DE19545360A1

DE19545360A1 - Gleichstromleistungsquelle

Info

Publication number: DE19545360A1
Application number: DE19545360A
Authority: DE
Inventors: Jiro Kino; Takashi Tabei; Masami Takahashi
Original assignee: Hitachi Ltd; Chubu Hitachi Electric Co Ltd
Current assignee: Hitachi Omron Terminal Solutions Corp; Chubu Hitachi Electric Co Ltd
Priority date: 1994-12-06
Filing date: 1995-12-05
Publication date: 1996-06-20
Anticipated expiration: 2015-12-06
Also published as: KR100209545B1; US5801931A; DE19545360B4; KR960027209A; TW353826B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleichstromlei stungsquelle, wie sie oftmals in einem Gerät verwendet wird, für das eine hohe Zuverlässigkeit erforderlich ist, etwa ein Bankautomat, ein Server-Computer oder ein feh lertoleranter Computer.

Die Gleichstromleistungsquelle wandelt einen Wechsel strom, der vom Stromversorgungsnetz eingegeben wird, in einen Gleichstrom um und gibt einen Gleichstrom aus, mit dem die Leistung zum Betreiben des obengenannten Geräts geliefert wird. Die Gleichstromleistungsquelle wird in einem Gerät eingesetzt, für das eine hohe Zuverlässigkeit erforderlich ist, wobei zur Erhöhung oder zur Stabilisie rung der Ausgangsleistung oftmals parallelgeschaltete Leistungsversorgungsschaltungen (Gleichstromleistungs quellen) verwendet werden. Die Gleichstromleistungsquelle der vorliegenden Erfindung ist für den Einsatz in redundantem Betrieb geeignet.

Ein redundanter Betrieb, in dem Leistungsversorgungs schaltungen parallelgeschaltet sind, wird im Hinblick auf eine Verbesserung (Stabilisierung) des Ausgangsstrom- Gleichgewichts verwendet.

In Fig. 5 ist eine herkömmliche Leistungsquelle für redundanten Betrieb gezeigt. Diese Leistungsquellenschaltung enthält einen Wechselspan nungs/Gleichspannungs-Umsetzer 101 zum Umsetzen einer eingegebenen Wechselspannung (AC-IN) in eine Gleichspan nung sowie einen Gleichspannungs/Gleichspannungs-Umsetzer 102 zum Umsetzen der Gleichspannung, die durch den Wech selspannungs/Gleichspannungs-Umsetzer 101 umgesetzt worden ist und einen instabilen hohen Pegel besitzt, in eine stabile, konstante Gleichspannung und zum Ausgeben dieser konstanten Gleichspannung. Als Gleichspannungs/ Gleichspannungs-Umsetzer, der die Spannung mit konstan tem Pegel ausgibt, wird ein durch die Ausgangsspannung gesteuerter Gleichspannungs/Gleichspannungs-Umsetzer verwendet, der eine Schaltung für die Rückkopplungssteue rung der Ausgangsspannung enthält. Wenn die Leistungs quellenschaltungen in einer redundanten Konfiguration verwendet werden, weil die Ausgangsspannung (DC OUT) der gesamten Leistungsquelle stabilisiert werden soll, ist eine Gleichgewichtssteuerschaltung 103 erforderlich, die die Ströme erfaßt, die von den einzelnen Leistungsquel lenschaltungen in redundanter Konfiguration ausgegeben wird, und die den Ausgangspegel der einzelnen Leistungs quellenschaltungen in Übereinstimmung mit den erfaßten Strömen steuert.

Ein solcher redundanter Betrieb von Leistungsquellen schaltungen ist z. B. aus der JP B-6-81502 bekannt.

Andererseits besteht ein bei Leistungsquellen angetroffe nes großes Problem darin, einen harmonischen Strom zu unterdrücken, der den Netzstrom stört, und eine Lei stungsfaktorkorrektur zu erzielen.

