DE1904229C3 - Method for the uninterrupted switchover of a consumer from a semiconductor power supply unit to a replacement unit of the same type - Google Patents

Method for the uninterrupted switchover of a consumer from a semiconductor power supply unit to a replacement unit of the same type

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DE1904229C3
DE1904229C3 DE1904229A DE1904229A DE1904229C3 DE 1904229 C3 DE1904229 C3 DE 1904229C3 DE 1904229 A DE1904229 A DE 1904229A DE 1904229 A DE1904229 A DE 1904229A DE 1904229 C3 DE1904229 C3 DE 1904229C3
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum unterbrechungsfreien Umschalten eines Verbrauchers von einem Halbleiterwechselstromversorgungsaggregat auf einThe invention relates to a method for uninterrupted switchover of a consumer from one Semiconductor alternator on one

■■■ gleichartiges Ersatzaggregat im Falle einer Störung, wobei diese im Gleichlauf gehalten sind und bei dem zwischen Verbraucher und jedem der beiden Aggregate eine Reihenschaltung eines Energiespeichers, eines elektronischen Schalters und eines Schaltschützes liegt, ■■■ similar replacement unit in the event of a fault, whereby these are kept synchronous and in which there is a series connection of an energy store, an electronic switch and a contactor between the consumer and each of the two units,

• ■ sowie mittels Überwaehungsorgane, die bei Störung der• ■ as well as by means of monitoring bodies, which in the event of a disruption to the

Stromversorgungsaggregate den Verbraucher an dasPower supply units to the consumer Bereitschaftsnetz oder das Ersatzaggregat umschaltenSwitch over the standby network or the replacement unit

und daraufhin vom gestörten Aggregat trenneaand then trennea from the faulty unit

Es sind Verfahren Und Anordnungen zur untefbfe-There are procedures and orders for the unchecked

<" chungsfreien Wechselstromversorgung von Verbrauchern bekannt, wobei und bei welchen mindestens eine Stromquelle und eine Ersatzstromquelle oder ein Bereitschaftsnetz beteiligt sind Diese können im wesentlichen in vier Gruppen eingeteilt werden.<"chung-free AC power supply known to consumers, with and with which at least one Power source and a backup power source or a standby network are involved essentially divided into four groups.

Es sei hier zuerst die Gruppe Notstrom-, insbesondere Wechselstromversorgungsanlagen mit einem Thyristorwechselrichter betrachtet (Prospekt »Exide Static Uninterruptible AC Power Systems« Form 6639RI-II-Let us first consider the group of emergency power systems, especially AC power supply systems with a thyristor inverter (brochure »Exide Static Uninterruptible AC Power Systems «Form 6639RI-II-

67-A, 1967, der Fa. Exide, Philadelphia, BI. 5 und 6), Bei diesen Anlagen kann der Wechselrichter für einen unterbrechungsfreien Dauerbetrieb auf den Verbraucher geschaltet werden (Contin'ious System). Hierbei bezieht der Wechselrichter die Energie aus einem Wechselstromnetz über einen Gleichrichter, während eine über denselben Gleichrichter oder einen gesonderten Ladegleichrichter geladene Batterie als Ersatzstromquelle für ein Ausfallen des Netzes bereitsteht.67-A, 1967, Exide, Philadelphia, BI. 5 and 6), at In these systems, the inverter can be switched to the consumer for uninterrupted continuous operation (continuous system). Here the inverter draws its energy from an alternating current network via a rectifier while a battery charged via the same rectifier or a separate charging rectifier is available as a backup power source in the event of a grid failure.

Jm Unterschied zu einer Anlage zur Durchführung des eingangs beschriebenen Verfahrens sind bei diesen bekannten Anlagen für untei brechungsfreien Dauerbetrieb keine Schalter, insbesondere keine elektronischen Schalter vorgesehen und es ist nicht Gleichlauf des Wechselrichters und des Netzes erforderlich. Jedoch dient zumindest für eine vorübergehende Ersatzstromversorgung die Batterie als Energiespeicher.In contrast to a system for carrying out the method described at the outset, these known systems for untei uninterrupted continuous operation no switches, in particular no electronic ones Switch provided and it is not necessary to synchronize the inverter and the grid. However The battery serves as an energy store, at least for a temporary backup power supply.

Des weiteren kann bei den bekannten Anlagen der Wechselrichter für Umschaltbetrieb mit Kurzunterbrechung mittels zweier Schaltschütze geschaltet Vtsrden (vgl. Prospekt »Exide ...«, Bl. 6, Forward Transfer with Electromechanical Transfer Switch). Auch diese Betriebsart unterscheidet sich von dem einleitend beschriebenen Umschaltverfahren, weil mit Kurzunterbrechung geschaltet wird.Furthermore, in the known systems, the inverter for switching operation with short interruption can be switched by means of two contactors (See prospectus "Exide ...", p. 6, Forward Transfer with Electromechanical Transfer Switch). This operating mode also differs from the switching process described in the introduction, because switching takes place with a short interruption.

Als nächste Gruppe seien Schaltungsanordnungen für im Parallelbetrieb arbeitende Wechselstromquellen betrachtet Bei einer »Uninterruptible AC Power Systems«, Bull. 212 12-67-AO. 1967, der Fa. Exide Philadelphia, BI. 24. arbeiten zwei in Bezug auf einen Verbraucher parallel angeordnete statische Wechselrichter im sogenannten Halblast-Parallelbetrieb. Fällt ein Wechselrichter aus, so übernimmt der zweite die volle Last. Bei dieser Anordnung werden für die unterbrechungsfreie Wechselstromversorgung ebenfalls keine Schalter verwendet, und es ist kein Energiespeicher den Wechselrichtern unmittelbar nachgeschaltet. Die Spannungshaltung am Verbraucher bei Lastübernahme durch einen Wechselrichter ist bei dieser Anordnung wegen der Redundanz an Wechselrichtern bei weitem nicht so problematisch wie beim Umschalten des Verbrauchers der eingangs beschriebenen Anordnung.The next group are circuit arrangements for alternating current sources operating in parallel considered at an "Uninterruptible AC Power Systems", Bull. 212 12-67-AO. 1967, from Exide Philadelphia, BI. 24. Two static inverters arranged in parallel with respect to a consumer work in so-called half-load parallel operation. Falls one inverter switches off, the second takes over the full load. With this arrangement, for the uninterruptible AC power supply also does not use a switch, and it is not a Energy storage device connected directly downstream of the inverters. The voltage maintenance at the consumer Load transfer by an inverter is by far not as problematic as with this arrangement because of the redundancy on the inverters Switching the consumer of the arrangement described above.

