DE2014680A1

DE2014680A1 - Wechselstrom-Notstromversorgungsanordnung

Info

Publication number: DE2014680A1
Application number: DE19702014680
Authority: DE
Inventors: Claude Giot
Original assignee: ACEC SA
Current assignee: Umicore NV SA
Priority date: 1969-04-01
Filing date: 1970-03-26
Publication date: 1970-10-15
Also published as: DE2014680B2; LU60633A1; FR2042217A5; DD85126A5; DE2014680C3; PL80661B1; BE730850A; CS150505B2; RO59918A; NL7004655A

Description

Unser Zeichen: A 1509

ATELIERS DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES DE CHARLEROI (ACEC) 23, Avenue de !'Astronomie
Saint-Josse-ten-Noode, Brüssel, Belgien

Wechselst rom-Notstromversorgungsanordnung

Die Erfindung bezieht sich auf Notstromanlagen, die dazu

bestimmt sind, mit Hilfe eines unabhängigen Wechselrichters zu gewährleisten, dass die Lieferung elektrischer Energie zu einem Verbrauchernetz im Fall eines Ausfalls des Wechselstromverteilernetzes nicht unterbrochen wird.

Bei den bekannten Anlagen dieser Art ist es notwendig, ein Ladegerät für die zur Stromversorgung des Wechselrichters dienende Akkumulatorbatterie vorzusehen, und falls nicht die geringste Unterbrechung der Stromzuführung zu dem Verbrauchernetz zugelassen werden kann, muss das Verbrauchernetz dauernd von dem Wechselrichter über das Ladegerät gespeist werden, an welchem die Batterie als Puffer angeschlossen ist. Dadurch werden die Kosten der Anlage beträchtlich-erhöht, weil das Ladegerät für die gesamte Verbraucherleistung ausgelegt sein muss.

0098 42/1215

ORIGINAL INSPECTED

Die erfindungsgeroässe Notstromversorgungsanordnung besitzt den grossen Vorteil, dass sie kein besonderes Batterieladegerät enthält, da dessen Punktion automatisch von den Wechselrichter selbst durchgeführt wird, der bei einem Ausfall des Verteilernetzes die Stromversorgung des Verbrauchernetzes ohne Unterbrechung gewährleistet und die Rückkehr zu den normalen Betriebsbedingungen gleichfalls automatisch und ohne Unterbrechung ermöglicht.

Die erfindungsgemässe Notstromversorgungsanordnung enthält einen dauernd an da3 Verbrauchernetz angeschlossenen unabhängigen Wechselrichter, der von einer Akkumulatorbätterie gespeist wird und mit einem Ausgangsspannungsregler sowie einer Frequenzsteuerschaltung versehen ist, und sie ist dadurch gekennzeichnet, dass eine an sich bekannte Einrichtung vorgesehen ist, die den Ausgangsspannungsregler durch ein der Blindstromkomponente des Wechselrichterstroos proportionales Signal derart beeinflusst, dass diese Komponente praktisch gleich Null gehalten wird, um die Regelung der Spannung des Wechselrichters an die Spannung des Verteilernetzes anzupassen, wenn diese Spannung auf einem normalen Wert bleibt, dass eine Einrichtung vorgesehen ist, die dieFrequenzsteuerschaltung durch ein der Wirkstromkomponente des Wechselrichterstroms proportionales Signal derart beeinflusst, dass diese Komponente praktisch gleich Null gehalten wird, wenn die Batteriespannung normal ist, und bei einem Abfall der Batteriespannung unter einen festgelegten Mindestwert der Wirkstromkomponente ein negativer Wert erteilt wird, damit die Batterie von dem Verteilernetz über den Wechselrichter geladen wird, und dass zwischen dem Wechselrichter und dem Verteilernetz ein elektronischer Schalter abordnet ist, der von zwei logischen Schaltungen gesteuert wird, deren Eingangsgrößen die Bedingungen für das öffnen bzw. das Schliessen des elektronischen Schalters darstellen.

009842/1215

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die das Blockschaltbild einer nach der Erfindung ausgeführten Notstromyersorgungsanordnung zeigt.

