DE102015118760A1

DE102015118760A1 - Systeme und Verfahren zur Überwachung eines Stromrichters eines Energieversorgungssystems

Info

Publication number: DE102015118760A1
Application number: DE102015118760.4A
Authority: DE
Inventors: Raghothama Reddy; Palanivel Subramaniam; Ravi Gautam
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: ACLEAP POWER INC., TW
Priority date: 2014-11-03
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2016-05-04
Also published as: CN105576642B; US20160126855A1; US9746502B2; CN105576642A

Abstract

Es sind hierin Systeme und Verfahren zur Überwachung eines Stromrichters eines Energieversorgungssystems geschaffen. Das System (100) enthält mehrere parallel verbundene Stromrichter (106), die einen Stromrichtereingang und einen Stromrichterausgangs aufweisen, wobei der Stromrichterausgang eingerichtet ist, um mit einer Last (110) verbunden zu werden, wobei jeder Stromrichter der mehreren parallel verbundenen Stromrichter eine Stromrichtersteuerung (114) aufweist. Die Stromrichtersteuerung ist eingerichtet, um einen Ausgangsstrom eines entsprechenden Stromrichters mit einer vorbestimmten Ausgangsstromschwelle zu vergleichen, den Ausgangsstrom für eine vorbestimmte Zeitdauer zu überwachen, wenn der Ausgangsstrom unterhalb der vorbestimmten Ausgangsstromschwelle liegt, und den entsprechenden Stromrichter abzuschalten, wenn der Ausgangsstrom für die vorbestimmte Zeitdauer unterhalb der vorbestimmten Ausgangsstromschwelle liegt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist eine nicht vorläufige Anmeldung und beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 62/074,336, die am 3. November 2014 für „Systems and Methods of Monitoring a Power System Rectifier“ („Systeme und Verfahren zur Überwachung eines Gleichrichters eines Energieversorgungssystems“) eingereicht worden ist und die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin mit aufgenommen ist.
HINTERGRUND
Das Gebiet der Erfindung betrifft allgemein Energiesysteme und insbesondere Systeme und Verfahren zur Überwachung eines Stromrichters eines Energieversorgungssystems.
Kraftwerke für die Telekommunikation sind darauf ausgelegt, die Funktionssicherheit zu maximieren. In derartigen Kraftwerken werden Systemsteuerungen eingesetzt, um eine Redundanz bei der installierten Gleichrichterkapazität für eine Last zu jedem Zeitpunkt, bevor Instandhaltungsmaßnahmen durchgeführt werden, sicherzustellen. Systemsteuerungen gleichen auch die Last an jedem Gleichrichter in einem gegebenen System aus. Eine Genauigkeit der installierten Kapazität zu allen Zeiten ist sehr wichtig, um derartige Ziele zu erreichen. Wenigstens einige bekannte Gleichrichter sind konstruiert, um vielfältige Fehlermodi zu detektieren und an die Systemsteuerungen für diesen Zweck zu melden. Jedoch ist es nicht möglich oder wirtschaftlich, jeden Fehlermodus jedes Teils, insbesondere Teilausfälle in verschiedenen Gatetreiberschaltungen zum Schalten von Leistungsvorrichtungen zu detektieren. Z.B. kann ein Schalter in einem Gleichrichter ausfallen und sich in einem nicht dauerhaften Fehler, wie beispielsweise einer Unterspannung, offenbaren. In der Realität ist dies ein dauerhafter Fehler, der verhindert, dass angemessene Leistung zu der Last geliefert wird. Ohne dauerhafte Fehlererkennung kann die Systemsteuerung diesen Gleichrichter für Berechnungen der installierten Kapazität berücksichtigen, was eine Spitzenaufladung und möglicherweise eine ausgelöste Sicherung und/oder eine verringerte Systemeffizienz oder -zuverlässigkeit zur Folge haben kann.
KURZBESCHREIBUNG
In einem Aspekt ist ein System geschaffen, das mehrere parallel verbundene Stromrichter enthält, die einen Stromrichtereingang und einen Stromrichterausgang aufweisen, wobei der Stromrichterausgang eingerichtet ist, um mit einer Last verbunden zu werden, wobei jeder Stromrichter der mehreren parallel verbundenen Stromrichter eine Stromrichtersteuerung aufweist. Die Stromrichtersteuerung ist eingerichtet, um einen Ausgangsstrom eines entsprechenden Stromrichters mit einer vorbestimmten Ausgangsstromschwelle zu vergleichen, den Ausgangsstrom für eine vorbestimmte Zeitdauer zu überwachen, wenn der Ausgangsstrom unterhalb der vorbestimmten Ausgangsstromschwelle liegt, und den entsprechenden Stromrichter abzuschalten, wenn der Ausgangsstrom für die vorbestimmte Zeitdauer unterhalb der vorbestimmten Ausgangsstromschwelle liegt.
