means for supplying cleaning or surface treating agents
- A47L11/4083—Liquid supply reservoirs; Preparation of the agents, e.g. mixing devices
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/59—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
- G06F1/30—Means for acting in the event of power-supply failure or interruption, e.g. power-supply fluctuations
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
- H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
- H02H7/122—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters
- H02H7/1227—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters responsive to abnormalities in the output circuit, e.g. short circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
- H02J1/08—Three-wire systems; Systems having more than three wires
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
- H02J1/10—Parallel operation of dc sources
- H02J1/102—Parallel operation of dc sources being switching converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/007—Arrangements for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources
- H02J3/0073—Arrangements for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources for providing alternative feeding paths between load and source when the main path fails, e.g. transformers, busbars
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
- H02J2310/10—The network having a local or delimited stationary reach
- H02J2310/12—The local stationary network supplying a household or a building
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
- Control Of Voltage And Current In General (AREA)
Description
Redundantní modul
Oblast techniky
Předkládané technické řešení se týká redundantního modulu pro rozpojení zkratových proudů v redundantním zdroji napětí.
Dosavadní stav techniky
V elektrických zařízeních, strojích a přístrojích, na něž jsou, co se týká dostupnosti a spolehlivosti, kladeny vysoké požadavky, jsou funkce, relevantní například z hlediska řízení a bezpečnosti, poskytovány pomocí redundantních zdrojů napětí. Tato redundance je například zajištěna pomocí alespoň dvou spojených napájecích zdrojů, které v paralelním provozu napájejí příslušná zařízení. Výstupní výkon jednotlivých napájecích zdrojů je přitom dimenzován tak, že alespoň při výpadku jednoho z napájecích zdrojů se potřebný elektrický výkon dále poskytuje zbývajícími napájecími zdroji.
Paralelně zapojené napájecí zdroje jsou ze strany výstupu svedeny ke společnému proudovému uzlu, od něhož se celý poskytovaný elektrický výkon rozděluje k příslušným spotřebičům zařízení, stroje nebo přístroje. Aby se společný proudový bod při zkratu ze strany výstupu v jednom z napájecích zdrojů, který by mohl nastat v důsledku defektu v napájecím zdroji, nemohl vlivem vyplývajícího zkratového proudu zatížit, je žádoucí napájecí zdroje pro tento případ od sebe rozpojit. Zpravidla se k tomu účelu používají tak zvané redundantní moduly, které pro každý z paralelně připojených napájecích zdrojů poskytují samostatný vstup, přičemž každý z těchto vstupů je přes rozpojovací diodu veden na společný výstup. Takové zapojení, známé také jako O - kruhové zapojení, rozpojí zkratovaný napájecí zdroj od společného proudového uzlu na výstupu redundantního modulu, do něhož v normálním provozu přivádějí všechny paralelní napájecí zdroje svůj výstupní proud. Jestliže například výstupní napětí jednoho napájecího zdroje klesne v případě zkratu na nulový potenciál, tak mezi příslušným vstupem a proudovým uzlem na výstupu redundantního modulu vznikne záporný napěťový pokles, takže rozpojovací dioda možný zkratový proud zablokuje.
Aby rozpojovací diody měly v normálním provozu pokud možno malý ztrátový výkon, tak se v redundantním modulu používají zpravidla Schottky - diody, které se vyznačují malým propustným napětím ve velikosti přibližně 400 mV. Příslušné redundantní moduly jsou také známy ve formě tak zvaných O - kroužkových diod jako integrovaných součástek.
Nevýhodné u známých redundantních modulů je to, že paralelně provozované redundantní napájecí zdroje se při napájení do společného proudového uzlu nerovnoměrně silně zatěžují, čímž se zkracuje životnost jednotlivých napájecích zdrojů. Další nevýhodou známých redundantních modulů je to, že funkčnost rozpojovacích diod a výskyt redundance nemůže být monitorována.
Úkolem technického řešení je poskytnout redundantní zdroj napětí s alespoň dvěma napájecími zdroji, pomocí nichž se znatelně zvýší dostupnost zařízení, strojů nebo přístrojů, a pomocí něhož se zejména zabrání výše uvedeným nevýhodám.