Die Zeichnung ze%t ein Verbrauchernetz U_r das normalerweise von einem Energieverteilungsnetz R über eine elektronische Trennvorrichtung K gespeist wird, von der angenommen wird, dass sie geschlossen ist. Das Verbrauchernetz U ist über einen Stromwandler TI mit dem Ausgang eines Wechselrichters O verbunden, der von einer Batterie B gespeist wird.Der Wechselrichter O ist mit einem Ausgangsspannungsregler V ausgestattet, der die Aufgabe hat, die ( Ausgangsspannung zwischen vcrbestimmtenGrenzwerten zu halten, wenn das Verbrauchernetz ausschliesslich vom Wechselrichter gespeist wird. Ferner ist der Wechselrichter mit einer Frequenzsteuerschaltung P versehen. Der Stromwandler TI und die Ausgangsspannung des. Wechselrichters speisen zwei Schaltungen D und W, die so ausgeführt sind, dass sie jeweils einAusgangssignal abgeben, das bei der Schaltung D der Blindstrom komponente und bei der Schaltung W der Wirkstromkomponente des Wechselrichterstroms proportional ist. Der Ausgang der Schaltung D wirkt auf den Spannungsregler V derart ein, dass der.Regler im Sinne einer Spannungsverringerung wirksam wird,, wenn der Wechselrichter Blindenergie zu ^

liefern sucht, und dass er im entgegengesetzten Sinne wirkt, wenn der Wechselrichter Blind energie zu empfangen sucht. Die Regelung der Wechselrichterspannung passt sich somit automatisch an die Spannung des Energieverteilungsnetzes an, jedoch natürlich nur insoweit, wie sie über dem vorgesehenen Mindestwert bleibt.

009842/1215

Bad

Die Frequenzsteuerschaltung steht andrerseits unter dem Einfluss einer Vergleichsschaltung C, die am Eingang einerseits die Ausgangsspannung der Schaltung W empfängt und andrerseits die Spannung, die von einem. Regler E für die Spannung der Batterie B geliefert wird und die Abweichung der Batteriespannung von einem Mindestnennwert darstellt. Wenn die Batteriespannung normal ist, hat das vom Regler E zur Vergleichsschaltung C gelieferte Signal den Wert Null, und die Vergleichsschaltung C wirkt auf die Frequenzregelschaltung F so ein, dass dera von der Schaltung W gelieferten Signal gleichfalls der Wert Null erteilt wird, so dass kein Austausch von Wirkenergie ' ' zwischen dem Wechselrichter und dem Netz stattfindet. Wenn dagegen die B^tteriespannung unter den Nennwert fällt, liefert der Regler E zur Vergleichsschaltung G ein Signal, das auf die Prequenzsteuerschaltung I* im Sinne einer Verringerung der Frequenz einwirkt; dies hat zur Folge, dass der Wechselrichter Wirkenergie vom Energieverteilungsnetz empfängt , was durch ein negatives Ausgangssignal der Schaltung W zum Aisdruck kommt, und dieses negative Ausgangssignal gleicht die Wirkung des Ausgangssignals des Reglers E in der Vergleichsschaltung C aus. Die Batterie empfängt somit einen Ladestrom, bis ihre Spannung wieder hergestellt ist.

Wenn die Spannung des Energieverteilungsnetzes R unter den vorgesehenen Mindestwert fällt, oder wenn aus irgendeinem Grund der Wechselrichter O aktive Energie zum Netz liefert, was das Erscheinen eines positiven Signals am Ausgang der Schaltung V/ hervorruft, liefert eine logische Oder-Schaltung OU zu der Unterbrecherschaltung K ein Auslösesignal d. Das Netz R wird dann abgetrennt und der Wechselrichter O speist.allein das

009842/1215

BAD

Verbrauchernetz U, Gleichzeitig schickt die Schaltung K ein Sperrsignal zur Vergleichsschaltung O, um deren Einwirkung auf die Frequenz des Wechselrichters zu verhindern.Das gleiche Sperrsignal wird der Schaltung D zugeführt, die nicht mehr auf die Spannung einwirken darf, so dass diese allein durch die Wirkung des Spannungsreglers V geregelt wird. Palis mehrere parallele Wechselrichter verwendet werden, von denen jeder von einem eigenen Spannungsregler gesteuert wird, lässt man die Schaltung W weiter arbeiten, damit der Synchronlauf aufrechterhalten wird, und man kann die Beibehaltung einer begrenzten Wirkung der Schaltung D in Betracht ziehen, damit die von den verschiedenen Wechselrichtern gelieferte Blindenergie verteilt wird.