Eine Unterdrückung der Harmonischen ist z. B. in der JP-A-4-243058 offenbart. Gemäß dieser offenbarten Technik ist auf seiten des Wechselspannungs/Gleichspannungs- Umsetzers der Leistungsquelle eine Eingangsstrom-Korrek turschaltung vorgesehen, in der eine Wechselspannung mittels eines Vollwellengleichrichters gleichgerichtet und anschließend einer Spannungstransformation durch einen Umsetzer des Spannungserhöhungstyps unterworfen wird und in der die Impulsbreite der Wechselspannung in der Weise gesteuert wird, daß die Form des Ausgangsstroms zu derjenigen der Eingangsspannung analog wird. (Im allgemeinen ist die Leistungsfaktor-Korrekturschaltung auf ähnliche Weise konstruiert, wobei ihre Ausgangsspan nung ungefähr 360 Volt beträgt. Im Prinzip kann diese Leistungsfaktor-Korrekturschaltung mit Eingangswechsel spannungen des 100-Volt-Systems und des 200-Volt-Systems versorgt werden, weshalb die Einstellung des Ausgangs des Spannungserhöhungsumsetzers auf ungefähr 360 Volt wirksam ist.)
Wenn daher eine Verbesserung des Leistungsfaktors in der Leistungsquelle erwünscht ist, in der ein redundanter Betrieb auf der Grundlage einer Parallelschaltung ausge führt wird, muß die Eingangsstrom-Korrekturschaltung zum Wechselspannungs/Gleichspannungs-Umsetzer 101 hinzugefügt werden, wodurch das Problem entsteht, daß der Schaltungs aufbau kompliziert wird und daß die Kosten der Leistungs quelle entsprechend ansteigen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gleichstromleistungsquelle, die für einen redundanten Betrieb geeignet ist und eine harmonische Komponente unterdrücken kann, sowie ein Gleichstrom-Versorgungssy stem zu schaffen, das die Unterdrückung von Harmonischen und einen redundanten Betrieb für die Verbesserung der Zuverlässigkeit gewährleisten kann.

Um mit einer billigen Gleichstromleistungsquelle mit reduzierter Anzahl von Bauteilen einen redundanten Be trieb zu erzielen, ist jede Leistungsversorgungsschaltung erfindungsgemäß folgendermaßen konstruiert: Jede Lei stungsquellenschaltung enthält in Kombination einen Wechselspannungs/Gleichspannungs-Umsetzer (einen Umset zer, der einen Zerhacker enthält, der durch den der Eingangsspannung folgenden Strom gesteuert wird) für die Steuerung der Form eines Eingangswechselstroms in der Weise, daß sich diese Form des Stroms der Form der Ein gangswechselspannung annähert, für die Umsetzung der Eingangswechselspannung in eine stabilisierte Gleichspan nung und für die Ausgabe dieser Gleichspannung sowie einen selbstlaufenden Gleichspannungs/Gleichspannungs- Umsetzer (einen selbstlaufenden Invertierer des Strom rückkopplungstyps) für die Umsetzung der vom Wechselspan nungs/Gleichspannungs-Umsetzer aus gegebenen Gleichspan nung in eine Gleichspannung mit vorgegebenem Wert oder Pegel und für die Ausgabe der Gleichspannung mit vorgege benem Pegel.

Mit jeder wie oben konstruierten Leistungsquellenschal tung kann eine Stabilisierung ihrer Ausgangsspannung unter Verwendung der Spannungsstabilisierungsfunktion des stromgesteuerten Zerhackers erzielt werden, ferner kann ein Stromgleichgewicht zwischen den einzelnen Leistungs quellenschaltungen während des Parallelbetriebs unter Verwendung der Selbstausgleichsfunktion aufgrund eines Impedanzabfalls im selbstlaufenden Invertierer erzielt werden.

Der Anmelder hat durch Experimente festgestellt, daß mit dieser Leistungsquellenvorrichtung eine hochzuverlässige Leistungsquelle erhalten werden kann.

Durch Parallelschalten der Leistungsquellenschaltungen in der Weise, daß sie für einen redundanten Betrieb geeignet sind, kann mit einem billigen System, bei dem die Anzahl der Bestandteile reduziert ist, ein stabiler Ausgang erzeugt werden.