Die übrigen zwei Gruppen bekannter Verfahren und Anordnungen zur unterbrechungsfreien Stromversorgung von Verbrauchern sind solche, bei denen das Umschalten des Verbrauchers von einer Stromquelle für Normalstromversorgung auf eine Ersatzstromquelle mittels zweier elektronischer Schalter mit static switches, die zwischen der Stromquelle für Norma!- slromversorgung bzw. der Ersatzstromquelle einerseits und dem Verbraucher andererseits angeordnet sind, durchgeführt wird (s. Prospekt »Exide ...«, Bl.5, Forward Transfer sowie auch US-Patentschrift 32 01 592).The remaining two groups of known methods and arrangements for the uninterruptible power supply of consumers are those in which the Switching the consumer from a power source for normal power supply to a backup power source by means of two electronic switches with static switches, which are connected between the power source for Norma! power supply or the backup power source on the one hand and the consumer on the other hand, is carried out (see brochure "Exide ...", page 5, Forward Transfer and also US Patent 32 01 592).

Das Umschalten des Verbrauchers mittels zweier entsprechend angeordneter elektronischer Schalter auf ein Ersatzaggregat wird vorgenommen, bevor das gestörte Versorgungsaggregat vom Verbraucher getrennt wird, und zwar dadurch, daß gleichzeitig mit dem Zünden des elektronischen Schalters auf der Ersatzaggregatseite das öffnen des elektronischen Schalters auf der Seite des gestörten Aggregates durch Zwangslöschen eingeleitet wird. Dadurch, daO das Durchschalten von Thyristoren beim Zünd π nicht so lange dauert wie das zwangsweise Löschen der Thyristoren, können sich die Schaltzeiten der elektronischen Schalter kurzzeitig überlappen, und es kann da Jl rch ein beim UmschaltenSwitching over the consumer by means of two correspondingly arranged electronic switches a replacement unit is made before the disturbed supply unit is disconnected from the consumer, in that at the same time with the Ignition of the electronic switch on the replacement unit side opens the electronic switch on the side of the faulty unit is initiated by a forced deletion. As a result of the switching through of thyristors during ignition π does not take as long as the forced deletion of the thyristors, can the switching times of the electronic switches briefly overlap, and this can be a problem when switching over in dem Verlauf der Verbraucherspannung auftretender Einbruch vermindert werden. Eine kurzzeitige Überlappung ergibt sich regelmäßig nur bei Einhaltung bestimmter Voraussetzungen. Einen Energiespeicher der Spannungshaltung des Verbrauchers enthält diese bekannte Anordnung nicht. Da das Versorgungs- und das Ersatzaggregat der Anordnung auch nicht im Gleichlauf gehalten werden, ist zwischen den elektronischen Schaltern eine Strombegrenzungsdrossel angeordnet, damit ein beim Umschalten entstehender Kreisstrom gedämpft wird.The drop that occurs in the course of the consumer voltage can be reduced. A short-term overlap usually only occurs if this is adhered to certain conditions. This contains an energy store for maintaining the voltage of the consumer known arrangement not. Since the supply and the replacement unit of the arrangement are not in the To be kept synchronous, a current limiting choke is arranged between the electronic switches so that a choke occurs when switching over Circulating current is damped.

Bei den vorstehend in Betracht gezogenen Verfahren und Anordnungen zur unterbrechungsfreien Stromversorgung eines Verbrauchers wird jeweils das Stromversorgungsaggregat mit Hilfe eines die Ausgangsspannung des Aggregates erfassenden mechanischen oder elektronischen Spannungsrelais auf Störungen überwacht Unterschreitet bei Störung oder beim Ausfallen des Stromversorgungsaggregates die Ausgangsspannung einen vorgegebenen Wert, so wird aas überwachende Spannungsrelais angezogen und dadurch das Umschalten eingeleitet Da die Versorgungsstromkreise des Versorgungs- und des Ersatzaggregates aber gegeneinander verriegelt sein müssen, entsteht während des Umschaltens, selbst bei einer unverzögerten Störungserfassung, in dem Verlauf der Verbraucherspannung eine Spannungslücke.In the case of the methods and arrangements for uninterruptible power supply of a consumer considered above, the power supply unit is in each case activated with the aid of a mechanical or electronic voltage relay monitored for malfunctions; falls below in the event of a malfunction or failure of the power supply unit, the output voltage has a predetermined value, the monitoring voltage relay is attracted and thereby the Changeover initiated But the supply circuits of the supply and the replacement unit must be interlocked against each other occurs during the switchover, even with an undelayed one Fault detection, in the course of the consumer voltage a voltage gap.

Das eingangs erwähnte Umschaltverfahren wird bei Versorgungsstromkreisen angewandt, in denen ebenfalls zwischen dem Stromversorgungsaggregat, dem Bereitschaftsnetz oder dem Ersatzaggregat und dem Verbraucher Schaltmittel angeordnet sind und dem Stromversorgungsaggregat als Energiespeicher verwendete Siebmittel nachgeordnet sind, welcher die Verbraucherspannung bei Störung oder Ausfall des Stromversorgungsaggregates eine gewisse Zeit lang aufrechterhält Das Umschaltverfahren wird so durchgeführt daß zuerst ein im Stromkreis des Bereitschaftsnetzes oder des Ersatzaggregates angeordneter elektronischer Schalter sowie gegebenenfalls ein Schaltschütz geschlossen und sodann das im Stromkreis des Stromversorgungsaggregates angeordnete Schaitmittel verzögert innerhalb der Wirkungsdauer des Energiespeichers geöffnet wird. Die Wirkung des Energiespeichers besteht darin, daß daraus der Verbraucher durch das überlappte Schalten der elektronischen Schalter und der Schaltschütze vorübergehend eingespeist wird.The switching method mentioned at the beginning is used in supply circuits in which also between the power supply unit, the Standby network or the replacement unit and the consumer switching means are arranged and the Power supply unit used as an energy storage filter means are downstream, which the Load voltage in the event of a malfunction or failure of the power supply unit for a certain period of time The switching process is carried out in such a way that first an electronic switch arranged in the circuit of the standby network or the replacement unit and, if necessary, a contactor is closed and then that in the circuit of the Power supply unit arranged switching means is delayed within the duration of action of the energy store is opened. The effect of the energy store is that the consumer through it the overlapping switching of the electronic switches and the contactors is temporarily fed in.