Das zuvor erwähnte System kann ferner eine Systemsteuerung aufweisen, die mit jeder Stromrichtersteuerung kommunikationsmäßig verbunden ist, wobei die Systemsteuerung eingerichtet ist, um eine Laststromanforderung der Last zu überwachen, eine Menge des Laststroms, die durch jeden Stromrichter der mehreren parallel verbundenen Stromrichter unterstützt werden soll, zu bestimmen, so dass der Laststrom auf alle Stromrichter gleichmäßig verteilt wird, und eine Laststromanweisung an jede Stromrichtersteuerung zu senden, wobei die Laststromanweisung die Menge des Laststroms, die jeder Stromrichter unterstützen soll, repräsentiert.
Zusätzlich kann jede Stromrichtersteuerung ferner eingerichtet sein, um die Laststromanweisung von der Systemsteuerung zu empfangen und den entsprechenden Stromrichter zu betreiben, um die Laststrommenge auf der Basis der Laststromanweisung auszugeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Systemsteuerung ferner eingerichtet sein, um mit jeder Stromrichtersteuerung in vorbestimmten Zeitintervallen zu kommunizieren, um eine Statusüberprüfung an den mehreren parallel verbundenen Stromrichtern vorzunehmen.
Insbesondere kann die Stromrichtersteuerung eingerichtet sein, um ein Stromrichterausfallsignal an die Systemsteuerung als Reaktion auf die Statusüberprüfung zu senden, wenn die Stromrichtersteuerung den entsprechenden Stromrichter abgeschaltet hat, wobei das Fehlersignal anzeigt, dass der entsprechende Stromrichter die durch die Systemsteuerung angeforderte Laststrommenge nicht unterstützen kann.
Zusätzlich kann die Systemsteuerung ferner eingerichtet sein, um den entsprechenden ausgefallenen Stromrichter von den mehreren parallel verbundenen Stromrichtern außer Dienst zu nehmen und die Laststrommenge, die durch alle verbleibenden Stromrichter der mehreren parallel verbundenen Stromrichter unterstützt werden soll, derart neu zu berechnen, dass der Laststrom auf die allen verbleibenden Stromrichter gleichmäßig aufgeteilt wird.
In einer Ausführungsform kann jeder Stromrichter der mehreren parallel verbundenen Stromrichter ein primäres Subsystem, das eingerichtet ist, um eine Eingangswechselspannung (AC-Spannung) in eine Gleichspannung (DC-Spannung) umzuwandeln, und ein sekundäres Subsystem aufweisen, das mit einem Ausgang des primären Subsystems verbunden ist, wobei das sekundäre Subsystem eingerichtet ist, um die von dem primären Subsystem empfangene DC-Spannung in eine von der Last angeforderte DC-Spannung umzuwandeln.
In dieser Ausführungsform kann die Stromrichtersteuerung ferner eingerichtet sein, um eine gewünschte DC-Ausgangsspannung und einen gewünschten Laststrom, die das primäre Subsystem erzeugen soll, auf der Basis der von der Systemsteuerung empfangenen Laststromanweisung zu übermitteln.
Zusätzlich kann die Stromrichtersteuerung ferner eingerichtet sein, um die DC-Ausgangsspannung und den Laststrom, die durch das primäre Subsystem erzeugt werden, zu überwachen, den Stromrichter abzuschalten, wenn entweder die DC-Ausgangsspannung und/oder der Laststrom, die durch das primäre Subsystem erzeugt werden, unterhalb einer Schwelle für die primäre Subsystemausgabe für eine vorbestimmte Zeitdauer liegt bzw. liegen, und ein Stromrichterausfallsignal an die Systemsteuerung als Reaktion auf eine Statusüberprüfung, die in vorbestimmten Zeitintervallen durchgeführt wird, zu übermitteln, wenn die Stromrichtersteuerung den Stromrichter abgeschaltet hat.
Insbesondere kann das Stromrichterausfallsignal ein Anzeichen enthalten, dass ein Fehler in dem primären Subsystem aufgetreten ist.
In einer Variante der zuletzt erwähnten Ausführungsform kann die Stromrichtersteuerung ferner eingerichtet sein, um eine gewünschte DC-Ausgangsspannung und einen gewünschten Laststrom, die das sekundäre Subsystem erzeugen soll, auf der Basis der von der Systemsteuerung empfangenen Laststromanweisung zu übermitteln.
Zusätzlich kann die Stromrichtersteuerung ferner eingerichtet sein, um die DC-Ausgangsspannung und den Laststrom, die durch das sekundäre Subsystem erzeugt werden, zu überwachen, den Stromrichter abzuschalten, wenn die DC-Ausgangsspannung und/oder der Laststrom, die durch das sekundäre Subsystem erzeugt werden, unterhalb einer Schwelle für die sekundäre Subsystemausgabe für eine vorbestimmte Zeitdauer liegt, und ein Stromrichterausfallsignal an die Systemsteuerung als Reaktion auf eine Statusüberprüfung, die in vorbestimmten Zeitintervallen durchgeführt wird, zu übermitteln, wenn die Stromrichtersteuerung den Stromrichter abgeschaltet hat.