Der Wechselspannungs/Wechselspannungs-Umsetzer für die Steuerung der Form eines Eingangswechselstroms in der Weise, daß sich diese Form an diejenige der Eingangswech selspannung annähert, enthält eine Gleichrichterschaltung für eine Vollwellengleichrichtung der Eingangswechsel spannung, eine Umsetzerschaltung, die an die Gleich richterschaltung angeschlossen ist, um eine von der Gleichrichterschaltung ausgegebene Gleichspannung in eine Gleichspannung mit vorgegebenem Pegel umzusetzen, sowie eine Steuerschaltung für die Steuerung der Umsetzerschal tung, die diese dazu veranlaßt, die Form des Eingangs wechselstroms an die Form der Eingangswechselspannung anzunähern.

Erfindungsgemäß ist die Steuerschaltung, die im Stand der Technik notwendig ist, um die Ausgangsströme der Gleich spannungs/Gleichspannungs-Umsetzer im Gleichgewicht zu halten, nicht erforderlich. Außerdem wird auch die Rück kopplungssteuerschaltung für die Stabilisierung der Ausgangsspannung jedes Gleichspannungs/Gleichspannungs- Umsetzers beseitigt, was zur Reduzierung der Bestandteile beiträgt.

Wenn die erfindungsgemäße Gleichstromleistungsquelle beispielsweise in einem Bankautomaten verwendet wird, umfaßt sie zusätzlich zur Gleichstromversorgung eine Batterieeinheit, wobei durch Verwenden einer größeren Anzahl von Batterieladegeräten als üblicherweise erfor derlich ein Gleichstromversorgungssystem geschaffen werden kann, dessen Zuverlässigkeit verbessert ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut lich beim Lesen der folgenden Beschreibung einer bevor zugten Ausführungsform, die auf die beigefügten Zeichnun gen Bezug nimmt; es zeigen

Fig. 1 eine Gleichstromleistungsquelle in redundanter Konfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Ausgangsstrom/Ausgangsspannungs-Kennlinie der in Fig. 1 gezeigten Gleichstromleistungs quelle;

Fig. 3 Einzelheiten der in Fig. 1 gezeigten Gleichstrom leistungsquelle;

Fig. 4 ein System, in dem die erfindungsgemäße Gleich stromleistungsquelle angewendet wird; und

Fig. 5 die bereits erwähnte herkömmliche Gleichstromlei stungsquelle in redundanter Konfiguration.

In Fig. 1 ist eine Konfiguration einer Gleichstromlei stungsquelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, in der Gleichstrom-Leistungsquellen schaltungen zueinander parallel geschaltet sind. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen AC-IN eine Eingangs wechselspannung. Im allgemeinen wird eine Wechselspannung von 100 Volt mit 50 Hz oder von 200 Volt mit 60 Hz ange legt. Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Wechselspan nungs/Gleichspannungs-Umsetzer mit Eingangsstromkorrektur bezeichnet. Seine Einzelheiten werden später mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben. Dieser Wechselspan nungs/Gleichspannungs-Umsetzer gibt eine stabilisierte Gleichspannung (von ungefähr 360 Volt) e1 aus. Mit dem Bezugszeichen 2 ist ein selbstlaufender Gleichspan nungs/Gleichspannungs-Umsetzer bezeichnet, der die Span nung e1 empfängt und eine isolierte, notwendige Spannung V0 liefert. Seine Einzelheiten werden später mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben.

Wenn die Ausgangsleistung erhöht werden soll, werden die einzelnen Leistungsquellenschaltungen mit ihren Wechsel spannungseingangsanschlüssen und mit ihren Gleichspan nungsausgangsanschlüssen parallelgeschaltet, um einen redundanten Betrieb zu ermöglichen. In Fig. 1 sind bei spielhaft zwei Schaltungen zueinander parallel geschal tet, es kann jedoch auch eine größere Anzahl von Schal tungen parallelgeschaltet sein. Mit dem Bezugszeichen 3 ist eine Diode bezeichnet, die Verbesserungen hinsicht lich der Zuverlässigkeit und der Wartung gewährleistet. Diese Diode spielt im redundanten Betrieb eine wirksame Rolle.