Für die Ersatzstromversorgung ist wahlweise ein Bereitschaftsnetz oder ein Ersatzaggregat vorgesehen. Als Bereitschaftsnetz dient z. B. ein öffentliches Netz und als Ersatzaggregat sowie als Stromversorgungsaggregdt ein Wechselrichter. Das Ersatzaggregat ist auch bei Normalversorgung des Verbrauchers aus dem Stromversorgungsaggregat ständig in Betrieb und somit wie ein Bereitschaftsnetz versorgungsbereit Ein Ersatzaggregat wird im allgemeinen einem öffentlichen Netz vorgezogen.Either a standby network or a replacement unit is provided for the backup power supply. As a standby network z. B. a public grid and an inverter as a replacement unit and as a power supply unit. The replacement unit is also with normal supply of the consumer from the power supply unit constantly in operation and thus like a standby network ready to be supplied A replacement unit is generally connected to a public network preferred.

Die Erfindung geht davon aus, daß die Alternative Bereitschaftsnetz oder Ersatzaggregat betriebstechnisch nicht befriedigend ist und sieht eine kombinierte Verwendung eines Bereitschaftsnetzes und eines Ersatzaggregates vor, damit die Kontinuität der Stromversorgung eines Verbrechers noch mehr gesichert werden kann. Die Aufgabe der Erfindung ist es, zu vermeiden, daß, wie es bei den bekannten Anordnungen ohne Energiespeicher infolge der hohen Aggregatwiderstände vorkommt, beim Umschalten vom Stromversorgungsaggregat auf das Ersatzaggregat ein Span-The invention assumes that the alternative standby network or replacement unit is not operationally satisfactory and provides a combined one Use of a standby network and a replacement unit, so that the continuity of the power supply of a criminal is even more secured can be. The object of the invention is to avoid that, as is the case with the known arrangements occurs without energy storage due to the high unit resistance, when switching from the power supply unit to the replacement unit, a chip

nungseinbruch in der Verbraucherspannung auftritt.voltage drop in the consumer voltage occurs.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Störung oder Ausfall des Stromversorgungsaggregate? der Verbraucher mit Hilfe gesteuerter elektronischer Schalter und Schaltschülze, die dem Stromversorgungsaggregat respektive dem Ersatzaggregal respektive dem Bereitschaftsnetz jeweils in Reihenschaltung nachgeordnet und zwischen einerseits diesen und andererseits dem Verbraucher angeordnet sind, zuerst automatisch und unterbrechungsfrei auf das Bereitschaftsnetz und sodann unierbrechungsfrei automatisch oder vor Hand auf das Ersalzaggregal umgeschaltet wird.This object is achieved according to the invention in that in the event of a malfunction or failure of the power supply units? the consumer with the help of controlled electronic switches and switching sleeve, which the Power supply unit or the replacement unit or the standby network in each case Subordinate series connection and arranged between these on the one hand and the consumer on the other hand are, first automatically and without interruption on the standby network and then automatically without interruption or switch to the salt unit before hand.

Dieses Verfahren wird einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gemäß im einzelnen in der Weise durchgeführt, daß zuerst das Umschalten des Verbrauchers auf das Bereiisciiaiisneiz mit Hilfe eines elektronischen Schalters und eines Schallschutzes, die dem Versorgiingsaggrcgat in Reihe nachgeordnet sind, sowie mit Hilfe eines dem Bereitschaftsnetz nachgeordneten ersten elektronischen Schalters über ein bei Gleichlauf des Stromversorgungsaggregates mit dem Bereitschaftsnetz geschlossenes Schallschutz erfolgt. Das Umschalten des Verbrauchers vom Bereitschaftsnetz auf das Ersatz.aggregat wird sodann von Hand mil Hilfe eines elektronischen Schalters und einer, Schaltschützes, die dem Ersatzaggregat in Reihe nachgeordnet sind, sowie mit Hilfe eines zweiten elektronischen Schalters, der zwischen dem ßcreitschaftsnetz und dem elektronischen Schalter des Ersalzaggregates angeordnet ist. über ein bei Gleichlauf des Ersaizaggregates mit dem Bereitschaftsnetz geschlossenes weiteres Schaltschütz und ferner mit Hilfe eines zwischen den Verbraucherausgängen der Aggregate angeordneten Schallschutzes vorgenommen. Bei diesem Umschalten des Verbrauchers vom Bereitschaftsnetz auf das Ersatzaggregat wird zuersi das Schaltschütz zwischen den Verbraucherausgängen zusammen mit dem Schaltschütz des Ersatzaggregates geschlossen. Anschließend wird der zweite elektronische Schalter des Bereitschaftsnetz.es geschlossen und der erste elektronische Schalter des Bereiti.chaftsnetz.es wird geöffnet. Sodann wird das Ersatzaggregat in Betrieb genommen und dessen elektronischer Schalter geschlossen und zuletzt wird der zweite elektronische Schalter des Bereitschaftsnetzes wieder geöffnet.This method is in accordance with a further embodiment of the invention in detail in the manner carried out that first switching the consumer to the Bereiisciiaiisneiz with the help of a electronic switch and soundproofing, which are arranged in series after the supply unit, as well as with the aid of a first electronic switch downstream of the standby network via a The power supply unit runs synchronously with the standby network, closed soundproofing takes place. The switching of the consumer from the standby network to the replacement unit is then carried out by hand With the help of an electronic switch and a contactor, which are arranged in series after the replacement unit are, as well as with the help of a second electronic switch between the ßcreitschaftsnetz and the electronic switch of the salt aggregate is arranged. via a with synchronism of the Ersaizaggregate with the standby network closed further contactor and also with the help of a between the Consumer outputs of the aggregates arranged sound insulation made. At this switch of the consumer from the standby network to the replacement unit, the contactor between the consumer outputs are closed together with the contactor of the replacement unit. Afterward the second electronic switch of the standby network is closed and the first electronic The Bereiti.chaftsnetz.es counter opens. Then the replacement unit is put into operation and its electronic switch is closed and last the second electronic switch of the standby network is opened again.

