DE102012208416A1

DE102012208416A1 - Stromversorgungseinrichtung in einer elektronischen Anlage sowie deren Stromversorgungsverfahren und elektronische Anlage

Info

Publication number: DE102012208416A1
Application number: DE201210208416
Authority: DE
Inventors: Ying Zong Min; Wei Gang Chen; Feng Du; Yue Zhuo
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2012-12-06
Also published as: CN102810912A; CN102810912B; US20120306473A1; US8907654B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinrichtung in einer elektronischen Anlage. Diese Stromversorgungseinrichtung umfasst Folgendes: einen Stromwandler mit N Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung, einen Energiespeicherkondensator und einen Wicklungswähler; wobei es sich bei N um eine ganze Zahl handelt und N ≥ 2 ist; wobei der Wicklungswähler als Antwort auf Zustandssignale, die den Betriebszustand der elektronischen Anlage anzeigen, selektiv einen oder mehrere Wicklungsteile in Reihenschaltung von den N Sekundärwicklungsteilen zur Abgabe von Strom veranlasst; und der Energiespeicherkondensator vom Ausgangsstrom aufgeladen wird und den Hauptstromkreis der elektronischen Anlage mit Strom versorgt. Die Ausführungsbeispiele umfassen weiterhin ein entsprechendes Verfahren. Durch die Erfindung kann die Stromversorgung mit einem relativ geringen Energieverbrauch realisiert werden.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Elektronik und bezieht sich insbesondere auf eine Stromversorgungseinrichtung in einer elektronischen Anlage sowie deren Verfahren zur Realisierung der Stromversorgung und eine diese Stromversorgungseinrichtung verwendende elektronische Anlage.
Gegenwärtig verwenden viele elektronische Anlagen auf Stromwandlern basierende Stromversorgungseinrichtungen. Diese Stromversorgungseinrichtungen umfassen zumindest: einen Stromwandler (current transformer) und einen Energiespeicherkondensator (energy storage capacitor). Beim Einschalten der elektronischen Anlage gibt die Sekundärwicklung (secondary winding) des Stromwandlers in der Stromversorgungseinrichtung Strom ab. Der von dieser Sekundärwicklung abgegebene Strom aktiviert den Energiespeicherkondensator und beginnt mit der Aufladung des Energiespeicherkondensators. Anschließend kann die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators den Hauptstromkreis der elektronischen Anlage (sonstiger Stromkreis außer Stromversorgungseinrichtung, zum Beispiel Signalverarbeitungsschaltung u.a.) mit Strom versorgen. Zum Beispiel: In einem Stromverteilungssystem verfügen die elektronischen Schutzeinrichtungen von Schaltanlagen wie Kompaktleistungsschalter (MCCB, Molded Case Circuit Breaker) und offene Leistungsschalter (ACB, Air Circuit Breaker) über eine solche auf Stromwandlern basierende Stromversorgungseinrichtung. Bei den hier genannten elektronischen Schutzeinrichtungen kann es sich zum Beispiel um eine elektronische Auslöseeinheit (ETU) oder um eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) usw. handeln.
Da jedoch der Stromwandler in der Stromversorgungseinrichtung lediglich eine Sekundärwicklung mit zwei Anschlüssen umfasst, ist bei Aktivierung der elektronischen Anlage und nach Eintritt in den normalen Betriebszustand der von der Sekundärwicklung des Stromwandlers abgegebene Strom im Wesentlichen konstant.
Auf diese Weise kann folgendes Problem auftreten: Wenn die Windungszahl der Sekundärwicklung relativ hoch konfiguriert wird, dann ist bei Aktivierung der elektronischen Anlage der von der Sekundärwicklung abgegebene Strom zu klein, so dass die Zeit für die Aktivierung des Hauptstromkreises relativ lang ist. Wenn jedoch die Windungszahl der Sekundärwicklung relativ klein konfiguriert wird, um eine relativ kurze Zeit für die Aktivierung des Hauptstromkreises zu gewährleisten, dann wird beim Eintritt in den normalen Betriebszustand nach der Aktivierung des Hauptstromkreises die von dem Energiespeicherkondensator in der Stromversorgungseinrichtung abgegebene Energie (das ist die Ausgangsspannung) weiterhin auf einem relativ hohen Niveau gehalten. Die vom Hauptstromkreis jetzt benötigte Energie kann jedoch signifikant sinken. Auf diese Weise wird massiv Energie verschwendet.
Zur Lösung des genannten technischen Problems werden eine Stromversorgungseinrichtung in einer elektronischen Schutzeinrichtung sowie deren Verfahren zur Realisierung der Stromversorgung und eine diese Stromversorgungseinrichtung verwendende elektronische Schutzeinrichtung bereitgestellt.
Diese Stromversorgungseinrichtung in einer elektronischen Anlage umfasst: einen Stromwandler mit N Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung, einen Energiespeicherkondensator und einen Wicklungswähler; wobei es sich bei N um eine ganze Zahl handelt und N ≥ 2 ist; wobei der Wicklungswähler als Antwort auf Zustandssignale, die den Betriebszustand der besagten elektronischen Anlage anzeigen, selektiv einen oder mehrere Wicklungsteile in Reihenschaltung von den besagten N Sekundärwicklungsteilen zur Abgabe von Strom veranlasst; und der Energiespeicherkondensator vom besagten Ausgangsstrom aufgeladen wird und den Hauptstromkreis der elektronischen Anlage mit Strom versorgt. Bei Verwendung dieser Stromversorgungseinrichtung zur Versorgung der elektronischen Anlage mit Strom kann auf der Grundlage des Betriebszustandes der elektronischen Anlage die Anzahl der in Reihenschaltung Strom abgebenden Sekundärwicklungsteile angepasst werden. Im Weiteren ist es möglich, auf der Grundlage des tatsächlichen Betriebszustandes der elektronischen Anlage Strom der geeigneten Stärke bereitzustellen. Dadurch kann die Effizienz der Stromversorgung erhöht und die Energieverschwendung signifikant verringert werden.
In einer Ausführung veranlasst der Wicklungswähler als Antwort auf das erste Zustandssignal, das anzeigt, dass sich die elektronische Anlage im Aktivierungszustand befindet, die erste Anzahl von Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung zur Stromabgabe, weiter veranlasst der Wicklungswähler als Antwort auf das zweite Zustandssignal, das anzeigt, dass sich die elektronische Anlage im normalen Betriebszustand befindet, die zweite Anzahl von Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung zur Stromabgabe, wobei die erste Anzahl kleiner als die zweite Anzahl ist. Bei Verwendung dieser Stromversorgungseinrichtung ist es möglich, in relativ kurzer Zeit die elektronische Anlage zu aktivieren, und der Strom kann nach Eintritt der elektronischen Anlage in den normalen Betriebszustand auf ein relativ niedriges Niveau geregelt werden, um eine Energieverschwendung zu vermeiden.
In einer Ausführung der Stromversorgungseinrichtung veranlasst als Antwort auf das dritte Zustandssignal, das anzeigt, dass an der elektronischen Anlage eine Höchstüberlastung auftritt, der Wicklungswähler die dritte Anzahl von Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung zur Stromabgabe; wobei die dritte Anzahl kleiner als die zweite Anzahl ist. Bei Verwendung dieser Stromversorgungseinrichtung zur Durchführung der Stromversorgung ist es außerdem möglich, beim Auftreten von Höchstüberlastung (inrush overload) an der elektronischen Anlage den Strom auf ein relativ hohes Niveau zu regeln, damit die elektronische Anlage die Schutzfunktion schnell realisieren kann.
In einer Ausführung der Stromversorgungseinrichtung sind N Sekundärwicklungsteile in der Reihenfolge vom ersten Sekundärwicklungsteil zum N-ten Sekundärwicklungsteil in Reihe geschaltet; existieren des weiteren M Stromausgangspfade, darunter ein erster Stromausgangspfad und M-1 zweite Stromausgangspfade, wobei der erste Stromausgangspfad an den Stromausgang des N-ten Sekundärwicklungsteils gekoppelt ist; M-1 zweite Stromausgangspfade jeweils an M-1 Verbindungspunkte von den Verbindungspunkten der N-1 benachbarten Sekundärwicklungsteile gekoppelt sind, wobei es sich bei M um eine ganze Zahl größer gleich 2 und kleiner gleich N handelt; der Wicklungswähler als Antwort auf die genannten Zustandssignale selektiv einen von den besagten M Stromausgangspfaden zur Stromabgabe veranlasst. Diese Stromversorgungseinrichtung kann auf der Grundlage des Betriebszustandes der elektronischen Anlage die Umschaltung zwischen den Stromausgangspfaden, die unterschiedlichen Sekundärwicklungszahlen entsprechen, realisieren, und kann beim Auftreten von Veränderungen des Betriebszustandes der elektronischen Anlage die Stromstärke anpassen.
In einer Ausführung der Stromversorgungseinrichtung umfasst der Wicklungswähler M Schalter, wobei: ein erster Schalter in dem genannten ersten Stromausgangspfad angeordnet ist und M-1 zweite Schalter in den genannten M-1 zweiten Stromausgangspfaden angeordnet sind; in ein und demselben Moment nur ein Schalter von den M Schaltern angeschaltet ist, während die anderen M-1 Schalter geöffnet sind. Diese Stromversorgungseinrichtung kann auf der Grundlage des Betriebszustandes der elektronischen Anlage durch Realisierung der Steuerung der Schalter auf den Stromausgangspfaden, die unterschiedlichen Sekundärwicklungszahlen entsprechen, das rasche Umschalten dieser Stromausgangspfade schnell realisieren, kann im Weiteren beim Auftreten von Veränderungen des Betriebszustandes der elektronischen Anlage die Stromstärke rechtzeitig anpassen.