In dieser Konfiguration kann ein paralleler, redundanter Betrieb mit einem oder mehreren Gleichrichtern ausgeführt werden, die in Vorwärtsrichtung mit dem Ausgang jeder Leistungsquellenschaltung in Serie geschaltet sind.

In der in Fig. 1 gezeigten Konfiguration wird die Aus gangsspannung e1 des Wechselspannungs/Gleichspannungs- Umsetzers 1 mit Eingangsstromkorrektur mittels einer Steuerschaltung (20 in Fig. 3), die im Umsetzer 1 enthal ten ist, rückgekoppelt und stabilisiert, so daß selbst dann eine konstante Spannung ausgegeben werden kann, wenn sich die Eingangsspannung oder der Eingangsstrom verän dert. In dem selbstlaufenden Gleichstrom/Gleichstrom- Umsetzer 2 wird die Gleichspannung e1 in eine hochfre quente Wechselspannung umgesetzt, welche durch einen hochfrequenten Leistungstransformator einer Span nungstransformation unterworfen wird, wobei diese trans formierte Spannung gleichgerichtet und geglättet wird, so daß eine Gleichspannung ausgegeben wird. Der selbstlau fende Gleichspannungs/Gleichspannungs-Umsetzer 2 hat nicht die Funktion der Stabilisierung der Ausgangsspan nung, sondern lediglich die Funktion der Spannungstrans formation. Daher ist sein innerer Aufbau sehr einfach.

Nun werden mit Bezug auf Fig. 3 Einzelheiten der Gleich stromleistungsquelle beschrieben.

In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 11 einen Wechsel spannungs/Gleichspannungs-Umsetzer mit Eingangsstromkor rektur, während das Bezugszeichen 12 einen selbstlaufen den Gleichspannungs/Gleichspannungs-Umsetzer 2 bezeich net. Diese Umsetzer werden der Reihe nach beschrieben, wobei mit dem Wechselspannungs/Gleichspannungs-Umsetzer mit Eingangsstromkorrektur begonnen wird.

Von einem Wechselspannungs-Eingangsanschluß (AC-IN) 13 wird eine Eingangswechselspannung eingegeben und durch einen Gleichrichter (D1 bis D4) 14 einer Vollwel lengleichrichtung unterzogen. Ein Transistor (Q1) 15, eine Reaktanzspule (L1) 16, ein Kondensator (C2) 17, ein Kondensator (C3) 18 und eine Diode (D5) 19 bilden eine Spannungserhöhungs-Zerhackerschaltung. Diese Spannungser höhungs-Zerhackerschaltung ist eine wohlbekannte Umset zerschaltung, in der Energie in der Reaktanzspule 16 gespeichert wird, indem der Transistor 15 auf Durchlaß geschaltet wird, und die gespeicherte Energie über die Diode 19 zu den Kondensatoren 17 und 18 bewegt wird, während der Transistor 15 sperrt.

Die Durchlaß- und Sperrperioden des Transistors 15 werden durch eine Steuerschaltung 20 bestimmt. In die Steuer schaltung 20 werden eine vollwellengleichgerichtete Spannung, die an einen Kondensator (C1) 21 angelegt wird, Gleichspannungen, die an die Kondensatoren 17 und 18 angelegt werden, sowie eine an einem Widerstand (R1) 22 angelegte Spannung, d. h. eine Spannung, die das Ergebnis der Umsetzung des Emitterstroms des Transistors 15 ist, eingegeben.

Auf der Grundlage dieser Eingangsspannungen steuert die Steuerschaltung 20 den Transistor 15 in der Weise in den Durchlaßzustand oder in den Sperrzustand, daß die Form des Eingangsstroms (die tatsächlich die Form eines ge glätteten Stroms ist, die sich aus der Glättung eines Sägezahnstroms durch den Kondensator 21 ergibt) zur Eingangswechselspannung analog ist, wobei die Werte der an die Kondensatoren 17 und 18 angelegten Gleichspannun gen konstant gehalten werden.