Nach einer Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung wird das Ersatzaggregat bei Störung oder Ausfall des Stronversorgungsaggregates automatisch in Betrieb gesetzt, und der Verbraucher wird mit Hilfe eines dem Stromversorgungs- und dem Ersatzaggregat gemeinsamen, nachgeschalteten elektronischen Schalters sowie mit Hilfe eines auf der Bereitschaftsnetzseite angeordneten elektronischen Schalters über ein bei Gleichlauf des Stromversorgungsaggregates und des Bereitschaftsnetzes geschlossenes Schaltschütz zuerst auf das Bereitschaftsnetz und anschließend auf das Ersatzaggregat automatisch und unterDrechungsfrei umgeschaltet.According to a variant of the method according to the invention, the replacement unit is in the event of a fault or Failure of the power supply unit automatically put into operation, and the consumer is with the help of one of the power supply and the replacement unit common, downstream electronic switch as well as with the help of one on the standby network side arranged electronic switch via a synchronous operation of the power supply unit and the Standby network closed contactor first to the standby network and then to the Replacement unit switched over automatically and without interruption.

Wenn das Bereitschaftsnetz gestört ist oder wenn es ausfällt, wird es in jedem Fall mit Hilfe eines Hauptschützes, das dem oder den elektronischen Schalteten) des Bereitschaftsnetzes gemeinsam vorangeschaitet ist vom Ausgang des Stromversorgungs- und des Ersatzaggregates getrennt, das Ersatzaggregat dabei automatisch in Betrieb gesetzt und in Gleichlauf mit dem Stromversorgungsaggregat gebracht.If the standby network is disturbed or if it fails, it is in any case with the help of a Main contactor that jointly precedes the electronic switch (s) of the standby network is separated from the output of the power supply and the replacement unit, the replacement unit automatically put into operation and brought into synchronization with the power supply unit.

Das automatisch angelaufene Ersatzaggregat ist dann bei geöffnetem Schallschutz über die elektronischen Schalter bis zum Nelzschütz zum Zweck der Gleichlaufsteuerung durchgeschaltcl. Sobald nun bei ausgefallenem Bereitschaftsnetz auch die normale Stromversorgung aus dem Stromversorgungsaggregat gestört wird oder ausfällt, wird der Verbraucher mit Hilfe der (des) den Versorgungsaggregaten nachgeschalteten elektronischen Schalters) automatisch und unterbrechungsfrei auf das Ersatzaggrcgat umgeschaltet, und es werden, wenn die Aggregate gcsomU-rle Verbraucherausgänge haben, anschließend diese Ausgänge durch das dazwischenliegende Schallschutz überbrückt.The automatically started replacement unit is then over the electronic when the sound insulation is open Switch through to the fur contactor for the purpose of synchronization control. As soon as now with a failed Standby network also disrupts the normal power supply from the power supply unit or fails, the consumer is switched on with the help of the electronic unit (s) connected downstream of the supply units Switch) automatically and uninterruptedly switched to the replacement unit, and if the aggregates gcsomU-rle consumer outputs then bridged these exits with the sound insulation in between.

An Stelle nur eines Ersatzaggregates kann auch mil zwei oder drei Ersatzaggregaten gearbeitet werden. Bei Störung oder Ausfall des Bcreitschaflsnctzcs braucht dann nur ein Ersatzaggregat in Betrieb gcsclzl zu werden.Instead of just one replacement unit, two or three replacement units can also be used. at Disturbance or failure of the communication needs then only a replacement unit will be in operation.

Mit dem Verfahren gemäß der I rfindung werden gegenüber dem Ausgangsverfahren verschiedene Vorteile erzielt:The method according to the invention provides various advantages over the original proceedings achieved:

Bei Normalsiromvcrsorgung des Verbrauchers aus dem Stromversorgungsaggregat sind das oder die Ersatzaggregat(c) in Ruhe, so daß unnötige l.eerlaufver-Itiste in diesen Aggregaten vermieden werden. Nach Störung oder Ausfall der normalen Stromversorgung ist der Veilraucher nur vorübergehend an das Bereitschaftsnetz angeschlossen. Sind das oder die Ersatzaggrcgat(e) im Ersatzbetrieb gestört oder ausgefallen, so ist ein unterbrechungsfreics Rückschaltcn auf das Bereitschaftsnetz möglich. Wird hingegen bei Normalbetrieb das Bereitschaftsnelz gestört oder fällt es aus. so ist bei Störung des Normalbelricbcs ein automatisches unicrbrechungsfrcics Umschalten auf das Ersaizaggrcgal gesichert. Die Aggregate können in ihrer Funktion durch einen einfachen Schaltungscingriff ohne Unterbrechung des Versorgungsbctricbcs gewechselt werden. Schließlich erfolgt bei einem kleineren Aufwand an elektronischen Schaltern jedes Umschalten automatisch, wenn das Stromversorgungsaggregat und das Ersatzaeereeat über einen Gemeinsamen elektronischen Schalter auf nur einen Verbraucherausgang arbeiten.With normal air supply of the consumer off the power supply unit or the replacement unit (c) are at rest, so that unnecessary l.eerlaufver-Itiste be avoided in these aggregates. After a malfunction or failure of the normal power supply is the non-smoker only temporarily to the standby network connected. If the replacement unit (s) in replacement operation are disrupted or have failed, so is an uninterrupted switch back to the Standby network possible. If, on the other hand, the standby mode is disturbed or fails during normal operation. so is an automatic unicrruptionfrcics switchover to the backup aggrcgal in the event of a malfunction in the normal operating mode secured. The function of the units can be changed without interruption by a simple circuit intervention of the supply cylinder must be changed. Finally, it takes place at a lesser expense electronic switches every switching automatically, if the power supply unit and the Ersatzaeereeat via a common electronic The switch works on only one consumer output.