In einer Ausführung der Stromversorgungseinrichtung kann es sich bei den genannten N Sekundärwicklungsteilen um N separate Sekundärwicklungen handeln, wobei jede Sekundärwicklung zwei Anschlüsse aufweist. Oder die genannten N Sekundärwicklungsteile können aus insgesamt N Sekundärwicklungsteilen einzelner oder mehrerer Sekundärwicklungen mit mehreren Anschlüssen gebildet werden. Bevorzugt handelt es sich bei N um 2. Zum Beispiel handelt es sich bei einem Sekundärwicklungsteil um zwei separate Wicklungen mit jeweils zwei Anschlüssen, oder es können auch zwei Wicklungsteile einer Einzelwicklung mit drei Anschlüssen sein. Diese Stromversorgungseinrichtung kann verschiedenartige Sekundärwicklungen für die Realisierung der dynamischen Anpassung an den Ausgangsstrom verwenden, ist einfach zu realisieren und kostengünstig.
Die Ausführungen der Erfindung schlagen außerdem noch eine elektronische Anlage vor, wobei diese elektronische Anlage Folgendes umfasst: eine beliebige der genannten Stromversorgungseinrichtungen und einen Hauptstromkreis. Da diese elektronische Anlage die genannte Stromversorgungseinrichtung verwendet, wird nach ihrem Eintritt in unterschiedliche Betriebszustände ihr Versorgungsstrom entsprechend angepasst werden, so dass ihre Effizienz gesteigert wird und die Energieverschwendung signifikant verringert werden kann.
Die Ausführungsbeispiele dieser Erfindung legen außerdem noch ein Verfahren der Stromversorgung für eine elektronische Anlage durch die Stromversorgungseinrichtung vor. Diese Stromversorgungseinrichtung umfasst: Stromwandler und Energiespeicherkondensator, wobei der Stromwandler N Sekundärwicklungsteile in Reihenschaltung aufweist; wobei es sich bei N um eine ganze Zahl handelt und N ≥ 2 ist; das Verfahren Folgendes umfasst: als Antwort auf die Zustandssignale, die den Betriebszustand der elektronischen Anlage anzeigen, werden selektiv ein oder mehrere Wicklungsteile in Reihenschaltung unter den besagten N Sekundärwicklungsteilen zur Abgabe von Strom veranlasst; und der Energiespeicherkondensator wird vom besagten Ausgangsstrom aufgeladen und versorgt den Hauptstromkreis der besagten elektronischen Anlage mit Strom. Bei Verwendung dieses Verfahrens zur Stromversorgung der elektronischen Anlage kann auf der Grundlage des Betriebszustandes der elektronischen Anlage die Anzahl der in Reihenschaltung Strom abgebenden Sekundärwicklungsteile angepasst werden. Im Weiteren ist es möglich, auf der Grundlage des tatsächlichen Betriebszustandes der elektronischen Anlage Strom der geeigneten Stärke bereitzustellen und im Weiteren die Effizienz der Stromversorgung zu erhöhen sowie die Energieverschwendung signifikant zu verringern.
In einer Ausführung des Verfahrens wird als Antwort auf das erste Zustandssignal, das anzeigt, dass sich die elektronische Anlage im Aktivierungszustand befindet, die erste Anzahl von Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung zur Stromabgabe veranlasst; wird als Antwort auf das zweite Zustandssignal, das anzeigt, dass sich die elektronische Anlage im normalen Betriebszustand befindet, die zweite Anzahl von Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung zur Stromabgabe veranlasst; wobei die erste Anzahl kleiner als die zweite Anzahl ist. Bei Verwendung dieses Verfahrens zur Durchführung der Stromversorgung ist es möglich, in relativ kurzer Zeit die elektronische Anlage zu aktivieren, und kann nach Eintritt der elektronischen Anlage in den normalen Betriebszustand der Strom auf ein relativ niedriges Niveau geregelt werden, um eine Energieverschwendung zu vermeiden.
In einer Ausführung des Verfahrens wird als Antwort auf das dritte Zustandssignal, das anzeigt, dass an der elektronischen Anlage eine Höchstüberlastung auftritt, die dritte Anzahl von Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung zur Stromabgabe veranlasst; wobei die dritte Anzahl kleiner als die zweite Anzahl ist. Bei Verwendung dieses Verfahrens zur Durchführung der Stromversorgung ist es außerdem möglich, beim Auftreten von Höchstüberlastung an der elektronischen Anlage den Strom auf ein relativ hohes Niveau zu regeln, damit die elektronische Anlage die Schutzfunktion schnell realisieren kann.
In einer Ausführung des Verfahrens sind N Sekundärwicklungsteile in der Stromversorgungseinrichtung in der Reihenfolge vom ersten Sekundärwicklungsteil zum N-ten Sekundärwicklungsteil in Reihe geschaltet; existieren in der Stromversorgungseinrichtung außerdem M Stromausgangspfade, wobei der erste Stromausgangspfad an den Stromausgang des N-ten Sekundärwicklungsteils gekoppelt ist; sind M-1 zweite Stromausgangspfade jeweils an M-1 Verbindungspunkte von den Verbindungspunkten der N-1 benachbarten Sekundärwicklungsteile gekoppelt, wobei es sich bei M um eine ganze Zahl größer gleich 2 und kleiner gleich N handelt; veranlasst der Wicklungswähler als Antwort der Stromversorgungseinrichtung auf die genannten Zustandssignale selektiv einen ersten Stromausgangspfad und einen von M-1 Stromausgangspfaden zur Stromabgabe. Dieses Verfahren kann auf der Grundlage des Betriebszustandes der elektronischen Anlage die Umschaltung zwischen den Stromausgangspfaden, die unterschiedlichen Sekundärwicklungszahlen entsprechen, realisieren, und kann beim Auftreten von Veränderungen des Betriebszustandes der elektronischen Anlage die Stromstärke anpassen.
In einer Ausführung des Verfahrens handelt es sich bei der besagten elektronischen Anlage um eine elektronische Schutzeinrichtung, wobei der Hauptstromkreis eine Signalverarbeitungsschaltung und eine Aktuatorsteuerschaltung umfasst; wird als Antwort auf das erste Zustandssignal der Energiespeicherkondensator von dem Strom, der von der besagten ersten Anzahl von Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung abgegeben wird, aufgeladen und aktiviert die Signalverarbeitungsschaltung; wird als Antwort auf das zweite Zustandssignal der Energiespeicherkondensator von dem Strom, der von der besagten zweiten Anzahl von Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung abgegeben wird, aufgeladen und stellt für die Signalverarbeitungsschaltung die Betriebsspannung bereit; wird als Antwort auf das dritte Zustandssignal der Energiespeicherkondensator von dem Strom, der von der besagten dritten Anzahl von Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung abgegeben wird, aufgeladen, aktiviert die Aktuatorsteuerschaltung und stellt für die Signalverarbeitungsschaltung die Betriebsspannung bereit. Bei Verwendung dieses Verfahrens zur Durchführung der Stromversorgung für die elektronische Schutzeinrichtung ist es möglich, in relativ kurzer Zeit die elektronische Schutzausrüstung zu aktivieren und bei ihrem normalem Betrieb Energieverschwendung zu vermeiden. Außerdem kann bei Höchstüberlastung ihr Auslöseschutz schnell realisiert werden.
Durch Verwendung der Stromversorgungseinrichtung, des Verfahrens und der elektronischen Anlage, die von den Ausführungsbeispielen dieser Erfindung vorgelegt werden, ist es möglich, mit relativ niedrigem Energieverbrauch und relativ hoher Effizienz die Stromversorgung zu realisieren.
Nachfolgend werden unter Verweis auf die Abbildungen Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, so dass normales technisches Personal aus diesem Gebiet die genannten und sonstigen Merkmale und Vorzüge dieser Erfindung besser erkennt. Es zeigen:
1 ein Strukturschema der Stromversorgungseinrichtung eines Ausführungsbeispiels dieser Erfindung,
2 ein Zustandsdiagramm der Stromversorgungseinrichtung gemäß 1 bei der Aktivierung der elektronischen Anlage,
3 ein Zustandsdiagramm der Stromversorgungseinrichtung gemäß 1 nach dem Eintritt der elektronischen Anlage in den normalen Betriebszustand,
4 ein Strukturschema der Stromversorgungseinrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels dieser Erfindung,
5 ein Strukturschema der Stromversorgungseinrichtung eines Ausführungsbeispiels dieser Erfindung,
6 ein Oszillogramm des Kurzschlussstroms in einem Simulationsversuch der in 5 gezeigten Stromversorgungseinrichtung,
7 ein Oszillogramm der Simulationsergebnisse eines Simulationsversuchs der in 5 gezeigten Stromversorgungseinrichtung,
8 ein schematisches Flussdiagramm des Verfahrens eines Ausführungsbeispiels dieser Erfindung und
9 ein schematisches Flussdiagramm des Verfahrens eines weiteren Ausführungsbeispiels dieser Erfindung.
Nachfolgend erfolgt in Verbindung mit den Figuren und den Ausführungsbeispielen eine weitergehende detaillierte Beschreibung dieser Erfindung. Es muss verstanden werden, dass die an dieser Stelle beschriebenen konkreten Ausführungsbeispiele lediglich der Erläuterung dieser Erfindung dienen, keineswegs jedoch der Einschränkung dieser Erfindung.
