DE1134153B

DE1134153B - DC power supply system with power rectifiers and reserve battery

Info

Publication number: DE1134153B
Application number: DEST13450A
Authority: DE
Inventors: Walter Helmut Janker
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1958-02-15
Filing date: 1958-02-15
Publication date: 1962-08-02

Description

Gleichstromversorgungsanlage mit Netzgleichrichtergeräten und Reservebatterie Es sind Stromversorgungsanlagen für Gleichstromverbraucher bekannt, die aus einem netzgespeisten Gleichrichtergerät und einer Reservebatterie bestehen, die bei Netzausfall die Versorgung des Verbrauchers übernimmt. Die Reservebatterie wird durch einen Ladegleichrichter nach ihrem Einsatz wieder aufgeladen und danach im geladenen Zustand gehalten. Sie wird auch dazu herangezogen, Belastungsspitzen zu decken. Dadurch kann zwar das geregelte Gleichrichtergerät kleiner ausgelegt werden; es geschieht aber oft, daß die Reservebatterie nicht oder wenigstens nicht voll aufgeladen ist, wenn die Netzversorgung gerade nach einer Periode hoher oder langer Belastungsspitzen ausfällt.DC power supply system with power rectifiers and reserve battery There are known power supply systems for direct current consumers, which consist of a Mains-fed rectifier device and a reserve battery exist in the event of a power failure takes over the supply of the consumer. The reserve battery is powered by a Charging rectifiers are recharged after use and then in a charged state held. It is also used to cover peak loads. Through this the regulated rectifier device can be designed to be smaller; it happens but often that the reserve battery is not or at least not fully charged, if the mains supply is just after a period of high or long peak loads fails.

Die Erfindung löst nun die Aufgabe, auftretende Spitzenbelastungen zu decken, ohne daß der Ladezustand der Batterie verändert wird.The invention now solves the problem of peak loads occurring to cover without changing the state of charge of the battery.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Stromversorgungsanlage für Gleichstromverbraucher mit einem auf konstante Ausgangsspannung geregelten Hauptgleichrichter, einer Reservebatterie und einem Ladegleichrichter für die Aufladung und Ladeerhaltung der Reservebatterie.The invention therefore relates to a power supply system for DC consumers with a main rectifier regulated to a constant output voltage, a reserve battery and a charging rectifier for charging and maintaining the charge the reserve battery.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei überlast der Ladegleichrichter über Sperrzellen parallel zum Hauptgleichrichter an den Verbraucher gelegt wird, während die Batterie direkt am Ladegleichrichter liegt.The invention is characterized in that, in the event of an overload, the charging rectifier is connected to the consumer via blocking cells parallel to the main rectifier, while the battery is directly connected to the charging rectifier.

Bisher diente der Ladegleichrichter lediglich dazu, die Batterie nach einem Netzausfall möglichst schnell wieder aufzuladen und nach dem Aufladen der Selbstentladung entgegenzuwirken. Der Ladegleichrichter muß also für einen hohen Ladestrom ausgelegt sein. Seine Kapazität wird nur nach einem Netzausfall voll ausgenutzt, wenn die Batterie stark entladen wurde. Da Netzausfälle selten auftreten, wird die Leistungsfähigkeit des Ladegleichrichters nur wenig beansprucht. Dient er aber gemäß der Erfindung auch dazu, den erhöhten Bedarf bei Belastungsspitzen zu decken, so kann er wesentlich wirtschaftlicher ausgenutzt werden.So far, the charging rectifier only served to recharge the battery recharge as quickly as possible in the event of a power failure and after recharging the Counteract self-discharge. The charging rectifier must therefore be used for a high Be designed charging current. Its capacity is only fully used after a power failure, when the battery has been severely discharged. Since power failures rarely occur, the The capacity of the charging rectifier is only slightly stressed. But if he serves accordingly of the invention also to meet the increased demand in the event of load peaks, see above it can be used much more economically.