Zur näheren Erläuterung wird auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen.Reference is made to FIGS. 1 and 2 for a more detailed explanation.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer Schalteinrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung mit einem Stromversorgungsaggregat und einem Ersatzaggregat, die auf einen Verbrauchcrausgang arbeiten.Fig. 1 shows the block diagram of a switching device for performing the method according to the invention with a power supply unit and a replacement unit that works on a consumption output.

F i g. 2 zeigt das Blockschaltbild einer entsprechenden Schalteinrichtung, bei der die beiden Aggregate auf einem gemeinsamen Verbraucherausgang arbeiten.F i g. 2 shows the block diagram of a corresponding one Switching device in which the two units work on a common consumer output.

In beiden Figuren sind gleiche Elemente und Funktionen mit gleichen Bezugszeichen beziffert.In both figures, the same elements and functions are numbered with the same reference symbols.

Bei Normalstromversorgung speist ein Stromversorgungsaggregat !,beispielsweise ein statischer Wechselrichter, dem ein Energiespeicher 4 nachgeschaltet ist. über ein geschlossenes Schaltschütz 8 und einen ebenfalls geschlossenen elektronischen Schalter 9, einen Verbraucher 3 ein. Als Ersatzaggregat Γ für die reguläre Notstromversorgung ist ein zweiter statischer Wechselrichter vorgesehen, dem entsprechende Elemente 4', 8' und 9' nachgeschaltet sind (Fig. I). Dieses Ersatzaggregat 1' befindet sich bei Normalstromversorgung in Ruhe, und es sind dabei das Schaitschütz 8' und der elektronische Schalter 9' geöffnet. Die Verbraucherausgänge der Aggregate 1 und 1' können mittels eines Schaltschützes 15 zusammengeschaltet werden. Als Bereitschaftsnetz dient ein Wechselstromnetz N. dasIn the case of a normal power supply, a power supply unit, for example a static inverter, is fed by an energy store 4. A consumer 3 via a closed contactor 8 and a likewise closed electronic switch 9. As a replacement unit Γ for the regular emergency power supply, a second static inverter is provided, the corresponding elements 4 ', 8' and 9 'are connected downstream (Fig. I). This replacement unit 1 'is at rest with normal power supply, and the contactor 8' and the electronic switch 9 'are open. The consumer outputs of the units 1 and 1 'can be interconnected by means of a contactor 15. An alternating current network N serves as the standby network

gleichfalls zwri Verbraucht rausgänge hat. denen je ein Schiiltüchiii/ 11,11' und je ein elektronischer Schalter 7, 7' vorangeschaltet sind. Den Verbraucherausgängen gemeinsam vorangeschaltet ist ferner noch ein Hauptschutz 13. das nur bei Ausfall oder Störung des Bere;-tschaftsnetzes N geöffnet wird. Die Schaitschütze 11 und 11' sind an sich geschlossen und werden von einem Überwachungsorgan 10 bzw. 10' geöffnet, wenn entsprechend zugeordnete Gleichlaufeinrichtungen 5, 5', die den Wechselrichter I und Γ mit dem Bereitsehaftsnctz /V im Gleichlauf halten, gestört sind. Die Wechsel· kilter I und Γ haben je ein l'Jberwaihungsorgan 6 bzw. W, denen ein gemeinsames Steuergerät 14 zugeordnet ist. Das Steuergerät 14 steuert das Schalten der elektronischen Schalter 9, 9', 7, T und der Schaitschütze 8,8', 15 und 1 Valso has consumed outputs. each of which is preceded by a schiiltüchiii / 11,11 'and an electronic switch 7, 7'. A main protection 13 is also connected upstream of the consumer outputs . network N is opened. The contactors 11 and 11 'are closed per se and are opened by a monitoring device 10 or 10' when correspondingly assigned synchronizing devices 5, 5 ', which keep the inverters I and Γ in sync with the safety device / V, are disturbed. The changers I and Γ each have a monitoring element 6 or W, to which a common control device 14 is assigned. The control unit 14 controls the switching of the electronic switches 9, 9 ', 7, T and the contactors 8, 8', 15 and 1V

Bei der Schalleinrichtung gemaLl F i g. 2 ist den .Stromversorgungsaggregaten 1 und Γ gemeinsam ein elektronischer Schalter 9 nachgeschaltet, und in der netzscitigcn Speiseleitung liegt nur ein elektronischer Schalter 7 und ein Schaltschütz 11. Die netzscitigen Anschlußleitungen der Ausgleichseinrichtung 5 und 5' können zum Zwecke der Gleichlaufsteuerung mittels zusätzlicher Schaltschützc 17 und 16 mit dem Ausgang des Stromversorgungsaggregates 1 bzw. des Ersatzaggregates !'direkt verbunden werden.In the case of the sound device according to FIG. 2 is the .Power supply units 1 and Γ together electronic switch 9 downstream, and in the Mains-connected feed line is only an electronic switch 7 and a contactor 11. The mains-connected Connection lines of the compensation device 5 and 5 'can for the purpose of synchronization control by means of additional contactor 17 and 16 with the output of the power supply unit 1 or the replacement unit ! 'can be connected directly.

Fällt nun bei einer Stromversorgungsanlage mit Schalteinrichtung nach F i g. I das Aggregat 1 aus. so wird dieser Vorgang, wie überhaupt jede Störung, schon bei der Entstehung in bekannter Weise vom Überwachungsorgan 6 erfaßt, und mittels des Steuergerätes 14 wird das automatische, unterbrechungsfreie Umschalten des Verbrauchers auf das Bereitschaftsnetz wie folgt gesteuert:This now applies to a power supply system with a switching device according to FIG. I turn unit 1 off. so this process, like any disturbance in general, is already at its origin in a known manner by the monitoring organ 6 detected, and by means of the control unit 14, the automatic, uninterrupted switchover of the consumer controlled to the standby network as follows:

Zuerst werden das Schaltschütz 8' und das Schütz 15 geschlossen. Damit sind die beiden Verbraucherausgänge zusammcngeschaltct. Sodann wird der elektronische Schalter T geschlossen und der elektronische Schalter 9 geöffnet. Der Verbraucher 3 ist jetzt auf das der betreffende Umschaltvorgang beschrieben.First the contactor 8 'and the contactor 15 are closed. This means that the two consumer outputs are interconnected. The electronic switch T is then closed and the electronic switch 9 is opened. The consumer 3 is now described on the relevant switching process.