Um in der Lage zu sein, gemäß dem Strombedarf einer elektronischen Anlage Versorgungsstrom der geeigneten Stärke bereitzustellen, legt diese Erfindung eine Stromversorgungseinrichtung in einer elektronischen Anlage vor, wobei diese Stromversorgungseinrichtung Folgendes umfasst: einen Stromwandler mit N Sekundärwicklungsteilen N21, N22 in Reihenschaltung (bzw. mit einer Gesamt-Anzahl N von in Reihe geschalteten Sekundärwicklungen N21, N22), einen Energiespeicherkondensator und einen Wicklungswähler; wobei es sich bei N um eine ganze Zahl handelt und N ≥ 2 ist. Der Wicklungswähler veranlasst als Antwort auf Zustandssignale (abhängig von den Zustandssignalen), die den Betriebszustand der besagten elektronischen Anlage anzeigen (signalisieren), selektiv einen oder mehrere Wicklungsteile in Reihenschaltung von den besagten N Sekundärwicklungsteilen zur Abgabe von Strom (abhängig von den Zustandssignalen werden ein oder mehrere Sekundärwicklungsteile N21, N22 aktiviert); und der Energiespeicherkondensator wird vom besagten Ausgangsstrom aufgeladen (jeweils vom Strom der aktivierten Sekundärwicklungsteile N21, N22) und versorgt den Hauptstromkreis der elektronischen Anlage mit Strom. Deshalb kann bei Verwendung dieser Stromversorgungseinrichtung zur Versorgung der elektronischen Anlage mit Strom auf der Grundlage des Betriebszustandes der elektronischen Anlage die Anzahl der in Reihenschaltung Strom abgebenden Sekundärwicklungsteile angepasst werden. Im Weiteren ist es möglich, auf der Grundlage des tatsächlichen Betriebszustandes der elektronischen Anlage Strom der geeigneten Stärke bereitzustellen. Dadurch kann die Effizienz der Stromversorgung erhöht und die Energieverschwendung signifikant verringert werden.
Nachfolgend wird anhand eines einfachen Ausführungsbeispiels die genannte Konstruktionsidee dieser Erfindung beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Stromversorgungseinrichtung zwei Sekundärwicklungsteile, zum Beispiel zwei Sekundärwicklungsteile mit zwei Anschlüssen oder einen Sekundärwicklungsteil mit drei Anschlüssen, das heißt N = 2. Technisches Personal aus diesem Gebiet kann jedoch erkennen, dass die Anzahl der Sekundärwicklungsteile gemäß dem Bedarf gewählt werden kann. Wenn zum Beispiel eine elektronische Anlage mehrere unterschiedliche Betriebszustände aufweist und bei unterschiedlichen Betriebszuständen Strom verschiedener Stärke benötigt, kann eine entsprechende Anzahl von Sekundärwicklungsteilen gewählt werden, zum Beispiel drei, vier oder mehr. Nachfolgend wird nur das konkrete Realisierungsprinzip einer Stromversorgungseinrichtung detailliert beschrieben, die zwei Sekundärwicklungsteile umfasst. Für technisches Personal aus diesem Gebiet ist es evident, dass das nachfolgend beschriebene Prinzip dieser Erfindung in gleicher Weise auf Fälle mit einer anderen Anzahl von Sekundärwicklungsteilen Anwendung finden kann.
In einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung umfasst die Stromversorgungseinrichtung mindestens Folgendes: einen Stromwandler mit zwei Sekundärwicklungen mit zwei Anschlüssen, ein Gleichrichtermodul, einen Energiespeicherkondensator und einen Wicklungswähler. Dabei befindet sich der Wicklungswähler zwischen dem Stromwandler und dem Energiespeicherkondensator; versorgt in diesem Ausführungsbeispiel die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators den Hauptstromkreis der elektronischen Schutzeinrichtung mit Strom, kann hier der Hauptstromkreis der elektronischen Schutzeinrichtung mindestens einen Funktionsstromkreis umfassen, zum Beispiel: Signalverarbeitungsschaltung und Aktuatorsteuerschaltung usw.; dabei kann der Spannungsregler (voltage regulator) in der elektronischen Schutzeinrichtung aus der Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators eine Spannung abnehmen, um die Signalverarbeitungsschaltung mit Strom zu versorgen. Wenn die elektronische Schutzeinrichtung aktiviert wird, ist die elektronische Schutzeinrichtung mit der Hauptstromleitung verbunden, der Wicklungswähler veranlasst eine der beiden Sekundärwicklungen des Stromwandlers zur Abgabe von Strom, der von einer der beiden Sekundärwicklungen abgegebene Strom aktiviert den Energiespeicherkondensator und beginnt mit der Aufladung des Energiespeicherkondensators. Jetzt ist die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators relativ hoch und kann den Bedarf für die Aktivierung der elektronischen Schutzeinrichtung befriedigen. Wenn nach der Aktivierung der elektronischen Schutzeinrichtung der Eintritt in den normalen Betriebszustand erfolgt, veranlasst der Wicklungswähler die zwei Sekundärwicklungen des Stromwandlers zur Reihenschaltung und Abgabe von Strom. Der von diesen beiden Sekundärwicklungen in Reihenschaltung abgegebene Strom kann weiterhin den Energiespeicherkondensator aufladen. Nun wird die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators sinken. Außerdem kann nach dem Eintritt der elektronischen Schutzvorrichtung in den normalen Betriebszustand eine Situation der Höchstüberlastung auftreten. Unter diesen Umständen benötigt die elektronische Schutzeinrichtung eine relativ hohe Energie, um Schutzfunktionen wie das Auslösen auszuführen. Nun kann der Wicklungswähler erneut eine der beiden Sekundärwicklungen des Stromwandlers zur Abgabe von Strom veranlassen und kann die Erhöhung der Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators veranlassen, um den Bedarf zur Ausführung der Auslösefunktion zu befriedigen.
In der vorstehenden Stromversorgungseinrichtung umfasst das Gleichrichtermodul zwei Gleichrichter (rectifier), die jeweils mit den zwei genannten Sekundärwicklungen verbunden sind, und umfasst der Wicklungswähler zwei Schalter. Dabei befinden sich die beiden Schalter zwischen den genannten beiden Gleichrichtern und dem Energiespeicherkondensator, wird jeder Gleichrichter dafür verwendet, die Gleichrichtung des Ausgangsstroms derjenigen Sekundärwicklung vorzunehmen, mit der er verbunden ist, werden die beiden Schalter dafür verwendet, eine der genannten beiden Wicklungen zu veranlassen, an den Energiespeicherkondensator Strom abzugeben oder die genannten beiden Wicklungen zur Reihenschaltung und Abgabe von Strom zu veranlassen.
Die genannte Stromversorgungseinrichtung kann außerdem im Weiteren ein Stromüberbrückungsmodul umfassen, das sich zwischen dem genannten Wicklungswähler und dem genannten Energiespeicherkondensator befindet. Dieses Stromüberbrückungsmodul kann bei Erreichen eines voreingestellten Schwellenwertes durch die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators einen Überbrückungskanal anschließen, um zu veranlassen, dass der Energiespeicherkondensator kurzgeschlossen wird, damit der vom Wicklungswähler kommende Strom nicht wieder an den Energiespeicherkondensator abgegeben wird. Daraufhin wird die Aufladung des Energiespeicherkondensators angehalten. In einem weiteren Schritt kann dieses Stromüberbrückungsmodul außerdem, wenn die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators niedriger als der voreingestellte Schwellenwert ist, den Überbrückungskanal öffnen, um zu veranlassen, dass der Energiespeicherkondensator nicht kurzgeschlossen wird, damit der von dem Wicklungswähler kommende Strom an den Energiespeicherkondensator abgegeben wird. Daraufhin erfolgt die Aufladung des Energiespeicherkondensators und wird eine Erhöhung der Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators veranlasst. 1 zeigt ein Strukturschema der Stromversorgungseinrichtung eines Ausführungsbeispiels dieser Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Stromversorgungseinrichtung Folgendes: einen Stromwandler 101, ein Gleichrichtermodul 106, einen Wicklungswähler 102, ein Stromüberbrückungsmodul 103 und einen Energiespeicherkondensator 104. Dabei befindet sich das Gleichrichtermodul 106 zwischen dem Stromwandler 101 und dem Wicklungswähler 102, befindet sich der Wicklungswähler 102 zwischen dem Gleichrichtermodul 106 und dem Stromüberbrückungsmodul 103, befindet sich das Stromüberbrückungsmodul 103 zwischen dem Wicklungswähler 102 und dem Energiespeicherkondensator 104. Im Stromwandler 101 handelt es sich bei dem Strom der Primärwicklung um I1, ihre Windungszahl ist N1. Die beiden Sekundärwicklungen sind in Reihe geschaltet, ihre Windungszahlen sind jeweils N21 und N22. Der von den Sekundärwicklungen abgegebene Strom ist I2. In dieser Beschreibung können diese beiden Sekundärwicklungen jeweils durch ihre Windungszahlen N21 und N22 angezeigt werden. Das Gleichrichtermodul 106 umfasst Folgendes: den mit der Sekundärwicklung N22 verbundenen Gleichrichter 1 (Rec1) und den mit der Sekundärwicklung N21 verbundenen Gleichrichter 2 (Rec2). Der Wicklungswähler 102 umfasst mindestens Folgendes: zwei Schalter S3 und S4. Das Stromüberbrückungsmodul 103 umfasst mindestens den Schalter S1, die Steuerung erfolgt durch das Steuersignal C1. Der Hauptstromkreis 105 umfasst mindestens den Spannungsregler 1051, die Signalverarbeitungsschaltung 1052 und die Aktuatorsteuerschaltung 1053. Der Spannungsregler 1051 nimmt von der Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators 104 eine Spannung ab, um die Signalverarbeitungsschaltung 1052 mit Strom zu versorgen. Der Energiespeicherkondensator 104 stellt außerdem die Stromversorgung für die Aktuatorsteuerschaltung 1053 bereit. Da sich die Aktuatorsteuerschaltung 1053 nicht immer im Betriebszustand befindet, ist sie hier noch mit dem Schalter S2 versehen, der dafür verwendet wird, gemäß dem Steuersignal C2 die Einschaltung und Ausschaltung der Aktuatorsteuerschaltung 1053 zu steuern.