In jeder beliebigen Variante der zuletzt erwähnten Ausführungsform kann die Stromrichtersteuerung ferner eingerichtet sein, um eine erwartete DC-Ausgangsspannung des primären Subsystems auf der Basis der von der Systemsteuerung empfangenen Laststromanweisung zu bestimmen, die an dem sekundären Subsystem empfangene DC-Ausgangsspannung des primären Subsystems zu überwachen und den Stromrichter abzuschalten, wenn die überwachte DC-Ausgangsspannung des primären Subsystems für eine vorbestimmte Zeitdauer unterhalb der erwarteten DC-Ausgangsspannung liegt.
In einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zur Überwachung eines Energiesystems geschaffen. Das Energiesystem enthält mehrere parallel verbundene Stromrichter mit einem Stromrichtereingang und einem Stromrichterausgang, wobei der Stromrichterausgang eingerichtet ist, um mit einer Last verbunden zu werden. Jeder Stromrichter der mehreren parallel verbundenen Stromrichter enthält eine Stromrichtersteuerung. Das Verfahren enthält ein Vergleichen, durch die Stromrichtersteuerung für einen entsprechenden Stromrichter, eines Ausgangsstroms des entsprechenden Stromrichters mit einer vorbestimmten Ausgangsstromschwelle, Überwachen des Ausgangsstroms für eine vorbestimmte Zeitdauer, wenn der Ausgangsstrom unterhalb der vorbestimmten Ausgangsstromschwelle liegt, und Abschalten des entsprechenden Stromrichters, wenn der Ausgangsstrom für die vorbestimmte Zeitdauer unterhalb der vorbestimmten Ausgangsstromschwelle liegt.
In dem zuvor erwähnten Verfahren kann das Energiesystem ferner eine Systemsteuerung enthalten, die mit jeder Stromrichtersteuerung kommunikationsmäßig verbunden ist, wobei das Verfahren ferner ein Überwachen, durch die Systemsteuerung, einer Laststromanforderung der Last, Bestimmen, durch die Systemsteuerung, einer Laststrommenge, die durch jeden Stromrichter unterstützt werden soll, so dass der Laststrom auf alle Stromrichter gleichmäßig verteilt wird, und Senden, durch die Systemsteuerung, einer Laststromanweisung an jede Stromrichtersteuerung aufweist, wobei die Laststromanweisung die Laststrommenge repräsentiert, die jeder Stromrichter unterstützen soll.
Zusätzlich kann das Verfahren ferner ein Betreiben des entsprechenden Stromrichters durch die Systemsteuerung, um die Laststrommenge auf der Basis der Laststromanweisung auszugeben, Kommunizieren der Systemsteuerung mit jeder Stromrichtersteuerung in vorbestimmten Zeitintervallen, um eine Statusüberprüfung an den mehreren parallel verbundenen Stromrichtern durchzuführen, und Senden, durch die Stromrichtersteuerung, eines Stromrichterausfallsignals an die Systemsteuerung als Reaktion auf die Statusüberprüfung, wenn die Stromrichtersteuerung den entsprechenden Stromrichter abgeschaltet hat, wobei das Fehlersignal anzeigt, dass der entsprechende Stromrichter die durch die Systemsteuerung angeforderte Laststrommenge nicht unterstützen kann.
Weiter zusätzlich kann das Verfahren ferner ein Außerdienstnehmen des entsprechenden ausgefallenen Stromrichters von den mehreren parallel verbundenen Stromrichtern und Neuberechnen der Laststrommenge, die durch alle verbleibenden Stromrichter der mehreren parallel verbundenen Stromrichter unterstützt werden soll, so dass der Laststrom auf alle verbleibenden Stromrichter gleichmäßig verteilt wird, durch die Systemsteuerung aufweisen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann jeder entsprechende Stromrichter ein primäres Subsystem, das eingerichtet ist, um eine Eingangswechselspannung (AC-Eingangsspannung) in eine Gleichspannung (DC-Spannung) umzuwandeln, und ein sekundäres Subsystem enthalten, das mit einem Ausgang des primären Subsystems verbunden ist, wobei das sekundäre Subsystem eingerichtet ist, um die von dem primären Subsystem her empfangene DC-Spannung in eine durch die Last angeforderte DC-Spannung umzuwandeln, wobei das Verfahren ferner ein Übermitteln, durch die Stromrichtersteuerung, einer gewünschten DC-Ausgangsspannung und eines gewünschten Laststroms, die das primäre System erzeugen soll, auf der Basis der von der Systemsteuerung empfangenen Laststromanweisung, Überwachen der DC-Ausgangsspannung und des Laststroms, die durch das primäre Subsystem erzeugt werden, Abschalten des Stromrichters, wenn die DC-Ausgangsspannung und/oder der Laststrom, die durch das primäre Subsystem erzeugt werden, unterhalb einer Schwelle für die primäre Subsystemausgabe für eine vorbestimmte Zeitdauer liegt/liegen, und Übermitteln eines