Wenn die normale Spannung wieder am Netz R erscheint, wird die Unterbrecherschaltung K wieder dadurch geschlossen, dass sie von einer logischen Und-Schaltung ET gesteuert wird, die ein Ausgangssignal f abgibt, wenn ausaer der Wiederherstellung des normalen Werts der Netzspannung die Phase dieser Netzspannung mit der Phase der Wechselrichterspannung übereinstimmt. Dies erfolgt durch das Eingreifen^ einer Schaltung S, welche die Spannung an den Klemmen der Unterbrecherschaltung K überwacht und beim Nulldurchgang der resultierenden Spannung des Netzes R und des Wechselrichters ein Signal abgibt. Wenn die beiden Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind, wird die Unterbrecherschaltung K wieder geschlossen, und die Last wird wieder vom Netz R übernommen. ·

Die in der zuvor beschriebenen Anordnung verwendeten Schaltungen können in irgendeiner bekannten Weise ausgeführt sein; es sind im Rahmen der Erfindung auch Varianten vorstellbar, insbesondere im Fall des Parallellaufs mehrerer Wechselrichter. .

Patentansprüche 009842/1215

Claims

Patentansprüche

1.) Notstromversorgungsanordnung mit einem dauernd an das Verbrauchernetz angeschlossenen unabhängigen Wechselrichter, der von einer Akkumulatorbatterie gespeist wird und mit einem Ausgangsspannungsregler sowie einer Frequenzsteuerschaltung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine an sich bekannte Einrichtung vorgesehen ist, die den Ausgangsspannungsregler durch ein der Blindstromkomponente des Wechselrichterstroms proportionales Signal derart beeinflusst, dass diese Komponente praktisch gleich Null gehalten wird, um die Regelung der Spannung des Wechselrichters an die Spannung des Verteilernetzes anzupassen, wenn diese Spannung auf einem normalen Wert bleibt, dass eine Einrichtung vorgesehen ist, die die Frequenzsteuerschaltung durch ein der Wirkstromkomponente des Wechselrichterstroms proportionales Signal derart beeinflusst, dass diese Komponente praktisch gleich Null gehalten wird, wenn die Batteriespannung normal ist, und bei einem Abfall der Batteriespannung unter einen festgelegten Mindestwert der Wirkstromkomponente ein negativer Wert erteilt wird, damit die Batterie von dem Verteilernetz über den Wechselrichter geladen wird, und dass zwischen dem Wechselrichter und dem Verteilernetz ein elektronischer Schalter angeordnet ist, der von zwei logischen Schaltungen gesteuert wird, deren Eingangsgrössen die Bedingungen für das Öffnen bzw. das Schliessen des elektronischen Schalters darstellen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ' die Frequenzsteuerschaltung des Wechselrichters von einer Vergleichsschaltung abhängt , die das der Wirkstromkomponente des Wechselrichterstroms proportionale Signal mit der Abweichung der Batteriespannung von einem Nennwert vergleicht.

009842/1215

Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die das Öffnen des elektronischen Schalters steuernde logische Schaltung eine Oder-Schaltung ist, deren Eingangsgrössen einerseits ein das Absinken der Spannung des Verteilernetzes unter einen festgelegten Mindestwert darstellendes Signal und andrerseits ein einen positiven V/ert der vom Wechselrichter zum Netz gelieferten Wirk— stromkoraponente darstellendes Signal sind.

Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 » dadurch gekennzeichnet, dass die das Schliessen des elektronischen Schalters steuernde Schaltung eine Und-Schaltung ist, deren Eingangsgrössen einerseits durch den Wiederanstieg der Spannung desVerteilernetzes un& andrerseits durch ein Signal gebildet sind, das von einer Schaltung geliefert wird, die auf die Wiederherstellung der Gleichphasigkeit zwischen der Wechselrichterspannung und der Spannung des Verteilernetzes anspricht.

Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet", dass der elektronische Schalter mit Einrichtungen versehen ist, die beim Öffnen des Schaltersein Signal abgeben, das einerseits die Wirkung der Batteriespannung auf die Frequenzsteuerschaltung des Wechselrichters und andrerseits ganz oder teilweise die Wir- -ι fcttt^der Blindstromkomponente des Wechselrichterstroms auf dessen Ausgangsspannung sperrt.

009842/1215

BAD ORIGINAL

L e e r s e i t e