Es ist auch eine Schaltungsanordnung mit auf konstante Ausgangsspannung geregeltem Hauptgleichrichter, einer Reservebatterie und einem Ladegleichrichter bekannt, bei der ebenfalls der Ladegleichrichter bei überlastbetrieb zur Speisung des Verbrauchers herangezogen wird. Es wird jedoch gleichzeitig die Spannungsregelung des Hauptgleichrichters aufgehoben und außerdem die Batterie an den Verbraucher geschaltet. Hierbei wird die Batterie ebenfalls entladen, so daß bei Netzausfall nach Belastungsspitzen nur ein Teil der Batteriekapazität zur Verfügung steht. Außerdem liefert die bekannte Anordnung bei Überlast keine konstante Ausgangsspannung.It is also a circuit arrangement with a constant output voltage regulated main rectifier, a reserve battery and a charging rectifier known, in which the charging rectifier is also used to supply power during overload operation of the consumer is used. However, it is also the voltage regulation of the main rectifier and also the battery to the consumer switched. This also discharges the battery, so that in the event of a power failure only part of the battery capacity is available after peak loads. aside from that the known arrangement does not provide a constant output voltage in the event of an overload.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Hauptgleichrichter nicht für die Belastungsspitzen ausgelegt zu werden braucht und daher mit besserem Wirkungsgrad arbeitet. Außerdem muß die Batterie nicht zur Deckung der Spitzenbelastung herangezogen werden und steht immer im voll geladenen Zustand zur Verfügung.Another advantage of the invention is that the main rectifier does not need to be designed for the load peaks and therefore with better Efficiency works. In addition, the battery does not have to cover the peak load can be used and is always available when fully charged.

Im allgemeinen bestehen Glerichstromversorgungsanlagen, auf die die Erfindung anzuwenden ist, aus einem spannungsgeregelten Hauptgleichrichtergerät und einem Ladegleichrichter, der die Ladung und Ladungserhaltung der Reservebatterie nach einer bestimmten Kennlinie durchführt. Bei solchen Anlagen wird z. B. gemäß der Erfindung der Ladegleichrichter mit bekannten Mitteln parallel zum Hauptgleichrichter geschaltet, wenn die Spannung am Verbraucher unter einen bestimmten Wert sinkt. Der Ladegleichrichter liefert dann einen bestimmten Strom, der bis zu 100 % des Stromes des Hauptgleichrichters betragen kann, ohne dessen Spannungsregelung zu beeinträchtigen.In general, there are equal power supply systems to which the Invention is to apply from a voltage-regulated main rectifier device and a charging rectifier that charges and sustains the charge of the reserve battery according to a certain characteristic. In such systems z. B. according to the invention of the charging rectifier with known means in parallel with the main rectifier switched when the voltage at the consumer drops below a certain value. The charging rectifier then delivers a certain current that is up to 100% of the Current of the main rectifier can be without its voltage regulation affect.

In den Figuren ist ein Beispiel für die Ausführung des Erfindungsgedankens dargestellt. Bei der Schaltungsanordnung nach den Fig. 1 bis 3 wird ein Hauptgleichrichter 1 verwendet, der an den Verbraucher B angeschlossen ist. Der Ladegleichrichter 3 dient zur Aufladung und Ladeerhaltung der Batterie 5 und wird gemäß der Erfindung bei überlastbetrieb zur Stromlieferung herangezogen. Die Batterie 5 ist über die Sperrzellen 6a und 6b, die durch die Kontakte A und B kurzgeschlossen werden können, an den Verbraucher 2 angeschlossen.An example of the implementation of the inventive concept is shown in the figures. In the circuit arrangement according to FIGS. 1 to 3, a main rectifier 1 which is connected to the consumer B is used. The charging rectifier 3 is used to charge and maintain the charge of the battery 5 and is used according to the invention for power supply in overload operation. The battery 5 is connected to the consumer 2 via the blocking cells 6a and 6b, which can be short-circuited by the contacts A and B.

In Fig. 1 ist der Zustand bei Normalbetrieb dargestellt. Zur Erläuterung der Spannungsverhältnisse an den einzelnen Punkten ist angenommen, daß die Batterie 5 aus 30 Zellen besteht. Der Hauptgleichrichter 1 gibt eine Spannung von 62 V ab, während der Ladegleichrichter 3 eine Spannung von 4 V und eine Spannung von 72 V liefern kann.In Fig. 1, the state is shown during normal operation. In order to explain the voltage ratios at the individual points is assumed to be the battery 5 consists of 30 cells. The main rectifier 1 outputs a voltage of 62 V, while the charging rectifier 3 has a voltage of 4V and a voltage of 72V can deliver.