Stromrichterausfallsignals an die Systemsteuerung als Reaktion auf eine Statusüberprüfung, die in vorbestimmten Zeitintervallen durchgeführt wird, wenn die entsprechende Stromrichtersteuerung den Stromrichter abgeschaltet hat, aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann jeder entsprechende Stromrichter ein primäres Subsystem, das eingerichtet ist, um eine Eingangswechselspannung (AC-Eingangsspannung) in eine Gleichspannung (DC-Spannung) umzuwandeln, und ein sekundäres Subsystem enthalten, das mit einem Ausgang des primären Subsystems verbunden ist, wobei das sekundäre Subsystem eingerichtet ist, um die von dem primären Subsystem her empfangene DC-Spannung in eine von der Last angeforderte DC-Spannung umzuwandeln, wobei das Verfahren ferner ein Übermitteln, durch die Stromrichtersteuerung, einer gewünschten DC-Ausgangsspannung und eines gewünschten Laststroms, die das sekundäre Subsystem erzeugen soll, auf der Basis der von der Systemsteuerung empfangenen Laststromanweisung, Überwachen der DC-Ausgangsspannung und des Laststroms, die durch das sekundäre Subsystem erzeugt werden, Abschalten des Stromrichters, wenn die DC-Ausgangsspannung und/oder der Laststrom, die durch das sekundäre Subsystem erzeugt werden, unterhalb einer Schwelle für eine primäre Subsystemausgabe für eine vorbestimmte Zeitdauer liegt/liegen, und Übermitteln eines Stromrichterausfallsignals an die Systemsteuerung als Reaktion auf eine Statusüberprüfung, die in vorbestimmten Zeitintervallen durchgeführt wird, wenn die entsprechende Stromrichtersteuerung den Stromrichter abgeschaltet hat, aufweist.
In einer noch weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann jeder entsprechende Stromrichter ein primäres Subsystem, das eingerichtet ist, um eine Eingangswechselspannung (AC-Eingangsspannung) in eine Gleichspannung (DC-Spannung) umzuwandeln, und ein sekundäres Subsystem enthalten, das mit einem Ausgang des primären Subsystems verbunden ist, wobei das sekundäre Subsystem eingerichtet ist, um die von dem primären Subsystem her empfangene DC-Spannung in eine von der Last angeforderte DC-Spannung umzuwandeln, wobei das Verfahren ferner ein Bestimmen, durch die Stromrichtersteuerung, einer erwarteten DC-Ausgangsspannung des primären Subsystems auf der Basis der von der Systemsteuerung empfangenen Laststromanweisung, Überwachen der DC-Ausgangsspannung des primären Subsystems, wie sie an dem sekundären Subsystem empfangen wird, und Abschalten des Stromrichters, wenn die überwachte DC-Ausgangsspannung des primären Subsystems unterhalb der erwarteten DC-Ausgangsspannung für eine vorbestimmte Zeitdauer liegt, aufweist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform eines DC-Energieversorgungssystems mit parallel geschalteten Stromrichtern.
2 zeigt ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform eines zweistufigen Stromrichters, der in dem in 1 veranschaulichten DC-Energieversorgungssystem verwendet wird.
3 zeigt ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform des in 2 veranschaulichten primären Subsystems.
4 zeigt ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform des in 2 veranschaulichten sekundären Subsystems.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 zeigt ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform eines parallelen DC-Stromrichtersystems 100. In der beispielhaften Ausführungsform empfängt das System 100 Energie von einer Energiequelle 102, z.B. von dem kommerziellen Stromnetz. Ein AC-Verteilungssystem 104 verteilt die Energie auf mehrere parallel gekoppelte Stromrichter 106. Die Stromrichter 106 sind dazu eingerichtet, die Energie in eine andere Art oder auf ein anderes Niveau umzusetzen. Ein DC-Verteilungssystem 108 nimmt die Ausgangsleistung der Stromrichter 106 ab und liefert diese zu einer Last 110.
In der beispielhaften Ausführungsform ist eine Systemsteuerung 112 mit den Stromrichtern 106 und der Last 110 kommunikationsmäßig verbunden. Die Systemsteuerung 112 ist dazu eingerichtet, eine Laststromanforderung der Last 110 zu überwachen. Auf der Basis der Laststromanforderung bestimmt die Systemsteuerung 112 eine Menge des Laststroms, die durch jeden Stromrichter 106 unterstützt werden soll, so dass der Laststrom gleichmäßig auf alle Stromrichter 106 aufgeteilt wird. Die Systemsteuerung 112 sendet danach eine Laststromanweisung an jeden entsprechenden Stromrichter 106. Die Laststromanweisung repräsentiert die Laststrommenge für jeden Stromrichter 106.