Sobald bei Normalstromversorgung des Verbrau chers aus dem Wechselrichter 1 das Bereitschaftsnetz ausfällt, wird das Hauptschütz. 13 geöffnet, und der Ersatzwechselrichtcr Γ wird mittels des Steuergerätes 14 automatisch in Betrieb gesetzt und das Schaltschütz 8' geschlossen. Mit Hilfe der Gleichlaufeinrichtungen 5 und 5' wird dann der Wechselrichter 1 mit dem Wechselrichter Γ in Gleichlauf gebracht. Fällt nun der Wechselrichter I aus, so steuert das Steuergerät 14 den elektronischen Schalter 9' in den Schließzustand. Schließlich wird auch das Schaltschütz 15 geschlossen und damit die netzseitigen elektronischen Schalter 7 und T überbrückt, und zuletzt werden der elektronische Schalter 9 und das Schaltschütz 8 geöffnet.As soon as the standby network fails with normal power supply of the consumer from the inverter 1, the main contactor is. 13 is opened, and the replacement inverter Γ is automatically put into operation by means of the control device 14 and the contactor 8 'is closed. With the aid of the synchronization devices 5 and 5 ', the inverter 1 is then brought into synchronization with the inverter Γ. If the inverter I now fails, the control device 14 controls the electronic switch 9 'to the closed state. Finally, the contactor 15 is also closed and thus the network-side electronic switches 7 and T are bridged, and finally the electronic switch 9 and the contactor 8 are opened.

Fällt bei einer StromversorKunKsanlaEC mit Schalteinrichtung nach F i g. 2 der Wechselrichter 1 aus, so löst das Überwachungsorgan 6 einen Umschaltvorgang aus. der durch das Steuergerät 14 in der Weise gesteuert wird, daß zuerst der elektronische Schalter 7 geschlossen und dann der elektronische Schalter 9 und das .Schaltschütz 8 geöffnet werden. Der Verbraucher 3 ist damit auf das Bercitschaftsnetz N umgeschaltet. Der Wechselrichter Γ wird nun automatisch in Betrieb gesetzt und gleichzeitig das Schaltschütz 8' geschlossen. Sodann wird der Wechselrichter Γ mit Hilfe der Gleichlaufeinrichtung 5' in Gleichlauf mit dem Bereitschaftsnet/, gebracht und zuletzt der elektronische Schalter 7 wieder geöffnet und der elektronische Schalter 9 wieder geschlossen. Die Umschaltung ist damit beendet.Does not apply to a StromversorKunKsanlaEC with switching device according to Fig. 2 the inverter 1 triggers, the monitoring element 6 triggers a switching process. which is controlled by the control unit 14 in such a way that first the electronic switch 7 is closed and then the electronic switch 9 and the contactor 8 are opened. The consumer 3 is thus switched to the N network . The inverter Γ is now put into operation automatically and the contactor 8 'is closed at the same time. The inverter Γ is then brought into synchronization with the standby network with the aid of the synchronization device 5 ', and finally the electronic switch 7 is opened again and the electronic switch 9 is closed again. The switchover is now complete.

Das Rückumschalten des Verbrauchers vom Wechselrichter Γ über das Bereitschaftsnetz auf den Wechselrichter 1 wird ebenfalls vom Überwachungsorgan 6 ausgelöst, sobald der Wechselrichter 1 wieder betriebsbereit ist. Während der Wechselrichter 1 mit Hilfe der Gleichlaufeinrichtung 5 in Gleichlauf mit dem Bereitschaftsnetz N gebracht wird, setzt das Steuergerät 14 zuerst den Wechselrichter Γ außer Betrieb.The switching back of the consumer from the inverter Γ via the standby network to the inverter 1 is also triggered by the monitoring device 6 as soon as the inverter 1 is ready for operation again. While the inverter 1 is brought into synchronization with the standby network N with the aid of the synchronization device 5, the control device 14 first puts the inverter Γ out of operation.

das Frsatzaggregat Γ von Hand in Betrieb gesetzt werden. Auch dieser Vorgang wird erfaßt und zwar durch das Überwachungsorgan 6'. Das Steuergerät 14 bringt dann zunächst die Gleichlaufeinrichtung 5' in Funktion, schließt sodann den elektronischen Schalter 9' und öffnet wieder den elektronischen Schalter T. Damit ist auch die Umschaltung des Verbrauchers vom Bereitschaftsnetz auf das Ersatzaggregat beendet.the milling unit Γ can be put into operation by hand. This process is also recorded by the monitoring element 6 '. The control unit 14 then first brings the synchronization device 5 'into operation, then closes the electronic switch 9' and opens the electronic switch T again.

Ist das Wechselrichteraggregat 1 wieder betriebsfähig, dann kann der Verbraucher vom Wechselrichter Γ über das Bereitschaftnetz N auf den Stromversorgungswechselrichter 1 rückgeschaltet werden, wobei dieser nicht über den elektronischen Schalter 7', sondern über den elektronischen Schalter 7 an das Bereitschaftsnetz geschaltet wird. Der Wechselrichter Γ wird dabei von Hand außer Betrieb gesetzt. Dieses Rückumschalten kann auch automatisch und unterbrechungsfrei unter Umgehung des Bereitschaftsnetzes N vorgenommen werden; z. B. wenn das Bereitschaftsnetz ausgefallen ist. Auch hierbei ist die Reihenfolge der einzelnen Umschaltschritte umgekehrt in Bezug auf das direkte, unterbrechungsfreie Umschalten des Verbrauchers vom Wechselrichter 1 auf den Ersatzwechselrichter Γ, wenn das Bereitschaftsnetz ausgefallen ist und außerdem auch der Wechselrichter 1 ausfällt. Nachfolgend wird nochIf the inverter unit 1 is operational again, then the consumer can be switched back from the inverter Γ via the standby network N to the power supply inverter 1, this being switched to the standby network not via the electronic switch 7 ', but via the electronic switch 7. The inverter Γ is put out of operation manually. This switching back can also be carried out automatically and without interruption, bypassing the standby network N ; z. B. when the standby network has failed. Here, too, the sequence of the individual switching steps is reversed with regard to the direct, uninterrupted switching of the consumer from the inverter 1 to the replacement inverter Γ when the standby network has failed and the inverter 1 also fails. The following is still