Podstata technického řešení
K řešení tohoto úkolu navrhuje dané technické řešení redundantní modul pro rozpojení zkratových proudů v redundantním zdroji napětí s alespoň dvěma napájecími zdroji, s počtem vstupů, který odpovídá alespoň počtu napájecích zdrojů, přičemž vstupy redundantního modulu jsou vždy pomocí samostatného proudového obvodu vedeny na společný proudový uzel, který
- 1 CZ 34769 UI tvoří společný výstupu pro dodání výstupního proudu, přičemž každý z proudových obvodů tvoří rozpojovací úsek a proudový uzel tvoří výstup pro výstupy proudových obvodů všech rozpojovacích úseků, u něhož je každému rozpojovacímu úseku přiřazen alespoň jeden měřicí element pro měření vstupního napětí, vstupního proudu a/nebo vstupního výkonu, jakož i jeden nastavovací člen pro regulaci.
Takový redundantní modul umožňuje výhodnou regulaci proudů větví a poklesů napětí každého rozpojovacího úseku.
Měřicí elementy a nastavovací členy mohou být spojeny s řídicí a regulační jednotkou, která je vytvořena k tomu, aby regulovala proud, napětí a/nebo výkon.
Pomocí daného technického řešení se poskytuje redundantní modul s aktivními rozpojovacími úseky, pomocí nichž jsou proudy skrz proudové obvody mezi příslušným počtem vstupů regulovatelné ke společnému proudovému uzlu na výstupu redundantního modulu, takže celkový proud, který je dodáván na výstupu redundantního modulu, je symetricky rozdělitelný na stejně velké proudy větví, respektive je rozdělitelný pomocí různě předem stanovených proudů větví.
Řídicí a regulační jednotka může být například realizována v mikrokontroleru, který zahrnuje digitálně analogový měnič pro aktivaci nastavovacích členů a snímání naměřených hodnot.
Řídicí a regulační jednotka může být vytvořena tak, aby byl výstupní proud rozdělován na proudové obvody symetricky nebo na proudy s definovanými poměry.
Nastavovací člen může zahrnovat tranzistor MOSFET, a měřicí element měřicí odpor, přičemž tranzistor MOSFET a měřicí odpor tvoří v proudovém obvodu rozpojovacího úseku sériové zapojení.
Na měřicím odporu, který s tranzistorem MOSFET v rozpojovacím úseku tvoří sériové zapojení, je pomocí poklesu napětí určitelný proud rozpojovacího úseku, tekoucí skrz proudový obvod, který slouží jako parametr pro regulaci proudu. Na základě takového měření proudu může být v proudovém obvodu použit jako měřicí element výhodným způsobem nízkoohmový měřicí odpor, takže ztrátový výkon, zbývající v rozpojovacím úseku, je malý.
Alternativně k ohmickému měřicímu odporu se může pro snímání proudu větve v rozpojovacím úseku použít také dioda, zapojená v sérii s tranzistorem MOSFET. Rovněž je možné indukční měření proudu.
Místo měření proudu může být v rámci technického řešení na výstupu příslušného nastavovacího členu snímáno také napětí, takže nastavovací člen je aktivovatelný regulací napětí.
V zásadě jako nastavovací členy přicházejí v úvahu i jiné řiditelné polovodičové součástky, například IGBT nebo bipolámí tranzistory.
V redundantním modulu může být k tranzistoru MOSFET každého rozpojovacího úseku paralelně připojena dioda, aby tranzistor chránila před velkými proudy, které mohou být vyvolány například zkratem na výstupu redundantního modulu.
Výhodně by mohl být měřicímu elementu každého rozpojovacího úseku přiřazen měřicí zesilovač. Pomocí měřicího zesilovače mohou být na měřicím odporu snímány nejmenší napěťové rozdíly a upravovány pro řídicí a regulační jednotku. To umožňuje použití velmi nízkoohmových měřicích odporů pro další redukci ztrátových výkonů v rozpojovacím úseku.
Rozpojovací úseky mohou doplňkově zahrnovat měřicí elementy pro monitorování teploty a vstupního napětí, které jsou spojeny s regulační jednotkou. Rozpojovací úseky jsou tedy
- 2 CZ 34769 UI monitorovatelné pomocí řídicí a regulační jednotky.
Redundantní modul je na základě své regulační jednotky vytvořen k tomu, aby snímal výpadek nebo zkrat v napájecím zdroji na vstupu každého rozpojovacího úseku, a příslušný proudový obvod odpojil, tím že se v příslušném proudovém obvodu zablokuje tranzistor.
Na základě takového aktivního rozpojení zkratů ze strany vstupu může být pomocí daného technického řešení upuštěno od rozpojovací diody v příslušných proudových obvodech.
Samozřejmě může být místo aktivního rozpojení uspořádáno dále rozpojení zkratového proudu pomocí Schottky - diody.
Řídicí a regulační jednotka redundantního modulu může zahrnovat určitý počet digitálních a/nebo analogových rozhraní, která jsou vytvořena pro diagnózu, programování a parametrizaci, jakož i pro komunikaci s jinou řídicí a regulační jednotkou zařízení, stroje nebo přístroje.