In der beispielhaften Ausführungsform sind die Stromrichter 106 AC-DC-Gleichrichter, die eingerichtet sind, um AC-Leistung von dem AC-Verteilungssystem 104 in DC-Leistung umzuwandeln. Obwohl sie hierin als Gleichrichter beschrieben sind, können die Stromrichter 106 eine beliebige Art von Stromrichtern, die dem parallelen DC-Stromrichtersystem 100 ermöglichen, in der hierin beschriebenen Weise zu funktionieren, einschließlich eines Wechselrichters sein, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Jeder Stromrichter 106 enthält eine Stromrichtersteuerung 114, die eingerichtet ist, um einen Betrieb des Stromrichters 106 zu überwachen und zu steuern. Z.B. empfängt die Stromrichtersteuerung 114 eine Laststromanweisung von der Systemsteuerung 114, und sie betreibt den Stromrichter 106, um diesen Laststrom auszugeben. Die Stromrichtersteuerung 114 überwacht den Stromrichter 106, um sicherzustellen, dass dieser den Laststrom ausgibt. Wenn die Stromrichtersteuerung erkennt, dass der Stromrichter 106 den erforderlichen Laststrom nicht ausgibt oder eine dem erforderlichen Laststrom zugeordnete Schwelle nicht erfüllt, und der Stromrichter 106 einen Fehler oder Ausfall nicht erkannt hat, überwacht die Stromrichtersteuerung 114 den Ausgangsstrom für eine vorbestimmte Zeitdauer. Wenn der Stromrichter 106 den erforderlichen Laststrom für die vorbestimmte Zeitdauer nicht erfüllt, schaltet die Stromrichtersteuerung 114 den Stromrichter 106 ab.
Die Systemsteuerung 112 ist eingerichtet, um mit jeder Stromrichtersteuerung 114 in vorbestimmten Zeitintervallen zu kommunizieren, um eine Statusüberprüfung an den Stromrichtern 106 durchzuführen. Wenn ein ausgefallener Stromrichter 106 mitteilt, dass er abgeschaltet hat, nimmt die Systemsteuerung 112 diesen Stromrichter 106 außer Dienst, also aus der Lastverteilung heraus, so dass sie sich nicht auf diesen Stromrichter 106 stützt, um einen Teil des Laststroms bereitzustellen. Die Systemsteuerung 112 berechnet dann die Laststromanweisung bezüglich der verbleibenden betriebsfähigen Stromrichter 106 neu.
2 zeigt ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform eines zweistufigen Stromrichters 200, der in dem in 2 veranschaulichten DC-Energieversorgungssystem 100 verwendet wird. In der beispielhaften Ausführungsform enthält der zweistufige Stromrichter 200 ein primäres Subsystem 202 und ein sekundäres Subsystem 204. Das primäre Subsystem 202 ist eingerichtet, um eine AC-Eingangsspannung und einen AC-Eingangsstrom aufzunehmen und diese in eine DC-Spannung umzuwandeln. Das primäre Subsystem 202 kann ein Verstärkungsschaltkreis (Boost-Schaltkreis) oder ein PFC-Schaltkreis (Leistungsfaktorkorrekturschaltkreis) oder eine beliebige sonstige Schaltung sein, die dem primären Subsystem 202 ermöglicht, in der hierin beschriebenen Weise zu funktionieren. Das primäre Subsystem 202 gibt die DC-Spannung an das sekundäre Subsystem 204 aus. Das sekundäre Subsystem 204 transformiert die DC-Spannung auf eine DC-Spannung, die durch die (in 1 veranschaulichte) Last 110 angefordert wird, herunter. Das sekundäre Subsystem 204 kann eine Abwärtswandlerschaltung, eine Abwärts-/Aufwärtswandlerschaltung, ein LLC-Wandler, ein DC-DC-Wandler oder eine beliebige sonstige Schaltung sein, die dem sekundären Subsystem 204 ermöglicht, in der hierin beschriebenen Weise zu funktionieren.
3 zeigt ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform des (in 2 veranschaulichten) primären Subsystems 202. Die Stromrichtersteuerung 114 empfängt die Laststromanforderung von der (in 3 nicht veranschaulichten) Systemsteuerung und Übermittelt eine gewünschte Ausgangsspannung und einen gewünschten Laststrom an das primäre Subsystem 202. Demgemäß weiß das primäre Subsystem 202, wieviel Laststrom es zu diesem Zeitpunkt führen sollte, und es kennt die Ausgangsspannung, die durch das sekundäre Subsystem 204 benötigt wird. Ein Einzelfehler innerhalb des primären Subsystems 202 kann einen ähnlichen Fehlermodus wie bei der Ausführungsform nach 1 zur Folge haben, bei dem unter nahezu normalen Bedingungen der Ausgangslaststrom die Schwelle erfüllt, wobei jedoch bei einer Steigerung der Last 110 das primäre Subsystem 202 nicht in der Lage sein wird, mit dem Laststrom oder der Ausgangsspannung Schritt zu halten. In diesem Fall erklärt der Stromrichter 106 einen Fehler, und er schaltet sich selbst ab. Wenn die Systemsteuerung 112 die Statusüberprüfung an jedem Stromrichter 106 in vorbestimmten Zeitintervallen durchführt, teilt der ausgefallene Stromrichter 106 mit, dass er abgeschaltet hat. Die Systemsteuerung 112 nimmt dann den Stromrichter 106 außer Dienst, also aus der Lastverteilung heraus, so dass sie sich nicht auf diesen Stromrichter 106 stützt, um einen Teil des Laststroms bereitzustellen. Die Systemsteuerung 112 berechnet anschließend die Laststromanweisung bezüglich der verbleibenden funktionsfähigen Stromrichter 106 neu. Ein Fehler in dem primären Subsystem 202 kann eine Spitzenladung zur Folge haben und möglicherweise eine Sicherung auslösen, und die Systemsteuerung 112 ist dazu vorgesehen, ein derartiges Ereignis zu verhindern.