Nachfolgend wird in Verbindung mit den 2 und 3 das Arbeitsprinzip der Stromversorgungseinrichtung aus 1 detailliert beschrieben.
2 zeigt ein Zustandsdiagramm der Stromversorgungseinrichtung aus 1 bei der Aktivierung der elektronischen Schutzeinrichtung. Wie in 2 gezeigt, muss, da beim Aktivieren der elektronischen Schutzeinrichtung eine relativ hohe Stromstärke benötigt wird, eine relativ kleine Windungszahl der Sekundärwicklungen gewählt werden. Deshalb ist gemäß dem Steuersignal C3 der Schalter S3 abgeschaltet und der Schalter S4 angeschaltet. Daraufhin wird der Stromausgangspfad T22 der Sekundärwicklung N22 und des Gleichrichters 1 unterbrochen. Es wird auf den mit einer dicken Linie markierten Stromkreis in 2 verwiesen. Nun wird von der Sekundärwicklung N21 über den Gleichrichter 2 der Strom I2 an den Energiespeicherkondensator 104 abgegeben. Der jetzt abgegebene Strom I2 ist relativ stark, so dass die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators 104 relativ hoch ist und den Bedarf für die Aktivierung der elektronischen Schutzeinrichtung befriedigen kann. An dieser Stelle muss erklärt werden, dass in dieser Beschreibung ein abgeschalteter Schalter bedeutet, dass der Schalter ausgeschaltet ist, und ein angeschalteter Schalter bedeutet, dass der Schalter eingeschaltet ist.
3 zeigt ein Zustandsdiagramm der Stromversorgungseinrichtung aus 1 nach dem Eintritt der elektronischen Schutzeinrichtung in den normalen Betriebszustand. Wie in 3 gezeigt, sinkt nach dem Eintritt der elektronischen Schutzeinrichtung in den normalen Betriebszustand der benötigte Betriebsstrom. Nun wird gemäß dem Steuersignal C3 der Schalter S3 angeschaltet und der Schalter S4 abgeschaltet. Daraufhin werden die Sekundärwicklungen N22 und N21 in Reihe geschaltet und geben den Strom I2 ab. Der von ihnen abgegebene Strom I2 wird jeweils nach Verarbeitung durch den Gleichrichter 1 und den Gleichrichter 2 an den Energiespeicherkondensator 104 abgegeben. Der jetzt abgegebene Strom I2 ist relativ schwach, so dass die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators 104 relativ niedrig ist und sowohl der Betriebsbedarf für die Aktivierung der elektronischen Schutzeinrichtung befriedigt als auch die Verschwendung von Energie vermieden werden kann.
Außerdem können nach dem Eintritt der elektronischen Schutzeinrichtung in den normalen Betriebszustand Fälle von Höchstüberlastung auftreten. In einer solchen Situation benötigt die Aktuatorsteuerschaltung 1053 in der elektronischen Schutzeinrichtung eine relativ hohe Energie, um Schutzfunktionen wie das Auslösen auszuführen. Dabei kann die in 3 gezeigte Stromversorgungseinrichtung in den in 2 gezeigten Zustand zurückkehren, so dass die Sekundärwicklung N22 und der Gleichrichter 1 vom gesamten Stromkreis abgetrennt sind. Von der Sekundärwicklung N21 wird über den Gleichrichter 2 der Strom I2 an den Energiespeicherkondensator 104 abgegeben. Nun wird der abgegebene Strom I2 stärker, so dass sich die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators 104 erhöht, um den Bedarf der elektronischen Schutzvorrichtung zur Durchführung des Auslösens zu befriedigen.
Der Beschreibung des vorstehenden Arbeitsprinzips kann entnommen werden, dass die Schaltzustände der Schalter S3 und S4 im Wicklungswähler 102 stets entgegengesetzt sind. Deshalb kann bei Verwendung des Steuersignals C3 zur Steuerung der Zustände dieser beiden Schalter ein Steuersignal C3 in zwei Pfade aufgeteilt werden, die jeweils mit dem Schalter S3 und S4 verbunden sind und wovon ein Pfad mit einem Phasenumkehrverstärker verbunden ist. Auf diese Weise kann ein abgegebenes Signal C3 gleichzeitig den Schaltern S3 und S4 entgegengesetzte Signale bereitstellen, damit sich die Schalter S3 und S4 stets im entgegengesetzten Schaltzustand befinden. Wie 1 zeigt, ist im Stromkreis, der das Steuersignal C3 mit dem Schalter S3 verbindet, ein Phasenumkehrverstärker angeschlossen. Es können natürlich außerdem zwei separate Steuersignale verwendet werden, um den Schaltern S3 und S4 zwei entgegengesetzte Signale bereitzustellen. Dann ist die Verwendung eines Phasenumkehrverstärkers nicht erforderlich. Auf der Grundlage des genannten Arbeitsprinzips kann der Wicklungswähler 102 viele Realisierungsformen aufweisen, die in dieser Beschreibung nicht alle beschrieben werden, jedoch alle in den Schutzumfang dieser Erfindung fallen. Hier wird das Steuersignal C3 als Antwort auf den Betriebszustand der elektronischen Anlage erzeugt.
In den 2 und 3 ist der Schalter S1 im Stromüberbrückungsmodul 103 im Standardzustand abgeschaltet. Daraufhin kann der von den Sekundärwicklungen abgegebene Strom an den Energiespeicherkondensator 104 abgegeben werden. Der Schalter S1 kann gemäß dem Steuersignal C1 angeschaltet werden. Daraufhin entsteht ein Überbrückungskanal, der dazu führt, dass der Energiespeicherkondensator 104 kurzgeschlossen wird. Der von den Sekundärwicklungen abgegebene Strom wird diesen Überbrückungskanal und nicht den Energiespeicherkondensator 104 durchlaufen. In entsprechender Weise kann der Schalter S1 außerdem gemäß dem Steuersignal C1 abgeschaltet werden. Daraufhin wird der Überbrückungskanal ausgeschaltet, so dass der Energiespeicherkondensator 104 nicht kurzgeschlossen wird und der von den Sekundärwicklungen abgegebene Strom den Energiespeicherkondensator 104 durchläuft. Auf diese Weise kann bei Erreichen eines voreingestellten Schwellenwertes durch die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators 104 das Steuersignal C1 verwendet werden, um den Schalter S1 anzuschalten. Daraufhin wird die Aufladung des Energiespeicherkondensators 104 angehalten, um die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators 104 zu senken. Wenn die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators 104 niedriger als ein voreingestellter Schwellenwert ist, kann das Steuersignal C1 verwendet werden, um den Schalter S1 abzuschalten. Daraufhin wird die Aufladung des Energiespeicherkondensators 104 fortgesetzt, um die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators 104 zu erhöhen. Hier können die voreingestellten Schwellenwerte für die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators 104 auf der Grundlage der Umstände der konkreten Realisierung der elektronischen Schutzeinrichtung festgelegt werden. Diese Erfindung schränkt die Werte der voreingestellten Schwellenwerte nicht ein.
Es muss erklärt werden, dass, wenn die elektronische Schutzeinrichtung aktiviert wird und in den normalen Betriebszustand eintritt, der Spannungsregler 1051 von der Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators 104 eine Spannung abnimmt, um die Signalverarbeitungsschaltung 1052 mit Strom zu versorgen. Die Signalverarbeitungsschaltung 1052 kann Funktionen wie Stromabtastung und -erkennung realisieren. Wenn an der elektronischen Schutzeinrichtung ein Fall von Höchstüberlastung auftritt, kann der Schalter S2 gemäß dem Steuersignal C2 angeschaltet werden. Daraufhin wird der Energiespeicherkondensator 104 mit der Signalverarbeitungsschaltung 1052 und der Aktuatorsteuerschaltung 1053 parallel geschaltet, so dass die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators 104 gleichzeitig die Aktuatorsteuerschaltung 1053 und die Signalverarbeitungsschaltung 1052 mit Strom versorgt, um die Auslösefunktion auszuführen. Dabei führt die Signalverarbeitungsschaltung 1052 die Steuerfunktion für das Ablösen aus. Die Aktuatorsteuerschaltung 1053 nimmt die Steuerung der Bewegung des Aktuators vor. Hierbei gehören die Funktionen, die von allen Teilen des Hauptstromkreises 105 der elektronischen Schutzeinrichtung realisiert werden, zu den Kategorien der herkömmlichen Technik und werden an dieser Stelle nicht erneut detailliert beschrieben. Der Aufbau von Hauptstromkreisen für unterschiedliche elektronische Schutzeinrichtungen kann ebenfalls Veränderungen aufweisen. Es kann jedoch die Stromversorgungseinrichtung verwendet werden, die von den Ausführungsbeispielen dieser Erfindung vorgelegt wird, um die Stromversorgung von deren Hauptstromkreisen zu realisieren.
Nachfolgend erfolgt in Verbindung mit der folgenden Formel (1) eine Beschreibung der technischen Wirkung der von den Ausführungsbeispielen dieser Erfindung vorgelegten Stromversorgungseinrichtung. I₁N₁ ≈ I₂N₂ (1)
Dabei handelt es sich bei I₁ um den Ausgangsstrom der Primärwicklung; N₁ ist die Windungszahl der Primärwicklung, I₂ ist der Ausgangsstrom der Sekundärwicklungen, N₂ ist die Windungszahl der Sekundärwicklungen.