Tím mohou být například signalizovány výpadky jednotlivých redundantních napájecích zdrojů nebo hrozící tepelné přetížení rozpojovacího úseku, takže se zařízení, stroj nebo přístroj mohou, popřípadě převést do bezpečného stavu.
Redundantní modul může mít k výstupu paralelně připojen alespoň jeden druhý redundantní modul, přičemž paralelně zapojené redundantní moduly jsou vytvořeny tak, aby spolu komunikovaly a poskytovaly společnou regulaci pro symetrické nebo definované rozdělení proudu na všechny rozpojovací úseky.
Technické řešení tedy umožňuje decentrální, redundantně dimenzované proudové napájení, pomocí společné sběrnice, respektive napájecího vedení, přičemž na základě komunikace řídicích aregulačních jednotek je možné symetrické rozdělování proudů, respektive výkonu, na všechny napájecí zdroje. To je zejména výhodné při dodatečném vybavování doplňkových napájecích zdrojů.
Technické řešení dále popisuje způsob poskytnutí redundantního zdroje napětí s alespoň dvěma napájecími zdroji a redundantním modulem podle technického řešení, které zahrnuje následující kroky:
(a) snímání vstupních napětí, nacházejících se na rozpojovacích úsecích;
(b) deaktivování nastavovacích členů v rozpojovacích úsecích, na kterých se žádné napětí nenachází;
(c) zjišťování, na kterém rozpojovacím úseku se na vstupu nachází nejmenší kladné vstupní napětí;
(d) nastavení nastavovacího členu v proudovém obvodu rozpojovacího úseku, na kterém je k dispozici nejmenší kladné vstupní napětí, na minimální hodnotu odporu;
(e) snímání měřených hodnot proudů větví, napětí a/nebo výkonů, ve všech rozpojovacích úsecích;
(f) regulace nastavovacích členů alespoň jednoho dalšího rozpojovacího úseku, přičemž jako žádaná hodnota pro příslušnou regulaci se předvolí naměřenou hodnotou rozpojovacího úseku, na němž se nachází nejmenší vstupní napětí.
Nastavovací člen může být regulován v závislosti na proudu, tekoucím skrz rozpojovací úsek.
- 3 CZ 34769 UI
Absolutní hodnota pro proud skrz každý z regulovaných proudových obvodů vyplyne z celkového proudu, který teče skrz výstup k připojené zátěži.
Proudový obvod rozpojovacího úseku, na kterém bylo zjištěno nejmenší napájecí napětí, se nereguluje, takže příslušný proud větve může být jako vztažná veličina pro žádanou hodnotu přiveden ke každé regulaci alespoň jednoho dalšího proudového obvodu. Pomocí vyregulování regulačních odchylek se mezi větvemi nastaví proudová rovnováha.
Alternativně se nastavovací člen reguluje v závislosti na jeho výstupním napětí.
Pomocí způsobu mohou být kontinuálně monitorována vstupní napětí na vstupech redundantního modulu, takže při výpadku nebo zkratu jednoho napájecího zdroje se přiřazený rozpojovací úsek odpojí. Tím může být tento z regulace vyjmut, takže zařízení, stroj nebo přístroj na základě napájecích zdrojů, které v regulaci setrvají, si zachovají napájení.
Objasnění výkresů
Technické řešení se v následujícím podrobně popisuje na základě vzorového příkladu provedení s odkazem na připojené výkresy. Na výkresech ukazují:
obr. 1: fúngování redundantního modulu s dvěma rozpojovacími úseky s nastavitelnými odpory;
obr. 2: první příklad provedení redundantního modulu s dvěma paralelně zapojenými rozpojovacími úseky, které vždy obsahují rozpojovací diodu a aktivovatelný, respektive regulovatelný tranzistor MOSFET;
obr. 3: druhý příklad provedení redundantního modulu s dvěma rozpojovacími úseky, přičemž k tranzistoru MOSFET je vždy paralelně připojena dioda;
obr. 4: třetí výhodný příklad provedení redundantního modulu s dvěma rozpojovacími úseky s aktivovatelným, respektive regulovatelným tranzistorem MOSFET, bez v sérii zapojených rozpojovacích diod;
obr. 5: úplný redundantní modul s dvěma paralelně pracujícími rozpojovacími úseky, jakož i s řídicí a regulační jednotkou.