4 zeigt ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform des (in 2 veranschaulichten) sekundären Subsystems 204. Wie vorstehend beschrieben, empfängt die Stromrichtersteuerung 114 die Laststromanforderung von der Systemsteuerung 112, und sie teilt die gewünschte Ausgangsspannung und den gewünschten Laststrom dem sekundären Subsystem 204 mit. Demgemäß weiß das sekundäre Subsystem 204, wieviel Laststrom es zu diesem Zeitpunkt führen sollte, und es kennt auch die von der Last 100 benötigte Ausgangsspannung.
Falls die Stromrichtersteuerung 114 erkennt, dass das sekundäre Subsystem 104 den erforderlichen Laststrom nicht ausgibt oder eine dem erforderlichen Laststrom zugeordnete Schwelle nicht erfüllt, und das sekundäre Subsystem 204 einen Fehler oder Ausfall nicht erkannt hat, überwacht die Stromrichtersteuerung 114 den Ausgangsstrom für eine vorbestimmte Zeitdauer. Falls das sekundäre Subsystem 204 den erforderlichen Laststrom für die vorbestimmte Zeitdauer nicht erfüllt, schaltet die Stromrichtersteuerung 114 den zweistufigen Stromrichter 200 ab.
In vorbestimmten Zeitintervallen führt die Systemsteuerung 112 eine Statusüberprüfung an jedem Stromrichter 106 durch. Wenn ein ausgefallener Stromrichter 106 mitteilt, dass er abgeschaltet hat, nimmt die Systemsteuerung 112 diesen Stromrichter 106 außer Dienst, also aus der Lastverteilung heraus, so dass sie sich nicht auf diesen Stromrichter 106 für die Bereitstellung eines Teils des Laststroms stützt. Die Systemsteuerung 112 berechnet anschließend die Laststromanweisung bezüglich der verbleibenden betriebsfähigen Stromrichter 106 neu.
Zusätzlich oder alternativ kann das sekundäre Subsystem 204 als eine Steuereinrichtung für das primäre Subsystem 202 dienen. In einer derartigen Ausführungsform überwacht die Stromrichtersteuerung 114 einen Status des primären Subsystems 202 auf der Basis einer überwachten Eingangsspannung und Ausgabeanforderung an dem sekundären Subsystem 204. Z.B. kennt die Stromrichtersteuerung 114 den angeforderten Ausgangsstrom an dem sekundären Subsystem 204, und sie weist eine erwartete Ausgangsspannung, die von dem primären Subsystem 202 empfangen werden soll, auf der Basis des angeforderten Ausgangsstroms auf. Wenn die erwartete Eingangsspannung nicht von dem primären Subsystem 202 für eine vorbestimmte Zeitdauer empfangen wird, stellt die Stromrichtersteuerung 114 fest, dass das primäre Subsystem 202 einen Fehler oder Ausfall hat, und sie schaltet den Stromrichter 106 ab.
Wenn der ausgefallene Stromrichter 106 mitteilt, dass er abgeschaltet hat, nimmt die Systemsteuerung 112 diesen Stromrichter 106 außer Dienst, also aus der Lastverteilung heraus, so dass sie sich nicht auf diesen Stromrichter 106 für die Bereitstellung eines Teils des Laststroms stützt. Die Systemsteuerung 112 berechnet anschließend die Laststromanforderung bezüglich der verbleibenden betriebsfähigen Stromrichter 106 neu.
Ein beispielhafter technischer Effekt der hierin beschriebenen Verfahren und Systeme umfasst wenigstens eines von: (a) Vergleichen, durch eine Stromrichtersteuerung für einen entsprechenden Stromrichter, eines Ausgangsstroms des entsprechenden Stromrichters mit einer vorbestimmten Ausgangsstromschwelle; (b) Überwachen des Ausgangsstroms für eine vorbestimmte Zeitdauer, wenn der Ausgangsstrom unterhalb der vorbestimmten Ausgangsstromschwelle liegt; (c) und Abschalten des entsprechenden Stromrichters, wenn der Ausgangsstrom für die vorbestimmte Zeitdauer unterhalb der vorbestimmten Ausgangsstromschwelle liegt.