Technisches Personal aus diesem Gebiet kann gemäß der vorstehenden Formel (1) wissen, dass im Fall eines unveränderten Ausgangsstroms I₁ der Primärwicklung der Ausgangsstrom I₂ der Sekundärwicklungen mit dem Windungsverhältnis N₁/N₂ von Primärwicklung und Sekundärwicklungen im direkten Verhältnis steht. Deshalb ist in der in 2 gezeigten Stromversorgungseinrichtung der Strom I2, der von der Sekundärwicklung N21 über den Gleichrichter 1 an den Energiespeicherkondensator 104 abgegeben wird, gleich I1 × N1/N21, und ist in der in 3 gezeigten Stromversorgungseinrichtung der Strom I2, der von den Sekundärwicklungen N21 und N22 über die Gleichrichter 1 und 2 an den Energiespeicherkondensator 104 abgegeben wird, gleich I1 × N1/(N21 + N22). Es ist offenkundig, dass zum Beispiel bei der Aktivierung der elektronischen Schutzeinrichtung oder beim Auftreten eines Falls von Höchstüberlastung die Stromversorgungseinrichtung sich im Zustand befindet, der in 2 dargestellt wird, und das Windungsverhältnis ihrer Primärwicklung und Sekundärwicklungen relativ hoch ist. Deshalb ist der Strom I2 relativ stark und die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators 104 relativ hoch und in der Lage, in relativ kurzer Zeit die elektronische Schutzeinrichtung zu veranlassen, die Aktivierung oder die Auslösefunktion zu realisieren. Gleichzeitig befindet sich nach Eintritt der elektronischen Schutzeinrichtung in den normalen Betriebszustand die Stromversorgungseinrichtung im Zustand, der in 3 gezeigt wird, und das Windungsverhältnis ihrer Primärwicklung und Sekundärwicklungen sinkt, so dass der Strom I2 schwächer wird und die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators 104 sinkt, womit sowohl der normale Betriebsbedarf der elektronischen Schutzeinrichtung befriedigt als auch die Verschwendung von Energie verhindert werden kann.
Es muss erklärt werden, dass in den Ausführungsbeispielen dieser Erfindung auf der Grundlage des Energiebedarfs der einzelnen Funktionsschaltungen in der elektronischen Schutzeinrichtung die Windungszahlen der Primärwicklung und der Sekundärwicklungen sowie die konkreten Werte für das Windungsverhältnis der beiden eingestellt werden können, zum Beispiel die Werte N1, N21, N22, N1/N21, und N1/(N21 + N22) im vorstehenden Ausführungsbeispiel. Diese Erfindung schränkt jedoch keineswegs die konkreten Werte dieser Windungszahlen und Windungsverhältnisse ein.
In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel dieser Erfindung umfasst die Stromversorgungseinrichtung mindestens Folgendes: einen Stromwandler mit einer Sekundärwicklung mit drei Anschlüssen, ein Gleichrichtermodul, einen Energiespeicherkondensator und einen Wicklungswähler. Dabei befindet sich der Wicklungswähler zwischen dem Stromwandler und dem Gleichrichtermodul, befindet sich das Gleichrichtermodul zwischen dem Wicklungswähler und dem Energiespeicherkondensator. Dieser Wicklungswähler ist an drei Anschlüsse dieser Sekundärwicklung angeschlossen. Diese drei Anschlüsse unterteilen diese Sekundärwicklung in zwei Teile. Wenn die elektronische Schutzeinrichtung aktiviert wird, veranlasst der Wicklungswähler einen der beiden Teile dieser Sekundärwicklung zur Abgabe von Strom. Der von einem der beiden Teile dieser Sekundärwicklung abgegebene Strom aktiviert den Energiespeicherkondensator und beginnt mit der Aufladung des Energiespeicherkondensators. Nun ist die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators relativ hoch und kann den Bedarf für die Aktivierung der elektronischen Schutzeinrichtung befriedigen. Wenn die elektronische Schutzeinrichtung nach der Aktivierung in den normalen Betriebszustand eintritt, veranlasst der Wicklungswähler die beiden Teile dieser Sekundärwicklung zur Reihenschaltung und Abgabe von Strom. Der von diesen beiden Teilen in Reihenschaltung abgegebene Strom kann den Energiespeicherkondensator weiter aufladen. Die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators wird nun sinken. Nach dem Eintritt der elektronischen Schutzeinrichtung in den normalen Betriebszustand kann außerdem ein Fall von Höchstüberlastung auftreten. In einem solchen Fall benötigt die elektronische Schutzeinrichtung relativ hohe Energie, um das Auslösen und weitere Schutzfunktionen auszuführen. Nun kann der Wicklungswähler erneut einen der beiden Teile der Sekundärwicklung zur Abgabe von Strom veranlassen und kann die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators ansteigen lassen, um den Bedarf zur Ausführung der Auslösefunktion zu befriedigen.
Der oben genannte Wicklungswähler kann Folgendes umfassen: zwei Schalter. Das oben genannte Gleichrichtermodul umfasst einen Gleichrichter. Dieser Gleichrichter befindet sich zwischen den beiden Schaltern und dem Energiespeicherkondensator und dient dazu, für den Ausgangsstrom der Sekundärwicklung die Gleichrichtung vorzunehmen. Die beiden Schalter dienen dazu, einen der beiden Teile der Sekundärwicklung zur Stromabgabe an den Energiespeicherkondensator zu veranlassen oder die beiden Teile der Sekundärwicklung zur Reihenschaltung zu veranlassen, um Strom abzugeben.
Die oben genannte Stromversorgungseinrichtung kann außerdem in einem weiteren Schritt ein zwischen dem genannten Gleichrichtermodul und dem genannten Energiespeicherkondensator befindliches Stromüberbrückungsmodul umfassen. Die Funktion dieses Stromüberbrückungsmoduls wurde vorstehend bereits detailliert beschrieben, weswegen auf eine erneute Beschreibung hier verzichtet wird.
4 zeigt ein Strukturschema der Stromversorgungseinrichtung eines weiteren Ausführungsbeispiels dieser Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Stromversorgungseinrichtung Folgendes: einen Stromwandler 401, einen Wicklungswähler 402, ein Gleichrichtermodul 406, ein Stromüberbrückungsmodul 103 und einen Energiespeicherkondensator 104. Dabei befindet sich der Wicklungswähler 402 zwischen dem Stromwandler 401 und dem Gleichrichtermodul 406, befindet sich das Stromüberbrückungsmodul 103 zwischen dem Gleichrichtermodul 406 und dem Energiespeicherkondensator 104. Im Stromwandler 401 handelt es sich bei dem Strom der Primärwicklung um I1, ihre Windungszahl beträgt N1. Die Windungszahlen der beiden Teile der Sekundärwicklung sind jeweils N21 und N22. Der von der Sekundärwicklung abgegebene Strom ist I2. In dieser Beschreibung können die beiden Teile der Sekundärwicklung jeweils durch ihre Windungszahlen N21 und N22 dargestellt werden. Der Windungswähler 402 umfasst mindestens Folgendes: zwei Schalter S3 und S4. Das Gleichrichtermodul 406 umfasst den Gleichrichter 3 (Rec3). In der 4 sind das Stromüberbrückungsmodul 103, der Energiespeicherkondensator 104 und der Hauptstromkreis 105 mit den 1 bis 3 identisch und werden hier nicht erneut beschrieben.
Nachfolgend wird das Arbeitsprinzip der in 4 dargestellten Stromversorgungseinrichtung detailliert beschrieben.
Wenn die elektronische Schutzeinrichtung aktiviert wird, wird gemäß dem Steuersignal C3 der Schalter S3 abgeschaltet und der Schalter S4 angeschaltet. Im Weiteren wird der eine Teil N22 der beiden Teile der Sekundärwicklung vom gesamten Stromkreis abgetrennt. Nun wird vom anderen Teil N21 der Sekundärwicklung über den Gleichrichter 3 der Strom I2 an den Energiespeicherkondensator 104 abgegeben. Der jetzt abgegebene Strom I2 ist relativ stark, so dass die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators 104 relativ hoch ist und den Bedarf für die Aktivierung der elektronischen Schutzeinrichtung befriedigen kann.
Nach dem Eintritt der elektronischen Schutzeinrichtung in den normalen Betriebszustand wird gemäß dem Steuersignal C3 der Schalter S3 angeschaltet und der Schalter S4 abgeschaltet. Im Weiteren werden die beiden Teile N22 und N21 der Sekundärwicklung zur Reihenschaltung veranlasst, um den Strom I2 abzugeben. Der von ihnen abgegebene Strom I2 wird nach Behandlung im Gleichrichter 3 an den Energiespeicherkondensator 104 abgegeben. Der jetzt abgegebene Strom I2 ist relativ schwach, so dass die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators 104 relativ niedrig ist. Es kann sowohl der Betriebsbedarf der elektronischen Schutzeinrichtung befriedigt als auch eine Verschwendung von Energie vermieden werden.
Außerdem können nach dem Eintritt der elektronischen Schutzeinrichtung in den normalen Betriebszustand Fälle von Höchstüberlastung auftreten. In einer solchen Situation benötigt die Aktuatorsteuerschaltung 1053 in der elektronischen Schutzeinrichtung eine relativ hohe Energie, um Schutzfunktionen wie das Auslösen auszuführen. Die Stromversorgungseinrichtung kehrt dann in den Zustand bei der Aktivierung der elektronischen Schutzeinrichtung zurück (das heißt: Schalter S3 ausgeschaltet, Schalter S4 angeschaltet), so dass der eine Teil N22 der beiden Teile der Sekundärwicklung vom gesamten Stromkreis abgetrennt ist. Nun wird vom anderen Teil N21 der Sekundärwicklung über den Gleichrichter 3 der Strom I2 an den Energiespeicherkondensator 104 abgegeben. Der jetzt abgegebene Strom I2 ist relativ stark, so dass die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators 104 erhöht wird, um den Bedarf für das Ausführen des Auslösens durch die elektronische Schutzeinrichtung zu befriedigen.