Příklady uskutečnění technického řešení
Na základě obr. 1 může být objasněno fúngování redundantního modulu s dvěma rozpojovacími úseky. Dva, na obrázku neznázoměné napájecí zdroje, jsou ze sekundární strany spojeny se vstupy INI a IN2 redundantního modulu, a na vstupech proudových obvodů poskytují napětí U1 a U2. Zátěž, rovněž na obrázku neznázoměná, která má být napájena redundantním modulem, je připojitelná k výstupu OUT obvodu. Výstup tvoří společný proudový uzel pro výstupy proudových obvodů všech rozpojovacích úseků. Referenční potenciál GND je spojen s příslušnými přípoji napájecích zdrojů.
Diody Dl a D2 jsou rozpojovacími diodami, které mají při zkratu vstupu zabránit zpětnému proudu z výstupu OUT redundantního modulu ke zkratovanému vstupu.
Nastavitelné odpory Rll, R21 představují například nastavovací členy regulačních okruhů, pomocí nichž může být regulována proudová rovnováha mezi proudovými obvody napájejících napájecích zdrojů. Proudy větví se vždy měří pomocí měřicího odporu RI a R2.
- 4 CZ 34769 UI
Za účelem regulace proudové rovnováhy se nastavitelný odpor v prvním proudovém obvodu, to znamená v proudovém obvodu, na jehož vstupu se nachází menší vstupní napětí, nastaví na minimální hodnotu odporu. Nastavitelný odpor ve druhém proudovém obvodu, to znamená ve druhém z obou znázorněných proudových obvodů, je aktivním nastavovacím členem regulace, pomocí něhož se reguluje proudová rovnováha. Změřené proudy obou proudových obvodů se přivádějí do regulační jednotky, přičemž proud větve s menším vstupním napětím tvoří žádanou hodnotu pro regulaci druhého proudového obvodu.
V závislosti na regulační odchylce, která vyplývá z rozdílu mezi prvním a druhým proudem větve, se hodnota aktivního nastavitelného odporu v druhém proudovém obvodu mění tak dlouho, dokud oba proudy nejsou vůči sobě vyrovnány. Pomocí regulačního procesu se ovlivňují vždy oba proudy větví, protože součet obou proudů větví vyplývá z celkového proudu skrz výstup obvodu, který je předem dán připojenou zátěží, a alespoň v určitém úseku je časově konstantní.
Uvedené technické řešení umožňuje také paralelní provoz tří nebo více napájecích zdrojů, v němž vždy proud větve jednoho rozpojovacího úseku, k němuž je připojen napájecí zdroj s nej menším výstupním napětím, se stanovuje jako žádaná hodnota regulačních okruhů dalších proudových obvodů. Protože součet všech proudů větví je předem dán zátěží na výstupu, tak se všechny proudové obvody se symetrickým proudovým zatížením vůči sobě vybalancují.
Na obr. 2 je znázorněn první příklad provedení dvou paralelních rozpojovacích úseků. Diody Dl a D2 jsou výhodně provedeny jako Schottky - diody, které se vyznačují malým propustným napětím přibližně 400 mV, a tedy oproti křemíkovým diodám způsobují v proudových obvodech menší výkonové ztráty. Nastavitelné odpory jsou znázorněny jako MOS - tranzistory TI a T2. které pracují v lineárním provozu. Pomocí znázorněného zapojení mohou být vyrovnávány velké rozdíly ve výstupních napětích připojených napájecích zdrojů.
Obr. 3 ukazuje další příklad provedení redundantního modulu s dvěma paralelně zapojenými rozpojovacími úseky. Tranzistory TI a T2 mají oproti znázornění na obr. 2 vždy doplňkově paralelně zapojenou diodu Dll a D21. Tyto diody slouží k ochraně před nadměrnými proudy, například pro případ zkratu na výstupu redundantního modulu. Jakmile klesající napětí mezi kolektorem a emitorem tranzistoru MOSFET, přestoupí propustné napětí příslušné diody, tak tato může převzít proud větve a tranzistor ochránit před průrazem. Výhodně se pro diody Dll a D21 používají Schottky - diody. V tomto případě mohou být v napájecích zdrojích pomocí regulace proudů větví vyrovnávány napěťové rozdíly až do 400 mV.