Beispielhafte Ausführungsformen von Systemen und Verfahren zur Überwachung eines Stromrichters eines Energieversorgungssystems sind vorstehend in Einzelheiten beschrieben. Die Systeme und Verfahren sind nicht auf die hierin beschriebenen speziellen Ausführungsformen beschränkt, so dass vielmehr Komponenten der Systeme und/oder Operationen der Verfahren unabhängig und gesondert von anderen Komponenten und/oder Operationen, wie sie hierin beschrieben sind, verwendet werden können. Ferner können die beschriebenen Komponenten und/oder Operationen auch in anderen Systemen, Verfahren und/oder Vorrichtungen definiert oder in Kombination mit diesen verwendet werden, und sie sind nicht darauf beschränkt, nur mit den hierin beschriebenen Systemen ausgeführt zu werden.
Die Reihenfolge der Ausführung oder Durchführung der Operationen in den Ausführungsformen der Erfindung, wie sie hierin veranschaulicht und beschrieben sind, ist nicht wesentlich, sofern nicht was anderes angegeben ist. D.h., die Operationen können in jeder beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden, sofern dies nicht anderweitig angegeben werden, und Ausführungsformen der Erfindung können zusätzliche oder wenigere Operationen als diejenigen, die hierin offenbart sind, enthalten. Z.B. ist es vorgesehen, dass eine Ausführung oder Durchführung einer bestimmten Operation vor, gleichzeitig mit oder nach einer anderen Operation innerhalb des Umfangs von Aspekten der Erfindung liegt.
Obwohl spezielle Merkmale verschiedener Ausführungsformen der Erfindung in einigen Zeichnungen veranschaulicht sein können und in anderen nicht, dient dies lediglich der Vereinfachung. Gemäß den Prinzipen der Erfindung kann jedes Merkmal aus einer Zeichnung in Kombination mit jedem beliebigen Merkmal irgendeiner anderen Zeichnung in Bezug genommen und/oder beansprucht werden.
Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und auch um jeden Fachmann auf dem Gebiet zu befähigen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, wozu die Schaffung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und die Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren gehören. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die Fachleuten auf dem Gebiet einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Umfang der Ansprüche enthalten sein, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche enthalten.
Es sind hierin Systeme und Verfahren zur Überwachung eines Stromrichters eines Energieversorgungssystems geschaffen. Das System 100 enthält mehrere parallel verbundene Stromrichter 106, die einen Stromrichtereingang und einen Stromrichterausgangs aufweisen, wobei der Stromrichterausgang eingerichtet ist, um mit einer Last 110 verbunden zu werden, wobei jeder Stromrichter der mehreren parallel verbundenen Stromrichter eine Stromrichtersteuerung 114 aufweist. Die Stromrichtersteuerung ist eingerichtet, um einen Ausgangsstrom eines entsprechenden Stromrichters mit einer vorbestimmten Ausgangsstromschwelle zu vergleichen, den Ausgangsstrom für eine vorbestimmte Zeitdauer zu überwachen, wenn der Ausgangsstrom unterhalb der vorbestimmten Ausgangsstromschwelle liegt, und den entsprechenden Stromrichter abzuschalten, wenn der Ausgangsstrom für die vorbestimmte Zeitdauer unterhalb der vorbestimmten Ausgangsstromschwelle liegt.
Bezugszeichenliste

100: DC-Stromrichtersystem
102: Energiequelle
104: AC-Verteilungssystem
106: Stromrichter
108: DC-Verteilungssystem
110: Last
112: Systemsteuerung
114: Stromrichtersteuerung
200: zweistufiger Stromrichter
202: primäres Subsystem
204: sekundäres Subsystem

Claims

System, das aufweist: mehrere parallel verbundene Stromrichter (106), die einen Stromrichtereingang und einen Stromrichterausgang aufweisen, wobei der Stromrichterausgang eingerichtet ist, um mit einer Last (110) verbunden zu werden, wobei jeder Stromrichter der mehreren parallel verbundenen Stromrichter eine Stromrichtersteuerung (114) aufweist, die eingerichtet ist, um: einen Ausgangsstrom eines entsprechenden Stromrichters mit einer vorbestimmten Ausgangsstromschwelle zu vergleichen; den Ausgangsstrom für eine vorbestimmte Zeitdauer zu überwachen, wenn der Ausgangsstrom unterhalb der vorbestimmten Ausgangsstromschwelle liegt; und den entsprechenden Stromrichter abzuschalten, wenn der Ausgangsstrom für die vorbestimmte Zeitdauer unterhalb der vorbestimmten Ausgangsstromschwelle liegt.
System nach Anspruch 1, das ferner eine Systemsteuerung (112) aufweist, die mit jeder Stromrichtersteuerung (114) kommunikationsmäßig verbunden ist, wobei die Systemsteuerung eingerichtet ist, um: eine Laststromanforderung der Last (110) zu überwachen; eine Laststrommenge, die durch jeden Stromrichter (106) der mehreren parallel verbundenen Stromrichter unterstützt werden soll, derart zu bestimmen, dass der Laststrom auf alle Stromrichter gleichmäßig verteilt wird; und eine Laststromanweisung an jede Stromrichtersteuerung zu senden, wobei die Laststromanweisung die Laststrommenge, die jeder Stromrichter unterstützen soll, repräsentiert.