Der Beschreibung des vorstehenden Arbeitsprinzips kann entnommen werden, dass die Schaltzustände der Schalter S3 und S4 im Wicklungswähler 402 stets entgegengesetzt sind. Deshalb kann bei Verwendung des Steuersignals C3 zur Steuerung der Zustände dieser beiden Schalter ein Steuersignal C3 in zwei Pfade aufgeteilt werden, die jeweils mit dem Schalter S3 und S4 verbunden sind und wovon ein Pfad mit einem Phasenumkehrverstärker verbunden ist. Auf diese Weise kann ein abgegebenes Steuersignal C3 gleichzeitig den Schaltern S3 und S4 entgegen gesetzte Signale bereitstellen, damit sich die Schalter S3 und S4 stets im entgegen gesetzten Schaltzustand befinden. Wie 4 zeigt, ist im Stromkreis, der das Steuersignal C3 mit dem Schalter S3 verbindet, ein Phasenumkehrverstärker angeschlossen. Auf der Grundlage des genannten Arbeitsprinzips kann der Wicklungswähler 402 viele Realisierungsformen aufweisen, die in dieser Beschreibung nicht alle beschrieben werden, jedoch alle in den Schutzumfang dieser Erfindung fallen.
Die technischen Wirkungen, welche die oben genannte und in 4 gezeigte Stromversorgungseinrichtung mit sich bringt, sind mit der in 1 dargestellten Stromversorgungseinrichtung identisch und werden hier nicht erneut beschrieben.
5 zeigt ein Strukturschema der Stromversorgungseinrichtung eines Ausführungsbeispiels dieser Erfindung. Die Realisierung dieser Stromversorgungseinrichtung basiert auf dem Aufbau der in 1 dargestellten Stromversorgungseinrichtung und umfasst Folgendes: einen Stromwandler, ein Gleichrichtermodul, einen Wicklungswähler, ein Stromüberbrückungsmodul und einen Energiespeicherkondensator. In 5 ist der die Sekundärwicklungen N21 und N22 umfassende Stromwandler nicht abgebildet. Dabei umfasst das Gleichrichtermodul: den mit der Sekundärwicklung N22 verbundenen Gleichrichter 501 (entspricht dem Gleichrichter 1 in 1) und den mit der Sekundärwicklung N21 verbundenen Gleichrichter 502 (entspricht dem Gleichrichter 2 in 1); umfasst der Wicklungswähler: die Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET) 503 (entspricht dem Schalter S3 in 1) und MOSFET 504 (entspricht dem Schalter S4 in 1); umfasst das Stromüberbrückungsmodul den MOSFET 505 (entspricht dem Schalter S1 in 1); umfasst der Energiespeicherkondensator die Kapazität 506. Der Spannungsregler 507 in der elektronischen Schutzeinrichtung kann von der Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators eine Spannung abnehmen und als Last verwenden, zum Beispiel Stromversorgung des Widerstands (R_load) 508. Dieser R_load 508 entspricht der Signalverarbeitungsschaltung in 1. Wenn der MOSFET 510 (entspricht dem Schalter S2 in 1) angeschaltet ist, kann die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators außerdem noch die Schaltung 509 mit Strom versorgen. Diese Schaltung 509 entspricht der Aktuatorsteuerschaltung 1053 in 1.
Das in 5 dargestellte Arbeitsprinzip ähnelt demjenigen in 1. Technisches Personal aus diesem Gebiet kann auf der Grundlage der vorstehenden Beschreibung der in 1 dargestellten Einrichtung das Arbeitsprinzip der in 5 dargestellten Einrichtung verstehen. Deshalb erfolgt in dieser Beschreibung keine erneute detaillierte Erläuterung.
Um die von den Ausführungsbeispielen dieser Erfindung herbeigeführte technische Wirkung zu verifizieren, wird nachfolgend ein Simulationsversuch beschrieben, der unter Verwendung der in 5 gezeigten Einrichtung durchgeführt wurde.
In diesem Simulationsversuch ist die Windungszahl N1 der vom Stromwandler mitgebrachten Primärwicklung gleich 1. Die Windungszahlen der vom Stromwandler mitgebrachten zwei Sekundärwicklungen lauten entsprechend: N21 = 300, N22 = 950. Die Parameter des Energiespeicherkondensators lauten wie folgt: die Kapazität beträgt 100 µF, die Arbeitsspannung beträgt 10 V. Die von R_load 508 benötigte Betriebsspannung beträgt 3,3 V. 6 zeigt ein Oszillogramm des in einem Simulationsversuch gemessenen Kurzschlussstroms SCC. Bei dem Kurzschlussstrom in 6 handelt es sich um den von der Primärwicklung N1 abgegebenen Hauptstrom I1. 7 zeigt ein Oszillogramm der Simulationsergebnisse eines Simulationsversuchs der in 5 gezeigten Stromversorgungseinrichtung. Die in 7 gezeigten gemessenen Werte umfassen: I21, I22, U1 und U2. Dabei ist I21 der Ausgangsstrom der Sekundärwicklung N21, ist I22 der Ausgangsstrom der Sekundärwicklung N22, ist U1 die für R_load 508 bereitgestellte Spannung, ist U2 die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators. Wie in 7 gezeigt, wird nach der Aktivierung zuerst I21 gemessen. Die Stromstärke von I21 steigt in relativ großem Umfang an, während I22 im anfänglichen Zeitabschnitt keine Stromstärke aufweist. Dies bedeutet, dass bei der Aktivierung von R_load 508 die Sekundärwicklung N21 Strom abgibt, während die Sekundärwicklung N22 von der Schaltung getrennt ist. Bei 0,06 ms erreicht die für R_load 508 bereitgestellte Spannung U1 3,3 V. Nun steigt I21 auf einen relativ hohen Wert. Anschließend beginnt die Stromstärke von I21 zu fallen, während I22 beginnt, eine Stromstärke zu bilden. Nach einer sehr kurzen Zeit sind die Stromstärken von I21 und I22 gleich. Anschließend bleiben die beiden gleich und steigen in einem relativ kleinen Umfang an. Dies bedeutet, dass beim Eintritt von R_load 508 in den normalen Betriebszustand die Sekundärwicklung N21 und die Sekundärwicklung N22 in Reihe geschalten werden und mit der Abgabe von Strom beginnen. Bei 0,18 ms erreicht die Ausgangsspannung U2 des Energiespeicherkondensators 10 V. Die vorstehenden in 7 gezeigten Simulationsergebnisse bedeuten, dass unter Verwendung der in 5 gezeigten Stromversorgungseinrichtung mit einer Zeit von 0,06 ms R_load 508 aktiviert werden kann und mit einer Zeit von 0,18 ms die Aufladung des Energiespeicherkondensators realisiert werden kann. Beim normalen Betrieb wird ein Hauptstrom der Primärwicklung I1 = 200 A angenommen. Dann gilt für den von den Sekundärwicklungen abgegebenen Strom I2 = I1 × N1/(N21 + N22) = 200 × 1/(300 + 950) = 0,16 A. Die verbrauchte Leistung beträgt P = I2 × U2 = 0,16 × 10 = 1,6 W. Es zeigt sich, dass nach Verwendung der von den Ausführungsbeispielen dieser Erfindung vorgelegten Stromversorgungseinrichtung die Zeit für die Aktivierung der Last und die Zeit für die Aufladung des Energiespeicherkondensators beide sehr kurz sind, und dass die nach dem Eintritt in den normalen Betriebszustand verbrauchte Leistung ebenfalls relativ gering ist, womit eine Verschwendung von Energie vermieden werden kann.
Die von den oben genannten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen vorgelegten verschiedenen Stromversorgungseinrichtungen können nicht nur das Problem der Energieverschwendung und der langen Aktivierungszeiten lösen, das in der herkömmlichen Technik auftritt, sondern können außerdem die Hilfsstromversorgung ersetzen, auf welche die elektronischen Schutzeinrichtungen in den gegenwärtigen Energieverteilungssystemen angewiesen sind. Nach Verwendung der von den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen vorgelegten Stromversorgungseinrichtungen müssen solche elektronischen Schutzeinrichtungen nicht mehr mit einer Hilfsstromversorgung ausgestattet sein. Zum Beispiel: Nach Montage der von den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen vorgelegten Stromversorgungseinrichtung an der von einem Leistungsschalter mitgebrachten elektronischen Auslöseeinheit (ETU) kann ihre Signalverarbeitungsschaltung schnell aktiviert werden. Daraufhin kann die Signalverarbeitungsschaltung unverzüglich den Kurzschlussstrom ermitteln. Nach Ermittlung des Kurzschlussstroms kann die Aktuatorsteuerschaltung in der ETU schnell aktiviert werden und daraufhin unverzüglich das Auslösen realisieren. Ein weiteres Beispiel: An einer ETU mit einer Funktion für zeitverkürzte Selektivitätssteuerung (ZSI, Zone Selective Interlocking) kann ebenfalls eine Stromversorgungseinrichtung installiert werden, die von den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen vorgelegt wird. Neben der Realisierung von Funktionen der System-ETU wie Ermittlung des Kurzschlussstroms und Ausführung des Auslösens muss diese ETU außerdem über Kommunikationsleitungen Verriegelungssignale empfangen/ aussenden, die von nachgeordneten/vorgeordneten Leistungsschaltern kommen. Deshalb benötigt sie einen höheren Energieverbrauch, muss schneller aktiviert werden und braucht eine höhere Energiestabilität. Die von den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen vorgelegte Stromversorgungseinrichtung kann diese Anforderungen erfüllen. Die Montage einer Hilfsstromversorgung ist nicht notwendig.