Bei Normalbetrieb nach Fig. 1 sind die Kontakte 4 a und B geschlossen und die Kontakte 4 b und A geöffnet. Die Sperrzelle 6 b ist somit kurzgeschlossen und Sperrzelle 6a wirksam. Der Hauptgleichrichter 1 speist den Verbraucher 2 mit einer Spannung von 62 V. An der Batterie liegt die Spannung des Hauptgleichrichters 1 und in Reihe damit die Spannung von 4 V des Ladegleichrichters 3, so daß die Batterie eine Ladeerhaltungsspannung von 66 V erhält. Die Differenzspannung zwischen der Batteriespannung und der Verbraucherspannung (0,2 V pro Zelle bei Bleisammlern) wird durch die Sperrzelle 6a von dem Verbraucher ferngehalten.In normal operation according to FIG. 1, the contacts 4 a and B are closed and the contacts 4 b and A are open. The blocking cell 6 b is thus short-circuited and blocking cell 6 a is effective. The main rectifier 1 feeds the load 2 with a voltage of 62 V. The voltage of the main rectifier 1 is connected to the battery and the voltage of 4 V of the charging rectifier 3 is connected in series with it, so that the battery receives a float charge voltage of 66 V. The differential voltage between the battery voltage and the consumer voltage (0.2 V per cell in the case of lead collectors) is kept away from the consumer by the blocking cell 6a.

Bei überlastbetrieb wird der Kontakt 4a geöffnet und der Kontakt 4 b geschlossen. Die entsprechende Schaltung ist in Fig. 2 dargestellt. Durch Schließen des Kontaktes 4 b wird der Teil des Ladegleichrichters eingeschaltet, der nach Netzausfall zum Aufladen der Batterie bestimmt ist. Dieser Teil liefert bei Bleizellen eine Spannung von 2,4 V pro Zelle, das sind im obigen Falle bei 30 Zellen 72 V. Auch in diesem Falle ist die Sperrzelle 6a in den Stromkreis eingeschaltet. Der Ladegleichrichter 3 liefert nun parallel zum Hauptgleichrichter 1 einen Strom an den Verbraucher. An der Sperrzelle 6a entsteht ein Spannungsabfall, so daß gleichzeitig die Ladeerhaltungsspannung von etwa 2,2 V pro Zelle an der Batterie liegt und diese stets in voll geladenem Zustand bleibt. Wenn nach überlastbetrieb ein Netzausfall eintritt, so steht die volle Kapazität der Batterie zur Verfügung. Es werden dann, wie in Fig. 3 dargestellt, die Kontakte A und B geschlossen und damit die Sperrzellen 6 a und 6 b kurzgeschlossen.In the event of overload operation, contact 4a is opened and contact 4b is closed. The corresponding circuit is shown in FIG. By closing the contact 4 b, the part of the charging rectifier is switched on, which is intended to charge the battery after a power failure. In the case of lead cells, this part supplies a voltage of 2.4 V per cell, which is 72 V in the above case for 30 cells. In this case too, the blocking cell 6a is connected to the circuit. The charging rectifier 3 now supplies a current to the consumer in parallel with the main rectifier 1. A voltage drop occurs at the blocking cell 6a, so that at the same time the charge maintenance voltage of approximately 2.2 V per cell is applied to the battery and the battery always remains fully charged. If a power failure occurs after overload operation, the full capacity of the battery is available. There are then, as shown in Fig. 3, the contacts A and B closed and thus the blocking cells 6 a and 6 b short-circuited.

Wenn bei noch größerer überlastung der Anlage die Kapazität des Haupt- und Ladegleichrichters nicht mehr ausreicht, kann gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung auch die Spannungssperrzelle 6a überbrückt und damit auch die Batterie zur Stromlieferung herangezogen werden.If, in the event of an even greater overload of the system, the capacity of the main and charging rectifier is no longer sufficient, according to a further training the invention also bridges the voltage blocking cell 6a and thus also the battery can be used to deliver electricity.

Claims

PATENT CLAIM: Power supply system for direct current consumers with a main rectifier regulated to constant output voltage, a reserve battery and a charging rectifier for charging and maintaining the reserve battery, characterized in that, in the event of an overload, the charging rectifier has blocking cells parallel to the main rectifier is placed on the consumer while the battery is directly on the charging rectifier. References contemplated: United States Patent Specification No. 2,334,528.