Weiterhin führt die Steuerschaltung 20 eine Steueropera tion aus, um zu verhindern, daß die an den Widerstand 22 angelegte Spannung übermäßig groß wird (mit anderen Worten, um sicherzustellen, daß die Ausgangs- und Ein gangsströme dieser Leistungsversorgungsvorrichtung nicht übermäßig groß werden).

Nun wird der selbstlaufende Gleichspannungs/Gleich spannungs-Umsetzer 12 beschrieben. Der in Fig. 3 gezeigte selbstlaufende Gleichspannungs/Gleichspannungs-Umsetzer ist ein selbstlaufender Invertierer des Stromrückkop plungstyps.

Die Transistoren (Q3) 23 und (Q4) 24 werden durch den Einfluß eines Sättigungsphänomens eines sättigbaren Transformators (T1) 25 abwechselnd in den Durchlaßzustand und in den Sperrzustand versetzt. Genauer, wenn der Transistor 23 im Durchlaßzustand ist, wird an einem Ende einer Wicklung eines sättigbaren Transformators 25, das an die Basis des Transistors 23 angeschlossen ist und das durch eine Polaritätsmarkierung gekennzeichnet ist, ein positives Potential erzeugt, wodurch der Transistor 23 im Durchlaßzustand gehalten wird. In diesem Zeitpunkt be wirkt ein Basisstrom, daß vom Emitter des Transistors 23 über den sättigbaren Transformator 25 an einen Transfor mator (T2) 26 ein Strom oder ein Laststrom fließt, wodurch die Wirkung eines Stromtransformators erzielt wird. Der Transformator 25 hält diesen Zustand so lange, bis sein Kern gesättigt ist, wobei in dem Zeitpunkt, in dem diese Sättigung eintritt, die Polarität durch eine Triggerwirkung invertiert wird.

Durch die obige Operation dient eine Spannung über dem Kondensator 17 als Eingangsspannung an den Transformator 26, wenn der Transistor 23 im Durchlaßzustand ist, wobei umgekehrt eine Spannung über dem Kondensator 18 als Eingangsspannung an den Transformator 26 dient, wenn der Transistor 24 im Durchlaßzustand ist. Ein Kondensator (C4) 27 wirkt dahingehend, daß ein Gleichstrom in den Transformator 26 verhindert wird und daß nur eine sehr geringe Wechselspannung angelegt wird.

Eine Spannung an der Sekundärseite des Transformators 26 wird durch einen Gleichrichter (D6, D7) 28 und durch einen Kondensator (C5) 29 gleichgerichtet und geglättet und in Form einer Gleichspannung ausgegeben. In diesem Schaltbild sind der innere Aufbau der Steuerschaltung und ein Teil der Schaltung wie etwa eine Startschaltung für den selbst laufenden Invertierer und ein Stromstöße absor bierender Dämpfer nicht dargestellt.

Für die Leistungsquellenvorrichtung mit einem Ausgang von 300 W und 48 V, die wie oben konstruiert ist, hat sich gezeigt, daß ein Impedanzabfall δ des Gleichspan nungs/Gleichspannungs-Umsetzers 10% beträgt und daß eine Parallelschaltung mit einem Ausgangsstrom-Ungleichgewicht innerhalb eines Bereichs von 20% erzielt werden kann. Die Ausgangsspannungsfehlertoleranz beträgt ungefähr 6%, was für eine Spannungsstabilitätseigenschaft eines Gleichstromleistungsbusses ein zufriedenstellender Wert ist.

Wenn in der in Fig. 1 gezeigten Konfiguration zwei Schal tungen parallelgeschaltet sind, arbeiten sie auf die in Fig. 2 graphisch dargestellte Weise. In Fig. 2 ist auf der Abszisse der Strom aufgetragen, während auf der Ordinate die Spannung aufgetragen ist. Zwei selbstlau fende Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzer 2 sind parallelge schaltet, wobei dann, wenn jeder Umsetzer für sich arbei tet, d. h. wenn die Parallelschaltung nicht vorhanden ist, Ausgangskennlinien erhalten werden, wie sie durch die durchgezogenen Linien gezeigt sind.