Basierend auf der oben genannten Stromversorgungseinrichtung legen die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele außerdem ein Verfahren zur Realisierung der Stromversorgung durch eine Stromversorgungseinrichtung vor. Wie vorstehend beschrieben, umfasst diese Stromversorgungseinrichtung mindestens Folgendes: Stromwandler und Energiespeicherkondensator, wobei dieser Stromwandler N Sekundärwicklungsteile in Reihenschaltung aufweist; wobei es sich bei N um eine ganze Zahl handelt und N ≥ 2 ist; das besagte Verfahren umfasst Folgendes: als Antwort auf die Zustandssignale, die den Betriebszustand der elektronischen Anlage anzeigen, werden selektiv ein oder mehrere Wicklungsteile in Reihenschaltung unter den besagten N Sekundärwicklungsteilen zur Abgabe von Strom veranlasst; und der Energiespeicherkondensator wird vom besagten Ausgangsstrom aufgeladen und versorgt den Hauptstromkreis der elektronischen Anlage mit Strom.
In einem Ausführungsbeispiel des genannten Verfahrens wird als Antwort auf das erste Zustandssignal, das anzeigt, dass sich die elektronische Anlage im Aktivierungszustand befindet, die erste Anzahl von Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung zur Stromabgabe veranlasst (aktiviert); wird als Antwort auf das zweite Zustandssignal, das anzeigt, dass sich die elektronische Anlage im normalen Betriebszustand befindet, die zweite Anzahl von Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung zur Stromabgabe veranlasst (aktiviert); wobei die erste Anzahl kleiner als die zweite Anzahl ist. In einem weiteren Schritt wird in einem Ausführungsbeispiel des genannten Verfahrens als Antwort auf das dritte Zustandssignal, das anzeigt, dass an der elektronischen Anlage eine Höchstüberlastung auftritt, die dritte Anzahl von Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung zur Stromabgabe veranlasst (aktiviert); wobei die dritte Anzahl kleiner als die zweite Anzahl ist. Dieses Verfahren kann in einer elektronischen Schutzeinrichtung angewendet werden. Der Hauptstromkreis dieser elektronischen Schutzeinrichtung umfasst eine Signalverarbeitungsschaltung und eine Aktuatorsteuerschaltung. Dieses Verfahren umfasst Folgendes: als Antwort auf das genannte erste Zustandssignal wird der Energiespeicherkondensator von dem Strom, der von der ersten Anzahl von Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung abgegeben wird, aufgeladen und aktiviert die Signalverarbeitungsschaltung; als Antwort auf das genannte zweite Zustandssignal wird der Energiespeicherkondensator von dem Strom, der von der zweiten Anzahl von Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung abgegeben wird, aufgeladen und stellt für die Signalverarbeitungsschaltung die Betriebsspannung bereit; als Antwort auf das genannte dritte Zustandssignal wird der Energiespeicherkondensator von dem Strom, der von der dritten Anzahl von Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung abgegeben wird, aufgeladen, aktiviert die Aktuatorsteuerschaltung und stellt für die Signalverarbeitungsschaltung die Betriebsspannung bereit.
Nachfolgend werden in Verbindung mit den Figuren zwei konkrete Ausführungsbeispiele des genannten Verfahrens detailliert beschrieben.
Das in 8 dargestellte Verfahrensfließbild basiert auf der in den vorstehenden 1 bis 3 und 5 gezeigten Stromversorgungseinrichtung, wobei die Stromversorgungseinrichtung mindestens Folgendes umfasst: Stromwandler und Energiespeicherkondensator, wobei dieser Stromwandler zum Beispiel zwei Sekundärwicklungen mit zwei Anschlüssen aufweist. Wie in 8 gezeigt, umfasst dieses Verfahren folgende Schritte:
Schritt 801: Bei der Aktivierung der elektronischen Schutzvorrichtung wird eine der beiden Sekundärwicklungen des Stromwandlers veranlasst, Strom an den Energiespeicherkondensator abzugeben, um die Aufladung des Energiespeicherkondensators vorzunehmen. Der Energiespeicherkondensator gibt eine Spannung an den Hauptstromkreis der elektronischen Schutzeinrichtung ab, um die Signalverarbeitungsschaltung im Hauptstromkreis zu aktivieren.
Schritt 802: Beim Eintritt der elektronischen Schutzeinrichtung in den normalen Betriebszustand werden die beiden Sekundärwicklungen des Stromwandlers zur Reihenschaltung veranlasst, um Strom an den Energiespeicherkondensator abzugeben. Der Energiespeicherkondensator gibt eine Spannung an den Hauptstromkreis der elektronischen Schutzeinrichtung ab, um dem Hauptstromkreis eine stabile Betriebsspannung bereitzustellen.
Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel umfasst außerdem den Schritt 803: Beim Auftreten eines Falls von Höchstüberlastung wird eine der beiden Sekundärwicklungen des Stromwandlers veranlasst, Strom an den Energiespeicherkondensator abzugeben. Der Energiespeicherkondensator gibt eine Spannung an den Hauptstromkreis der elektronischen Schutzeinrichtung ab, um die Aktuatorsteuerschaltung im Hauptstromkreis zu aktivieren. Daraufhin wird die elektronische Schutzeinrichtung zur Ausführung des Auslösens veranlasst.
Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel umfasst außerdem den Schritt 804: Beim Erreichen eines voreingestellten Schwellenwertes durch die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators erfolgt eine Verbindung mit dem Überbrückungskanal, um zu veranlassen, dass der Energiespeicherkondensator kurzgeschlossen wird, und zu veranlassen, dass der von den Sekundärwicklungen abgegebene Strom nicht mehr an den Energiespeicherkondensator abgegeben wird und die Aufladung des Energiespeicherkondensators daraufhin angehalten wird. In einem weiteren Schritt wird, wenn die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators unter einem weiteren voreingestellten Schwellenwert liegt, der Überbrückungskanal abgeschaltet, um zu veranlassen, dass der Energiespeicherkondensator nicht kurzgeschlossen wird, so dass der von den Sekundärwicklungen abgegebene Strom an den Energiespeicherkondensator abgegeben wird, daraufhin der Energiespeicherkondensator aufgeladen wird und die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators erhöht wird.
Die konkreten Realisierungsverfahren der einzelnen Schritte in der genannten 8 werden in den vorstehenden Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben, weshalb an dieser Stelle auf eine erneute Beschreibung verzichtet wird.
Das in 9 gezeigte Verfahrensfließbild basiert auf der oben in 4 gezeigten Stromversorgungseinrichtung. Dabei umfasst die Stromversorgungseinrichtung mindestens Folgendes: Stromwandler und Energiespeicherkondensator, wobei dieser Stromwandler eine Sekundärwicklung mit drei Anschlüssen aufweist und diese Sekundärwicklung durch die drei Anschlüsse in zwei Teile aufgeteilt wird. Wie in 9 gezeigt, umfasst dieses Verfahren folgende Schritte:
Schritt 901: Bei Aktivierung der elektronischen Schutzeinrichtung wird einer der beiden Teile der Sekundärwicklung zur Abgabe von Strom an den Energiespeicherkondensator veranlasst, um die Aufladung des Energiespeicherkondensators durchzuführen. Der Energiespeicherkondensator gibt eine Spannung an den Hauptstromkreis der elektronischen Schutzeinrichtung ab, um die Signalverarbeitungsschaltung im Hauptstromkreis zu aktivieren.
Schritt 902: Bei Eintritt der elektronischen Schutzeinrichtung in den normalen Betriebszustand werden die beiden Teile der Sekundärwicklung des Stromwandlers zur Reihenschaltung veranlasst, um Strom an den Energiespeicherkondensator abzugeben. Der Energiespeicherkondensator gibt eine Spannung an den Hauptstromkreis der elektronischen Schutzeinrichtung ab, um dem Hauptstromkreis eine stabile Betriebsspannung bereitzustellen.
In einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel lautet Schritt 903: Bei Eintreten eines Falls von Höchstüberlastung wird einer der beiden Teile der Sekundärwicklung zur Abgabe von Strom an den Energiespeicherkondensator veranlasst. Der Energiespeicherkondensator gibt eine Spannung an den Hauptstromkreis der elektronischen Schutzeinrichtung ab, um die Aktuatorsteuerschaltung im Hauptstromkreis zu aktivieren, woraufhin die elektronische Schutzeinrichtung veranlasst wird, das Auslösen auszuführen.
Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel kann außerdem den Schritt 904 umfassen: Wenn die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators einen voreingestellten Schwellenwert erreicht, wird der Überbrückungskanal angeschlossen, um zu veranlassen, dass der Energiespeicherkondensator kurzgeschlossen wird, so dass der von der Sekundärwicklung abgegebene Strom nicht mehr an den Energiespeicherkondensator abgegeben wird und daraufhin die Aufladung des Energiespeicherkondensators angehalten wird. In einem weiteren Schritt wird, wenn die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators niedriger als ein weiterer voreingestellter Schwellenwert ist, der Überbrückungskanal ausgeschaltet, um zu veranlassen, dass der Energiespeicherkondensator nicht kurzgeschlossen wird, so dass der von der Sekundärwicklung abgegebene Strom an den Energiespeicherkondensator abgegeben wird, daraufhin die Aufladung des Energiespeicherkondensators vorgenommen wird und die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators steigt.
Die konkreten Realisierungsverfahren der einzelnen Schritte in der genannten 9 werden in den vorstehenden Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben, weshalb an dieser Stelle auf eine erneute Beschreibung verzichtet wird.
Die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele legen eine elektronische Anlage vor, wobei diese elektronische Anlage Folgendes umfasst: einen Hauptstromkreis und eine von den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen vorgelegte Stromversorgungseinrichtung. Bei dieser elektronischen Anlage kann es sich um jede derartige elektronische Schutzeinrichtung in einem Stromverteilungssystem handeln. Bevorzugt kann es sich bei dieser elektronischen Schutzeinrichtung um eine ETU oder eine RCD handeln, deren Hauptstromkreis Folgendes umfassen kann: Signalverarbeitungsschaltung und Aktuatorsteuerschaltung.