Na obr. 4 je znázorněn jeden obzvláště výhodný příklad provedení dvou paralelně zapojených rozpojovacích úseků pro redundantní modul se symetricky regulovatelnými proudy větví. Zvláštní výhodou na redundantním modulu podle technického řešení je to, že principiálně může být upuštěno od rozpojovacích diod obvyklých redundantních modulů. Jak se v dalším popisuje, je řídicí a/nebo regulační jednotka redundantního modulu podle technického řešení opatřena prostředky, které umožňují monitorování vstupních napětí. Při zkratu ze strany vstupu, který je vyvolán například v jednom z napájecích zdrojů, může být přiřazený proudový obvod příslušným tranzistorem odpojen, takže se aktivně potlačí zpětný tok výstupního proudu z proudového uzlu. Diody D12 a D21, které jsou paralelně zapojeny s tranzistorem TI, T2 MOSFET, umožňují nouzový provoz redundantního modulu pro případ, že regulační jednotka a/nebo tranzistory selžou.
Obr. 5 ukazuje úplný redundantní modul s dvěma paralelně pracujícími rozpojovacími úseky a s řídicí a regulační jednotkou, nacházející se s těmito moduly ve spojení. Regulační jednotka je například implementována pomocí modulu mikrokontroleru a příslušné periférie, a vedle proudové regulace pro proudové obvody poskytuje četná vstupní / výstupní rozhraní. Ta například zahrnují světelné diody LED, které slouží k diagnostickým účelům a pro indikaci druhů provozu, signalizací, výstrah a chyb, obslužné elementy CNT. například pro nastavení druhu
- 5 CZ 34769 UI provozu, nebo digitální výstupy DO. které jsou realizovány pomocí kontaktů relé nebo elektronických ovladačů. Pomocí rozhraní COMM může redundantní modul komunikovat s nadřazenými řídicími jednotkami zařízení, přístrojů nebo strojů.
Rozpojovací úseky odpovídají v podstatě těm, které již byly popsány na obr. 4, a zahrnují vždy tranzistor TI MOSFET, respektive T2, s paralelně zapojenou Schottky - diodou Dli, respektive D21. a v sérii zapojený nízkoohmový měřicí odpor. Každému rozpojovacímu úseku je přiřazen teplotní snímač, pomocí nichž se pro diagnostické účely monitorují tranzistory MOSFET. Měřicí odpory mají pro zesílení měřeného napěťového rozdílu, který v lineární závislosti koresponduje s příslušným proudem větve odporem, paralelně zapojený měřicí zesilovač OPI, respektive OP2.
Ze strany vstupu je na každém rozpojovacím úseku uspořádán snímač napětí, pomocí něhož je vstupní napětí každého proudového obvodu snímatelné mikrokontrolerem regulační jednotky.
Vstupy a výstup redundantního modulu mohou být volitelně zapojeny s ochranným obvodem PROT, který například obsahuje odrušovací filtry a/nebo přepěťové filtry. Tranzistory proudových obvodů mohou být rovněž zapojeny s takovými ochrannými obvody.
Obě vstupní napětí UI a U2 jsou zapotřebí za účelem inicializace regulace pro symetrické rozdělování proudu na oba redundantní napájecí zdroje. Za tím účelem se nejprve na vstupech redundantního modulu snímají napětí, poskytovaná napájecími zdroji, a přivádějí se do regulační jednotky.
Napětím UI a U2 může být testována funkčnost připojených napájecích zdrojů pomocí regulační jednotky. Jestliže jedno z napětí klesne na referenční potenciál, nebo alespoň pod pevně stanovenou prahovou hodnotu, tak může být tranzistor, přiřazený v příslušném proudovém obvodu, zablokován. Regulační jednotka tento proudový obvod nevyhodnotí jako proudový obvod s nejmenším vstupním napětím. Referenční veličina pro regulaci se poskytuje proudovým obvodem, který má nejmenší platné vstupní napětí. Jestliže celkový proud vede už jen jeden proudový obvod, tak se všechny proudové obvody s vypadlým vstupním napětím odpojí, a nastavovací člen větve, která vede proud, se nastaví na minimální odporovou hodnotu.
Claims (12)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Redundantní modul pro rozpojení zkratových proudů v redundantním zdroji napětí s alespoň dvěma napájecími zdroji, s počtem vstupů (INI, IN2), který odpovídá alespoň počtu napájecích zdrojů, přičemž vstupy (INI, IN2) redundantního modulu jsou vždy pomocí samostatného proudového obvodu vedeny na společný proudový uzel, který tvoří společný výstupu (OUT) pro dodání výstupního proudu, vyznačující se tím, že každý z proudových obvodů tvoří rozpojovací úsek a proudový uzel tvoří výstup pro výstupy proudových obvodů všech rozpojovacích úseků, u něhož je každému rozpojovacímu úseku přiřazen alespoň jeden měřicí element pro měření vstupního napětí, vstupního proudu a/nebo vstupního výkonu, jakož i jeden nastavovací člen pro regulaci.