und der elektronische Schalter 9 und das Schaltschütz 8' geöffnet. Nachdem nunmehr der Verbraucher 3 auf das Bereitschaftsnetz umgeschaltet ist, wird das Schaltschütz 8 geschlossen, der elektronische Schalter 9 wieder geschlossen und zuletzt der elektronische Schalter 7 wieder geöffnet. Dieses Rückumschalten entfällt selbstverständlich, wenn die Betriebs- und Ersatzbetriebsfunktion der Wechselrichter 1 und Γ vertauscht sind, was mit Hilfe eines Betriebsartenwählers beim Steuergerät 14 vorgegeben werden kann.and the electronic switch 9 and the contactor 8 'open. Now that the consumer 3 is on the The standby network is switched over, the contactor 8 is closed, the electronic switch 9 closed again and finally the electronic switch 7 opened again. This switching back Of course, it does not apply if the operational and backup functions of inverters 1 and Γ are interchanged, which can be specified with the aid of an operating mode selector in the control device 14.

Mit Hilfe der zusätzlichen Schütze 16 bzw. 17 kann ein Notumschalten in der Weise gesteuert v/erden, daß bei Ausfall des Bereitschaftsnetzes, wenn das Schaltschütz 13 geöffnet wird, sofort der Wechselrichter Y in Betrieb gesetzt und das Schütz 16 geschlossen wird. Der Wechselrichter Γ nimmt damit die Funktion des ausgefallenen Bereitschaftsnetzes ein und wird mit Hilfe der Gleichlaufeinrichtung 5 über die Leitungen /1 und IY mit dem Wechselrichter 1 in Gleichlauf gebracht. Fällt dann auch der Wechselrichter 1 aus, so wird zuerst der elektronische Schalter 7 geschlossen, der elektronische Schalter 9 und das Schallschutz 8 geöffnet. Sodann werden das Schaltschütz 8' geschlossen, der elektronische Schalter 9 wieder geschlossen und zuletzt der elektronische Schalter 7 wieder geöffnet.With the help of the additional contactors 16 and 17, an emergency switchover can be controlled in such a way that, if the standby network fails, when the contactor 13 is opened, the inverter Y is immediately put into operation and the contactor 16 is closed. The inverter Γ thus assumes the function of the failed standby network and is brought into synchronization with the inverter 1 via the lines / 1 and IY with the aid of the synchronization device 5. If the inverter 1 then also fails, the electronic switch 7 is closed first, the electronic switch 9 and the soundproofing device 8 are opened. Then the contactor 8 'is closed, the electronic switch 9 is closed again and finally the electronic switch 7 is opened again.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum unterbrechungsfreien Umschalten eines Verbrauchers von einem Halbleilerwechselstromversorgungsaggregat auf ein gleichartiges Ersatzaggregat im Falle einer Störung, wobei diese im Gleichlauf gehalten sind und bei dem zwischen Verbraucher und jedem der beiden Aggregate eine Reihenschaltung eines Enei giespeichers, eines elektronischen Schalters und eines Schaltschützes liegt, sowie mittels Uberwachungsorgane, die bei Störung des Stromversorgungsaggregates den Verbraucher an ein Bereitschaftsnetz oder das Ersatzaggregat umschalten und daraufhin vom gestörten Aggregat trennen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Störung oder Ausfall des Stromversorgungsaggregates (I) der Verbraucher (3) mit Hilfe gesteuerter elektronischer Schalter und Schaltschütze (9, 8, 9\ 8'; 7, 11), die dem Stromversorgungsaggregat respektive dem Ersatzaggregat respektive dem Bereitschaftsnetz jeweils in Reihenschaltung nachgeordnet und zwischen einerseits diesen und andererseits dem Verbraucher angeordnet sind, zuerst automatisch und unterbrechungsfrei auf das Bereitschaftsneu und sodann unterbrechungsfrei automatisch oder von Hand auf das Ersatzaggregat umgeschaltet wird.1. A method for uninterrupted switching of a load from a semiconductor AC power supply unit to a similar one Replacement unit in the event of a fault, these are kept in sync and the one between Consumer and each of the two units is connected in series with an energy storage device, an electronic switch and a contactor, as well as by means of monitoring organs, which in the event of a fault in the power supply unit, the consumer switch to a standby network or the replacement unit and then from the faulty unit separate, characterized in that in the event of a malfunction or failure of the power supply unit (I) the consumer (3) with the help of controlled electronic switches and contactors (9, 8, 9 \ 8 '; 7, 11) that connect the power supply unit respectively downstream of the replacement unit or the standby network respectively in series connection and between these and on the one hand on the other hand are arranged to the consumer, first automatically and without interruption on the Ready-to-use and then uninterrupted automatically or manually on the replacement unit is switched. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten des Verbrauchers (3) auf das Bereitschaftsnetz mit Hilfe eines elektronischen Schalters (9) und eines Sd.altschützes (8), die dem Versorgungsaggregat (1} in Reihe nachgeordnet sind sowie mit Hilfe eines dem lereitschaftsnetz (N) nachgeordneten ersten elektronischen Schalters (7) über ein bei Gleichlauf des Stromversorgungsaggregates mit dem Bereitschaftsnetz geschlossenes Schaltschütz (II) erfolgt und das Umschalten des Verbrauchers vom Bereitschaftsnetz auf das Ersatzaggregat (V) sodann von Hand mit Hilfe eines elektronischen Schalters (9') und eines Schaltschützes (V), die dem Ersatzaggregat in Reihe nachgeordnet sind, sowie mit Hilfe eines zweiten elektronischen Schalters (T), der zwischen dem Bereitschaftsnetz und dem elektronischen Schalter (9") des Ersatzaggregates angeordnet ist, über ein bei Gleichlauf des Ersatzaggregates mit dem Bereitschaftsnetz geschlossenes weiteres Schaltschütz (H') und ferner mit Hilfe eines zwischen den Verbraucherabgängen der Aggregate angeordneten Schaltschützes (15) vorgenommen wird, und daß beim Umschalten des Verbrauchers (3) vom Bereitschaftsnetz (N) auf das Ersatzaggregat (!') zuerst und zusammen mit dem Schaltschütz (8') des Ersatzaggregates das Schaltschütz (15) geschlossen wird, anschließend der zweite elektronische