Der selbstlaufende Gleichstrom/Gleichstrom-Umsetzer 2 hat nicht die Funktion der Stabilisierung der Ausgangsspan nung, so daß er eine sogenannte Impedanzabfall-Kennlinie besitzt, bei der bei ansteigendem Ausgangsstrom die Ausgangsspannung abnimmt. Die Ausgangsspannungen (ein schließlich des jeweiligen obenerwähnten Impedanzabfalls) sind zu den Eingangsspannungen e1 und en proportional, weshalb dann, wenn die Eingangsspannungen e1 und en nicht gleich sind, die entsprechenden Ausgangsspannungen relativ zueinander verschoben werden und zwei im wesentlichen geradlinige durchgezogene Linien wie in Fig. 2 gezeigt erhalten werden.

Nun wird unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 1 wiederum die Parallelschaltung betrachtet. Wenn die selbstlaufen den Gleichspannungs/Gleichspannungs-Umsetzer 2 parallel geschaltet sind, wird eine diesen Umsetzern 2 gemeinsame Ausgangsspannung V0 erzeugt, wobei ein Ausgangsstrom I0 die Summe der Ausgangsströme I1 und In der jeweiligen selbstlaufenden Gleichspannungs/Gleichspannungs-Umsetzer 2 ist. Mit anderen Worten, diese Umsetzer stabilisieren einen Arbeitspunkt, der in Fig. 2 durch eine Strichlinie gezeigt ist.

Diese Beziehung kann mathematisch folgendermaßen ausge drückt werden: Hierbei ist eine Impedanz, die eine Ursa che für den obenerwähnten Impedanzabfall ist, durch R0 definiert, wobei angenommen wird, daß die beiden selbst laufenden Gleichspannungs/Gleichspannungs-Umsetzer 2 die selbe Impedanz R0 besitzen, ferner ist auch das Span nungstransformationsverhältnis A der beiden selbstlaufen den Gleichspannungs/Gleichspannungs-Umsetzer 2 gleich.

V0 = e1 · A - I1 · R0 = en · A - In · R0, (1)
In/I1 = 1 - ((e1 - en) · A)/(R0 · I1), (2)

Wenn (e1 - en)/e1 eine Ausgangsspannungsabweichung A ist und (R0 · I1)/(e1 · A) ein Impedanzabfall δ ist, gilt:

In/I1 = 1 - Δ/δ. (3)

Das Stromungleichgewicht während der Parallelschaltung ist durch das Verhältnis zwischen der Ausgangsspannungs abweichung Δ des Wechselspannungs/Gleichspannungs-Umset zers 1 mit Eingangsstromkorrektur und dem Impedanzab fall δ des selbstlaufenden Gleichspannungs/Gleichspan nungs-Umsetzers 2 bestimmt. Daher kann durch geeignete Einstellung dieses Verhältnisses eine beabsichtigte Stromaufteilung während der Parallelschaltung bestimmt werden.

Oben ist eine Beschreibung anhand zweier parallelgeschal teter Schaltungen gegeben worden, eine Stromaufteilung kann jedoch auf der Grundlage des gleichen Prinzips auch für eine größere Anzahl von parallelgeschalteten Schal tungen erhalten werden.

Fig. 4 zeigt ein Leistungsversorgungssystem, auf das eine Leistungsquellenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin dung angewendet ist.

In Fig. 4 entspricht ein N+1-Vorumsetzer 30 der in Fig. 1 gezeigten Leistungsquellenvorrichtung, die z. B. drei Leistungsquellenschaltungen enthält. In diesem Leistungs versorgungssystem wird eine von einem Leistungsversor gungsstecker 37 eingegebene Wechselspannung mittels des N+1-Vorumsetzers 30 in eine stabile Gleichspannung von 48 Volt umgesetzt, wobei die Gleichspannung an einen DC48V-Bus 38 ausgegeben wird. Die ausgegebene 48-Volt- Gleichspannung wird für einen mechanischen Betrieb wie etwa die Drehung eines Motors in einem Bankautomaten oder einem Server verwendet. Der DC48V-Bus 38 ist seinerseits an eine Gleichspannungs/Gleichspannungs-Umsetzergruppe 31 sowie an eine Gleichspannungs/Gleichspannungs-Umsetzer gruppe 32 angeschlossen. Die Gleichspannungs/Gleichspan nungs-Umsetzergruppe 31 setzt die 48-Volt-Gleichspannung in eine Gleichspannung von 5 Volt um. Die Gleichspan nungs/Gleichspannungs-Umsetzergruppe 32 setzt die 48- Volt-Gleichspannung in eine Gleichspannung von 3,3 Volt um. Das System wie oben beschrieben kann Gleichspannungen für verschiedene Anwendungen an Geräte liefern.