- 2. Redundantní modul podle nároku 1, vyznačující se tím, že měřicí elementy a nastavovací členy jsou spojeny s řídicí a regulační jednotkou pro regulaci proudu, napětí a/nebo výkonu.
- 3. Redundantní modul podle nároku 2, vyznačující se tím, že řídicí a regulační jednotka je upravena pro snímání měřených hodnot a řízení nastavovacích členů.
- 4. Redundantní modul podle nároku 3, vyznačující se tím, že řídicí a regulační jednotka je upravena pro rozdělování výstupního proudu na proudové obvody symetricky nebo na proudy s definovanými poměry.
- 5. Redundantní modul podle nároku 4, vyznačující se tím, že nastavovací člen zahrnuje tranzistor (TI, T2) MOSFET, a měřicí element zahrnuje měřicí odpor (RI, R2), přičemž tranzistor (TI, T2) MOSFET a měřicí odpor (RI, R2) vytvářejí sériové zapojení v proudovém obvodu rozpojovacího úseku.
- 6. Redundantní modul podle nároku 5, vyznačující se tím, že k tranzistoru (TI, T2) MOSFET každého rozpojovacího úseku je paralelně připojena dioda (Dl 1, D21).
- 7. Redundantní modul podle některého z předcházejících nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že měřicímu elementu každého rozpojovacího úseku je přiřazen měřicí zesilovač (OPI, OP2).
- 8. Redundantní modul podle některého z předcházejících nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že každý rozpojovací úsek zahrnuje rozpojovací diodu (Dl, D2), která je zapojena v sérii s příslušným nastavovacím členem a měřicím odporem (RI, R2).
- 9. Redundantní modul podle některého z předcházejících nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že rozpojovací úseky zahrnují za účelem monitorování teploty měřicí elementy, které jsou spojeny s řídicí a regulační jednotkou.
- 10. Redundantní modul podle nároku 9, vyznačující se tím, že řídicí a regulační jednotka je upravena ke snímání výpadku nebo zkratu v napájecích zdrojích na vstupu (INI, IN2) rozpojovacích úseků a k odpojení dotyčného proudového obvodu.
- 11. Redundantní modul podle některého z předcházejících nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že řídicí a regulační jednotka zahrnuje množinu digitálních a/nebo analogových rozhraní, která jsou upravena pro diagnózu, programování a parametrizaci, jakož i pro komunikaci s jinou řídicí a regulační jednotkou zařízení, stroje nebo přístroje.
- 12. Redundantní modul podle nároku 11, vyznačující se tím, že k výstupu je paralelně připojen alespoň jeden druhý redundantní modul, přičemž paralelně zapojené redundantní moduly jsou- 7 CZ 34769 UI upraveny pro společnou regulaci tak, aby poskytovaly všem rozpojovacím úsekům symetrické nebo definované rozdělení proudu.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010004644 | 2010-01-13 | ||
DE102010004644A DE102010004644A1 (de) | 2010-01-13 | 2010-01-13 | Redundanzmodul mit symmetrischen Strompfaden |
EP11702923.1 | 2011-01-13 | ||
EP11702923.1A EP2524419B1 (de) | 2010-01-13 | 2011-01-13 | Redundanzmodul mit symmetrischen strompfaden |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ34769U1 true CZ34769U1 (cs) | 2021-01-19 |
Family
ID=44304718
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ201834862U CZ34769U1 (cs) | 2010-01-13 | 2011-01-13 | Redundantní modul |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9413170B2 (cs) |
EP (2) | EP2524419B1 (cs) |
JP (1) | JP2013517751A (cs) |
CN (1) | CN102696163B (cs) |
CA (1) | CA2785593C (cs) |
CZ (1) | CZ34769U1 (cs) |
DE (2) | DE102010004644A1 (cs) |
WO (1) | WO2011085980A2 (cs) |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2920861B1 (en) * | 2012-11-15 | 2017-04-12 | ABB Schweiz AG | Circuit structure and method for reducing power consumption of device including active module and passive module |
WO2015124215A1 (en) * | 2014-02-24 | 2015-08-27 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Controlling a multi-channel power supply |