Schalter (7') des Bereitschaftsnetzes geschlossen und der erste elektronische Schalter (7) des Bereitschaftsnetzes geöffnet wird, sodann das Ersatzaggregat in Betrieb genommen Und dessen elektronischer Schalter (9*) geschlossen wird und daß zuletzt der zweite elektronische Schalter (7') des Bereitschaf'3-netzes wieder geöffnet wird.2. The method according to claim I, characterized in that the switching of the consumer (3) to the standby network with the help of an electronic switch (9) and a Sd.altschützes (8), which are arranged downstream of the supply unit (1} in series and with A first electronic switch (7) downstream of the standby network (N) takes place via a contactor (II) that is closed when the power supply unit is synchronized with the standby network, and the consumer is then switched from the standby network to the replacement unit (V) by hand using an electronic switch (9 ') and a contactor (V), which are arranged after the replacement unit in series, and with the help of a second electronic switch (T), which is arranged between the standby network and the electronic switch (9 ") of the replacement unit, via a Synchronization of the replacement unit with the standby network, further contactor (H ') and also with Hi If a contactor (15) is arranged between the consumer outlets of the units, and that when the consumer (3) is switched from the standby network (N) to the replacement unit (! '), the contactor first and together with the contactor (8') of the replacement unit (15) is closed, then the second electronic switch (7 ') of the standby network is closed and the first electronic switch (7) of the standby network is opened, then the replacement unit is put into operation and its electronic switch (9 *) is closed and that last the second electronic switch (7 ') of the standby network is opened again. 3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Störung oder Ausfall des Stromversorgungsaggregates (I) das Ersatzaggregat (V) automatisch in Betrieb gesetzt und der Verbraucher (3) mit Hilfe eines den Aggregaten (1) und (V) gemeinsam in Reihe nachgeordneten3. The method according to claim I, characterized in that in the event of a malfunction or failure of the power supply unit (I), the replacement unit (V) is automatically put into operation and the consumer (3) with the help of one of the units (1) and (V) together in Subordinate series elektronischen Schalters (9) sowie eines dem Bereitschaftsnetz (N) in Reihe nachgeordneten elektronischen Schalters (7) über ein in dieser Reihenschaltung liegendes, bei Gleichlauf des Stromversorgungsaggregates (1) und des Netzes (N) geschlossenes Schaltschütz (II) auf das Bereitschaftsnetz (N) und anschließend auf das Ersa-.zaggregat (I') automatisch und unterbrechungsfrei umgeschaltet wird.electronic switch (9) and a standby network (N) connected in series downstream of the electronic switch (7) via a lying in this series circuit, closed at constant velocity of the power supply unit (1) and the network (N) contactor (II) to the standby power (N ) and then switched automatically and without interruption to the replacement unit (I '). 4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Störung oder Ausfall des Bereitschaftsnetzes (N) ein Schaltschütz (13), das dem oder den elektronischen Schaltern) (7, T) des Bereitschaftsnetzes gemeinsam vorgeordnet ist, sofort geöffnet wird und, wenn die Aggregate gesonderte Verbraucherabgänge haben, außerdem durch Schließen eines zusätzlichen Schallschutzes (16 bzw. 17) die Gleichlaufeinrichtung (S') des Ersatzaggregates (V) an den Au.· gang des Stromversorgungsaggregates (1) angeschlossen wird und daß ferner das Ersatzaggregat (V) automatisch in Betrieb gesetzt und mit Hilfe der Gleichlaufeinrichtung (S') in Gleichlauf mit dem Stromversorgungsaggregat (1) gebracht wird.4. The method according to claim 2 and 3, characterized in that in the event of a fault or failure of the standby network (N) a contactor (13) which is upstream of the electronic switch or switches (7, T) of the standby network, is opened immediately and if the units have separate consumer outlets, the synchronization device (S ') of the replacement unit (V) is connected to the output of the power supply unit (1) by closing an additional soundproofing device (16 or 17) and that the replacement unit ( V) is automatically put into operation and brought into synchronization with the power supply unit (1) with the aid of the synchronization device (S '). 5. Verfahren nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß, sobald auch das in Betrieb befindliche Stromversorgungsaggregat (1) gestört ist oder ausfällt, der Verbraucher (3) mit Hilfe der (des) den Stromversorgungsaggregaten (1, V) nachgeordneten Schalters) (7, T, 8, 8', 9, 91) automatisch und unterbrechungsfrei auf das Ersatzaggregat (V) umgeschaltet wird, und, wenn die Aggregate gesonderte Abgänge haben, anschließend diese Abgänge durch das dazwischenliegende Schaltschütz (15) überbrückt werden.5. The method according to claim 2 and 4, characterized in that, as soon as the operating power supply unit (1) is disturbed or fails, the consumer (3) with the help of the (of) the power supply units (1, V) downstream switch) (7, T, 8, 8 ', 9, 9 1 ) is automatically switched to the replacement unit (V) without interruption, and, if the units have separate outlets, these outlets are then bridged by the contactor (15) in between. 6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorangehenden Ansprachen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den 'Überwachungseinrichtungen (6, 6') der Versorgwigsaggregate (1, V) ein gemeinsames Steuergerät (14) zugeordnet ist, daß das Schalten der elektronischen Schalter (7, T, 9, 90 und der Schaltschütze (8,8', 15) steuert6. Device for performing the method according to the preceding claims 1 to 5, characterized in that the 'monitoring devices (6, 6') of the Versorgwigsaggregate (1, V) is assigned a common control device (14) that the switching of the electronic switch (7, T, 9, 90 and the contactors (8,8 ', 15) controls
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