Mit der Wechselspannungseingangsseite sind zwei Gruppen von Batterien 34 und Batterieladegeräten 33 verbunden. Eine Leistungsquellen-Steuereinrichtung 36 überwacht die eingegebene Spannung, wobei dann, wenn die Versorgung mit ausreichender Leistung nicht aufrechterhalten werden kann, die Batterien von der Leistungsquellen-Steuerein richtung 36 so gesteuert werden, daß sie Leistung lie fern. Wenn die mit dem vorliegenden Leistungsversorgungs system verbundenen Vorrichtungen N Leistungsquellenschal tungen des Vorumsetzers 30, M Gleichspannungs/Gleich spannungs-Umsetzer 31, P Gleichspannungs/Gleichspannungs- Umsetzer 32 und L Batterieladeeinheiten 35 während des Normalbetriebs erfordern, wird die jeweilige Anzahl die ser Komponenten um Eins erhöht, um eine höhere Zuver lässigkeit zu sichern.

Wie oben beschrieben, kann unter Verwendung der Wechsel spannungs/Gleichspannungs-Umsetzer mit Eingangsstromkor rektur und der selbstlaufenden Gleichspannungs/Gleich spannungs-Umsetzer in einer einfachen Kombination ein billiges Leistungsversorgungssystem geschaffen werden, das die Unterdrückung von Harmonischen ermöglicht.

Claims

1. Gleichstromleistungsquelle, an die eine Wechsel spannung angelegt wird und die eine Gleichspannung aus gibt, gekennzeichnet durch
einen Wechsel spannungs/Gleichspannungs-Umsetzer (11), der eine Gleichrichterschaltung (14) für die Voll wellengleichrichtung der angelegten Wechselspannung, eine Zerhackerschaltung mit einer Reaktanzspule (16) und einem ersten Transistor (15) sowie eine Treibersteuerschaltung (20) enthält, die eine impulsartige Gleichspannung, die der Gleichrichtung durch die Gleichrichterschaltung (14) unterworfen worden ist, einen Emitterstrom des ersten Transistors (15) und eine Ausgangsspannung der Zerhacker schaltung (15, 16) empfängt und die Basis des ersten Transistors (15) ansteuert, damit dieser die Form seines durchschnittlichen Emitterstroms an die Form der impuls artigen Gleichspannung annähert, und
einen selbstlaufenden Invertierer (12), der eine Gruppe von zweiten Transistoren (23, 24) und eine Schal tung (25) zum Ansteuern der zweiten Transistorgruppe (23, 24), einen isolierenden Transformator (26), der den Ausgang der zweiten Transistorgruppe (23, 24) empfängt und eine Transformation des Spannungswerts ausführt, sowie eine Schaltung (28, 29) enthält, die den Ausgang des isolierenden Transformators (26) gleichrichtet und glättet.

2. Gleichstromleistungsquelle, gekennzeichnet durch einen Wechselspannungs/Gleichspannungs-Umsetzer (1), der die Form eines Eingangswechselstroms in der Weise steuert, daß sie an die Form der Eingangswechsel spannung angenähert wird, der die Eingangswechselspannung in eine stabilisierte erste Gleichspannung umsetzt und der die erste Gleichspannung ausgibt, und
einen selbst laufenden Gleichspannungs/Gleichspan nungs-Umsetzer (2), der die erste Gleichspannung in eine zweite Gleichspannung mit vorgegebenem Wert transformiert und die zweite Gleichspannung ausgibt.