CN104199531A (zh) * | 2014-08-22 | 2014-12-10 | 山东超越数控电子有限公司 | 一种cpci冗余电源短路电流去耦方法 |
US10234829B2 (en) * | 2015-05-07 | 2019-03-19 | Hamilton Sundstrand Corporation | Multi-channel current balancing system including parallel solid-state power controllers |
CN106655796A (zh) | 2015-11-02 | 2017-05-10 | 通用电气公司 | 电子装置、控制串联连接的多个开关模块的系统及方法 |
DE102015225297A1 (de) * | 2015-12-15 | 2017-06-22 | Vega Grieshaber Kg | Füllstandmessgerät mit serieller Anordnung von Funktionseinheiten |
JP6717598B2 (ja) * | 2016-01-05 | 2020-07-01 | シャープ株式会社 | センサの収容装置 |
CN107294364B (zh) | 2016-03-30 | 2020-08-14 | 通用电气公司 | 开关系统、开关组件及故障保护方法 |
DE102016218263B4 (de) * | 2016-09-22 | 2021-10-28 | Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh | Redundante Spannungsversorgung für einen Verbraucher |
WO2018118022A1 (en) * | 2016-12-20 | 2018-06-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Display device with power inputs |
DE102017217003A1 (de) * | 2017-09-26 | 2019-03-28 | Robert Bosch Gmbh | Mehrstrangversorgungseinheit für ein Fahrzeugsteuergerät |
DE102018206804A1 (de) * | 2018-05-03 | 2019-11-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Erkennung von Unterbrechungen eines Stromkreises |
US10969809B2 (en) * | 2018-08-02 | 2021-04-06 | Microchip Technology Incorporated | Dual input LDO voltage regulator |
JP7074717B2 (ja) * | 2019-04-25 | 2022-05-24 | 矢崎総業株式会社 | 電力供給システム |
US11128132B2 (en) | 2020-02-25 | 2021-09-21 | Hamilton Sundstrand Corporation | Current balancing |
US11300986B2 (en) | 2020-02-25 | 2022-04-12 | Hamilton Sundstrand Corporation | Current balancing |
DE102020115461A1 (de) | 2020-06-10 | 2021-12-16 | Auto-Kabel Management Gmbh | Kraftfahrzeugbordnetzschalter, Kraftfahrzeugbordnetz und Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugbordnetzschalters |
CN112211814A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-01-12 | 泽尼特泵业(中国)有限公司 | 一体化污水泵站电气控制系统模块化冗余控制装置 |
DE102021119020B3 (de) * | 2021-03-17 | 2022-06-02 | charismaTec OG | Versorgungsschaltung und elektronisches Gerät |
DE102021113409A1 (de) * | 2021-05-25 | 2022-12-01 | Theegarten-Pactec Gmbh & Co. Kg | Antriebsstellerbeschaltung für sicheren Einricht- und Testbetrieb |
DE102021209436A1 (de) | 2021-08-27 | 2023-03-02 | Zf Friedrichshafen Ag | Elektrische Einrichtung für ein Kraftfahrzeug |
US11808820B1 (en) * | 2022-08-02 | 2023-11-07 | Apple Inc. | Fault detection for redundant connections |
FR3140683A1 (fr) * | 2022-10-05 | 2024-04-12 | STMicroelectronics (Alps) SAS | Dispositif électronique |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4618779A (en) | 1984-06-22 | 1986-10-21 | Storage Technology Partners | System for parallel power supplies |
JPS6139826A (ja) * | 1984-07-28 | 1986-02-26 | 富士通株式会社 | 電源装置 |
JPH0755025B2 (ja) * | 1985-07-09 | 1995-06-07 | 沖電気工業株式会社 | 直流電源合成回路 |
JPH02208708A (ja) * | 1989-02-09 | 1990-08-20 | Fujitsu Ltd | 電流バランス回路 |
US5592394A (en) * | 1995-01-31 | 1997-01-07 | Dell U.S.A., L.P. | FET current sensor for active balancing or regulating circuits |
US5672958A (en) * | 1995-11-14 | 1997-09-30 | Dell Usa L.P. | Method and apparatus for modifying feedback sensing for a redundant power supply system |
JPH09327120A (ja) * | 1996-06-05 | 1997-12-16 | Nec Corp | ダイオード故障検出回路 |
JPH10191565A (ja) * | 1996-12-26 | 1998-07-21 | Nec Miyagi Ltd | 並列接続電源システム |
FR2759460B1 (fr) * | 1997-02-13 | 1999-04-16 | Schlumberger Ind Sa | Circuit d'alimentation d'un composant electronique dans une machine de tests |
CN1096730C (zh) * | 1997-05-27 | 2002-12-18 | 富士通西门子电脑股份有限公司 | 提供一个被耦合的线性调整的输出电压的电源装置的电路装置 |
DE19722127C1 (de) * | 1997-05-27 | 1998-07-02 | Siemens Nixdorf Inf Syst | Schaltungsanordnung einer eine gekoppelte, linear nachgeregelte Ausgangsspannung liefernden Stromversorgungseinheit |