Diese Erfindung legt außerdem ein maschinenlesbares Speichermedium vor, das die Befehle speichert, die dafür verwendet werden, dass eine Maschine das in dieser Beschreibung beschriebene Verfahren der Stromversorgung für die elektronische Anlage ausführt. Konkret können ein System oder eine Einrichtung vorgelegt werden, die mit einem Speichermedium ausgestattet sind. Auf diesem Speichermedium werden die Softwareprogrammcodes für die Realisierung der Funktionen eines beliebigen Ausführungsbeispiels aus den vorstehenden Ausführungsbeispielen gespeichert. Des Weiteren wird der Rechner (oder CPU oder MPU) dieses Systems oder dieser Einrichtung veranlasst, die Programmcodes zu lesen und auszuführen, die im Speichermedium gespeichert sind.
In einem solchen Fall können die aus dem Speichermedium ausgelesenen Programmcodes selbst die Funktionen eines beliebigen Ausführungsbeispiels aus den vorstehenden Ausführungsbeispielen realisieren. Deshalb bilden die Programmcodes und das Speichermedium, das die Programmcodes speichert, einen Teil dieser Erfindung.
Die Ausführungsbeispiele von Speichermedien für die Bereitstellung von Programmcodes umfassen Disketten, Festplatten, magnetooptische Disketten, optische Disketten (wie CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW), Magnetbänder, nichtflüchtige Speicherkarten und ROM. Optional können über ein Kommunikationsnetz Programmcodes von einem Serverrechner heruntergeladen werden.
Außerdem muss erkannt werden, dass nicht nur durch Ausführung der von einem Rechner ausgelesenen Programmcodes, sondern auch durch auf Programmcodes basierende Befehle die auf dem Rechner betriebenen Betriebssysteme usw. veranlasst werden können, den realen Betrieb in Teilen oder insgesamt zu realisieren. Dadurch werden die Funktionen eines beliebigen Ausführungsbeispiels aus den vorstehenden Ausführungsbeispielen realisiert.
Außerdem kann verstanden werden, dass das Schreiben der aus einem Speichermedium ausgelesenen Programmcodes in einen Speicher, der in einer in den Rechner eingesteckten Erweiterungskarte angeordnet ist, oder das Schreiben dieser Programmcodes in einen Speicher, der in einem mit dem Rechner verbundenen Erweiterungselement angeordnet ist, anschließend auf der Basis der Befehle des Programmcodes die auf der Erweiterungskarte oder auf dem Erweiterungselement installierte CPU usw. veranlasst, den realen Betrieb in Teilen oder insgesamt auszuführen. Dadurch werden die Funktionen eines beliebigen Ausführungsbeispiels aus den vorstehenden Ausführungsbeispielen realisiert.
Die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele legen eine Folgendes Stromversorgungseinrichtung in einer elektronischen Anlage vor. Diese Stromversorgungseinrichtung umfasst Folgendes:
einen Stromwandler mit N Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung, einen Energiespeicherkondensator und einen Wicklungswähler; wobei es sich bei N um eine ganze Zahl handelt und N ≥ 2 ist; wobei der Wicklungswähler als Antwort auf Zustandssignale, die den Betriebszustand der besagten elektronischen Anlage anzeigen, selektiv einen oder mehrere Wicklungsteile in Reihenschaltung von den besagten N Sekundärwicklungsteilen zur Abgabe von Strom veranlasst; und der Energiespeicherkondensator vom besagten Ausgangsstrom aufgeladen wird und den Hauptstromkreis der elektronischen Anlage mit Strom versorgt. Die Ausführungsbeispiele dieser Erfindung legen außerdem eine entsprechende elektronische Anlage und ein Verfahren vor. Durch Verwendung der Ausführungsbeispiele dieser Erfindung kann mit einem relativ geringen Energieverbrauch die Stromversorgung realisiert werden.
Bei der vorstehenden Darstellung handelt es sich lediglich um bevorzugte Ausführungsbeispiele dieser Erfindung. Sie dient nicht der Einschränkung dieser Erfindung. Alle innerhalb des Geistes und des Prinzips dieser Erfindung vorgenommenen Modifizierungen, identischen Substitutionen, Verbesserungen usw. sollen im Schutzumfang dieser Erfindung enthalten sein.

Claims

Stromversorgungseinrichtung einer elektronischen Anlage, die einen Hauptstromkreis (105) aufweist, umfassend einen Stromwandler (101) mit einer Gesamt-Anzahl (N) von in Reihe geschalteten Sekundärwicklungsteilen (Sekundärwicklungen) (N21, N22), einen Energiespeicherkondensator (104), der den Hauptstromkreis (105) mit Strom versorgt, Zustandssignale, die den Betriebszustand der elektronischen Anlage anzeigen, und einen Wicklungswähler (102, 402), der als Antwort auf die Zustandssignale einen oder mehrere Sekundärwicklungsteile (N21, N22) aktiviert, wobei der Strom der aktivierten Sekundärwicklungsteile (N21, N22) jeweils den Energiespeicherkondensator (104) auflädt.
Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei – als Antwort auf ein erstes Zustandssignal, das anzeigt, dass sich die elektronische Anlage im Aktivierungszustand befindet, der Wicklungswähler (102, 402) die erste Anzahl von Sekundärwicklungsteilen (N21) in Reihenschaltung aktiviert, – als Antwort auf ein zweites Zustandssignal, das anzeigt, dass sich die elektronische Anlage im normalen Betriebszustand befindet, der Wicklungswähler (102, 402) die zweite Anzahl von Sekundärwicklungsteilen (N21, N22) in Reihenschaltung aktiviert, und – die erste Anzahl kleiner als die zweite Anzahl ist.
Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei als Antwort auf ein drittes Zustandssignal, das anzeigt, dass an der elektronischen Anlage eine Höchstüberlastung auftritt, der Wicklungswähler (102, 402) die dritte Anzahl von Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung (N21, N22) aktiviert, und die dritte Anzahl kleiner als die zweite Anzahl ist.
Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei – die Gesamt-Anzahl (N) der Sekundärwicklungsteile (N21, N22) in der Reihenfolge vom ersten Sekundärwicklungsteil (N21) zum N-ten (letzten) Sekundärwicklungsteil (N22) in Reihe geschaltet sind, – M Stromausgangspfade (T21, T22) vorgesehen sind, wobei der erste Stromausgangspfad (T22) von den M Stromausgangspfaden (T21, T22) an den Stromausgang des N-ten Sekundärwicklungsteils (N22) gekoppelt ist und M-1 zweite Stromausgangspfade (T21) von den M Stromausgangspfaden (T21, T22) jeweils an M-1 Verbindungspunkte von den Verbindungspunkten der N-1 benachbarten Sekundärwicklungsteile gekoppelt sind, wobei es sich bei M um eine ganze Zahl größer gleich 2 und kleiner gleich N handelt, und – der Wicklungswähler (102, 402) als Antwort auf die Zustandssignale selektiv einen von den M Stromausgangspfaden (T21, T22) aktiviert.
Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 5, wobei der Wicklungswähler (102, 402) M Schalter umfasst, von denen ein jeder Schalter an einem der M Stromausgangspfade angeordnet ist, und wobei jeweils nur ein einziger Schalter von den M Schaltern eingeschaltet ist.
Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 umfassend ein Stromüberbrückungsmodul (103) für die Anbindung eines Überbrückungskanals, wenn die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators (104) einen voreingestellten Schwellenwert erreicht, um zu veranlassen, dass der Energiespeicherkondensator (104) kurzgeschlossen wird, so dass der Energiespeicherkondensator (104) aufhört, von dem Ausgangsstrom aufgeladen zu werden.
Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 6, wobei das Stromüberbrückungsmodul (103) den Überbrückungskanal abschaltet, wenn die Ausgangsspannung des Energiespeicherkondensators (104) kleiner als ein weiterer voreingestellter Schwellenwert ist, um zu veranlassen, dass der Energiespeicherkondensator (104) nicht kurzgeschlossen wird, so dass der Energiespeicherkondensator (104) von dem Ausgangsstrom weiter aufgeladen wird.
Verfahren zur Stromversorgung einer elektronischen Anlage durch eine Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 7, bei dem als Antwort auf die Zustandssignale, die den Betriebszustand der elektronischen Anlage anzeigen, selektiv ein oder mehrere Wicklungsteile in Reihenschaltung unter den N Sekundärwicklungsteilen aktiviert werden, bei dem der Energiespeicherkondensator vom Strom aufgeladen wird, der von den selektiv aktivierten Sekundärwicklungsteilen abgegeben wird, und bei dem der Hauptstromkreis (105) der elektronischen Anlage vom der Energiespeicherkondensator mit Strom versorgt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei – es sich bei der elektronischen Anlage um eine elektronische Schutzeinrichtung handelt und der Hauptstromkreis eine Signalverarbeitungsschaltung und eine Aktuatorsteuerschaltung umfasst, – als Antwort auf das erste Zustandssignal der Energiespeicherkondensator von dem Strom, der von der ersten Anzahl von Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung abgegeben wird, aufgeladen wird und die Signalverarbeitungsschaltung (801) aktiviert, – als Antwort auf das zweite Zustandssignal der Energiespeicherkondensator von dem Strom, der von der zweiten Anzahl von Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung abgegeben wird, aufgeladen wird und für die Signalverarbeitungsschaltung die Betriebsspannung (802) bereitstellt, und – als Antwort auf das dritte Zustandssignal der Energiespeicherkondensator von dem Strom, der von der dritten Anzahl von Sekundärwicklungsteilen in Reihenschaltung abgegeben wird, aufgeladen wird, die Aktuatorsteuerschaltung aktiviert und für die Signalverarbeitungsschaltung die Betriebsspannung (803) bereitstellt.