System nach Anspruch 2, wobei die Systemsteuerung (112) ferner eingerichtet ist, um mit jeder Stromrichtersteuerung (114) in vorbestimmten Zeitintervallen zu kommunizieren, um eine Statusüberprüfung an den mehreren parallel verbundenen Stromrichtern (106) durchzuführen.
System nach Anspruch 3, wobei die Stromrichtersteuerung (114) eingerichtet ist, um ein Stromrichterausfallsignal an die Systemsteuerung (112) als Reaktion auf die Statusüberprüfung zu senden, wenn die Stromrichtersteuerung den entsprechenden Stromrichter (106) abgeschaltet hat, wobei das Fehlersignal anzeigt, dass der entsprechende Stromrichter die durch die Systemsteuerung angeforderte Laststrommenge nicht unterstützen kann.
System nach Anspruch 4, wobei die Systemsteuerung (112) ferner eingerichtet ist, um: den entsprechenden ausgefallenen Stromrichter (106) von den mehreren parallel verbundenen Stromrichtern außer Dienst zu nehmen; und die Laststrommenge, die durch jeden verbleibenden Stromrichter der mehreren parallel verbundenen Stromrichter unterstützt werden soll, derart neu zu berechnen, dass der Laststrom gleichmäßig auf alle verbleibenden Stromrichter aufgeteilt wird.
Stromrichter nach Anspruch 2, wobei jeder Stromrichter (106) der mehreren parallel verbundenen Stromrichter aufweist: ein primäres Subsystem (202), das eingerichtet ist, um eine Eingangswechsel(AC)-Spannung in eine Gleich(DC)-Spannung umzuwandeln; und ein sekundäres Subsystem (204), das mit einem Ausgang des primären Subsystems verbunden ist, wobei das sekundäre Subsystem eingerichtet ist, um die von dem primären Subsystem her empfangene DC-Spannung in eine von der Last (110) angeforderte DC-Spannung umzuwandeln.
System nach Anspruch 6, wobei die Stromrichtersteuerung (114) ferner eingerichtet ist, um eine gewünschte DC-Ausgangsspannung und einen gewünschten Strom für die Last (110), die das primäre Subsystem (202) erzeugen soll, auf der Basis der von der Systemsteuerung (112) empfangenen Laststromanweisung mitzuteilen.
System nach Anspruch 7, wobei die Stromrichtersteuerung (114) ferner eingerichtet ist, um: die DC-Ausgangsspannung und den Laststrom, die durch das primäre Subsystem (202) erzeugt werden, zu überwachen; den Stromrichter (106) abzuschalten, wenn die DC-Ausgangsspannung und/oder der Laststrom, die durch das primäre System erzeugt werden, für eine vorbestimmte Zeitdauer unterhalb einer Schwelle für die Ausgabe des primären Subsystems liegt; ein Stromrichterausfallsignal an die Systemsteuerung (112) als Reaktion auf eine Statusüberprüfung, die in vorbestimmten Zeitintervallen durchgeführt wird, zu übermitteln, wenn die Stromrichtersteuerung den Stromrichter abgeschaltet hat,
System nach einem beliebigen der Ansprüche 6–8, wobei die Stromrichtersteuerung (114) ferner eingerichtet ist, um: eine gewünschte DC-Ausgangsspannung und einen gewünschten Strom für die Last (110), die das sekundäre Subsystem (204) erzeugen soll, auf der Basis der von der Systemsteuerung (112) empfangenen Laststromanweisung zu übermitteln; die DC-Ausgangsspannung und den Laststrom, die durch das sekundäre Subsystem erzeugt werden, zu überwachen; den Stromrichter (106) abzuschalten, wenn die DC-Ausgangsspannung und/oder der Laststrom, die durch das sekundäre Subsystem erzeugt werden, für eine vorbestimmte Zeitdauer unterhalb einer Schwelle für die Ausgabe des sekundären Subsystems liegt; und ein Stromrichterausfallsignal an die Systemsteuerung als Reaktion auf eine Statusüberprüfung, die in vorbestimmten Zeitintervallen durchgeführt wird, zu übermitteln, wenn die Stromrichtersteuerung den Stromrichter abgeschaltet hat.
System nach einem beliebigen der Ansprüche 6–9, wobei die Stromrichtersteuerung (114) ferner eingerichtet ist, um: eine erwartete DC-Ausgangsspannung des primären Subsystems (202) auf der Basis der von der Systemsteuerung (112) empfangenen Laststromanweisung zu bestimmen; die an dem sekundären Subsystem (204) empfangene DC-Ausgangsspannung des primären Subsystems zu überwachen; und den Stromrichter (106) abzuschalten, wenn die überwachte DC-Ausgangsspannung des primären Subsystems für eine vorbestimmte Zeitdauer unterhalb der erwarteten DC-Ausgangsspannung liegt.