3. Gleichstromleistungsversorgungssystem, gekenn zeichnet durch mehrere Gleichstromleistungsquellen nach Anspruch 2, die zueinander parallelgeschaltet sind.

4. Gleichstromleistungsquelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselspannungs/Gleich spannungs-Umsetzer (1) enthält:
eine Gleichrichterschaltung (14), die den Ein gangswechselstrom einer Vollwellengleichrichtung unter wirft,
eine Umsetzerschaltung (15, 16), die an die Gleichrichterschaltung (14) angeschlossen ist und eine von der Gleichrichterschaltung (14) gelieferte dritte Gleichspannung in die erste Gleichspannung mit vorgegebe nem Wert umsetzt, und
eine Steuerschaltung (20), die die Umsetzerschal tung (15, 16) in der Weise steuert, daß sie die Form des Eingangswechselstroms an die Form der Eingangswechsel spannung annähert.

5. Gleichstromleistungsversorgungssystem, gekenn zeichnet durch mehrere Gleichstromleistungsquellen nach Anspruch 4, die zueinander parallelgeschaltet sind.

6. Gleichstromleistungsversorgungssystem, gekenn zeichnet durch
einen Verbindungsanschluß (AC IN) für den An schluß an eine Wechselstromleistungsversorgung,
mehrere Gleichstromleistungsquellenschaltungen, die zum Verbindungsanschluß parallelgeschaltet und je weils einen Wechselspannungs/Gleichspannungs-Umsetzer (1) für die Steuerung der Form eines vom Verbindungsanschluß eingegebenen Eingangswechselstroms in der Weise, daß sie an die Form einer Eingangswechselspannung angenähert wird, für die Umsetzung der Eingangswechselspannung in eine stabilisierte erste Gleichspannung und für die Ausgabe der ersten Gleichspannung sowie einen selbstlau fenden Gleichspannungs/Gleichspannungs-Umsetzer (2) enthalten, der die erste Gleichspannung in eine zweite Gleichspannung mit vorgegebenem Wert transformiert und die zweite Gleichspannung ausgibt,
einen Gleichstromleistungsquellenbus (38), der die parallelen Ausgänge der mehreren Gleichstromlei stungsquellenschaltungen empfängt, und
einen ersten und einen zweiten Gleich strom/Gleichstrom-Umsetzer (31, 32), die an den Gleich stromleistungsquellenbus (38) angeschlossen sind.

7. Gleichstromleistungsversorgungssystem nach An spruch 6, gekennzeichnet durch eine Sicherheitsleistungsversorgung (34).

8. Gleichstromleistungsversorgungssystem nach An spruch 7, gekennzeichnet durch eine Ladevorrichtung (33), die Leistung von der Wechselstromleistungsversorgung empfängt, um die Sicher heitsleistungsversorgung (34) aufzuladen.

9. Gleichstromleistungsversorgungssystem nach An spruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ladevorrichtungen (33) vorgesehen sind.

10. Gleichstromleistungsquelle, gekennzeichnet durch
eine Gleichrichterschaltung (14), die einen Eingangswechselstrom gleichrichtet,
eine erste Umsetzerschaltung (11), die an die Gleichrichterschaltung (14) angeschlossen ist und eine erste Gleichspannung, die von der Gleichrichterschaltung (14) ausgegeben wird, in eine zweite Gleichspannung mit vorgegebenem Wert umsetzt,
eine Steuerschaltung (20), die die Umsetzerschal tung (11) in der Weise steuert, daß die Form des Ein gangswechselstroms an die Form der Eingangswechselspan nung angenähert wird,
eine zweite Umsetzerschaltung (23, 24, 25, 26), die den Ausgang der Umsetzerschaltung (11) in einen weiteren Spannungswert umsetzt, der sich von dem vorgege benen Wert unterscheidet, und
eine Glättungsschaltung (28, 29), die den Ausgang der zweiten Umsetzerschaltung gleichrichtet und glättet und eine Gleichspannung ausgibt.

11. Gleichstromleistungsversorgungssystem, gekenn zeichnet durch mehrere Gleichstromleistungsquellen nach Anspruch 1, die zueinander parallelgeschaltet sind.