US6177783B1 (en) * | 1999-09-13 | 2001-01-23 | Adc Telecommunications, Inc. | Current balancing for voltage regulator having inputs from multiple power supplies |
US6483682B1 (en) | 2001-06-21 | 2002-11-19 | Northrop Grumman Corporation | Electric power distribution system employing a fight-through switch |
DE10149278A1 (de) * | 2001-10-05 | 2003-04-17 | Philips Corp Intellectual Pty | Verfahren zur Stromversorgung von Stromverbrauchern mit niedriger Versorgungsspannung |
JP4418197B2 (ja) * | 2003-09-08 | 2010-02-17 | 株式会社日立製作所 | 過電圧保護回路とこれを利用する電源、電源システム及び電子装置 |
US20070273216A1 (en) | 2006-05-24 | 2007-11-29 | Farbarik John M | Systems and Methods for Reducing Power Losses in a Medical Device |
JP2008053055A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Canon Inc | 電池パック |
DE102006040753B4 (de) * | 2006-08-31 | 2012-06-21 | Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH | Redundante Stromversorgung mit Diagnosefähigkeit und Schutzbeschaltung |
JP4952312B2 (ja) | 2007-03-14 | 2012-06-13 | オムロン株式会社 | 電源装置及び、その電源装置の出力電圧調整方法 |
-
2010
- 2010-01-13 DE DE102010004644A patent/DE102010004644A1/de not_active Ceased
- 2010-01-13 DE DE202010018348.0U patent/DE202010018348U1/de not_active Expired - Lifetime
-
2011
- 2011-01-13 EP EP11702923.1A patent/EP2524419B1/de active Active
- 2011-01-13 CZ CZ201834862U patent/CZ34769U1/cs not_active IP Right Cessation
- 2011-01-13 JP JP2012548376A patent/JP2013517751A/ja active Pending
- 2011-01-13 EP EP16167396.7A patent/EP3073595B1/de active Active
- 2011-01-13 US US13/521,428 patent/US9413170B2/en active Active
- 2011-01-13 CA CA2785593A patent/CA2785593C/en active Active
- 2011-01-13 WO PCT/EP2011/000111 patent/WO2011085980A2/de active Application Filing
- 2011-01-13 CN CN201180005332.3A patent/CN102696163B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3073595A1 (de) | 2016-09-28 |
CA2785593C (en) | 2018-03-13 |
WO2011085980A3 (de) | 2012-01-26 |
EP3073595B1 (de) | 2020-06-10 |
DE202010018348U1 (de) | 2015-10-20 |
CN102696163A (zh) | 2012-09-26 |
US9413170B2 (en) | 2016-08-09 |
US20120292999A1 (en) | 2012-11-22 |
WO2011085980A2 (de) | 2011-07-21 |
EP2524419B1 (de) | 2019-11-06 |
CA2785593A1 (en) | 2011-06-21 |
CN102696163B (zh) | 2016-03-09 |
JP2013517751A (ja) | 2013-05-16 |
DE102010004644A1 (de) | 2011-07-14 |
EP2524419A2 (de) | 2012-11-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CZ34769U1 (cs) | Redundantní modul | |
US6744151B2 (en) | Multi-channel power supply selector | |
CN101189795B (zh) | 电源控制器和半导体装置 | |
JP6342135B2 (ja) | フォールトトレラントフェールセーフリンク | |
EP2763260A2 (en) | Matrix-based power distribution architecture | |
US10951022B2 (en) | Current distributor and protection system for a vehicle | |
KR20110107811A (ko) | 전압에 독립적인 전원 부하 공유를 위한 방법 및 시스템 | |
US10386403B2 (en) | Failure tolerant capacitor device | |
JP6085495B2 (ja) | 半導体装置 | |
US11641106B2 (en) | Power distribution system | |
US8199448B2 (en) | Method and apparatus for protecting against reverse current flow | |
CN108780118B (zh) | 带至少两个冗余的用于测量电流的模拟输入单元的装置 | |
JP2013126361A (ja) | 車載用電子制御装置 | |
EP3176903B1 (en) | Power distribution system | |
US9819181B2 (en) | Device for intrinsically safe redundant current supply of field devices | |
US9825458B2 (en) | Device for intrinsically safe redundant current supply of field devices | |
US11675327B2 (en) | Fault detection in power supply to a load in terms of a broken wire detection for a functional safety DC output | |
KR102514585B1 (ko) | 디지털 보호 계전기 및 이의 제어 방법 | |
IT201800005101U1 (it) | Modulo di ridondanza con percorsi di corrente simmetrici | |
JP2021197884A (ja) | 電圧バランス検出回路及び電源システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20210113 |
|
MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20210113 |