DE2025124B2 - Unterbrechungsfreies stromversorgungssystem - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Stromversorgungssystem :ur unterbrechungsfreien Lieferung von Wechselstrom nit mehreren, aus Sicherheitsgründen parallel zueinanler geschalteten, gleichen, oszillatorgesteuerten Wech- tr lelstromerzeugern, die miteinander synchronisiert sind.

Bei einem Stromversorgungssystem mit mehreren »us Sicherheitsgründen parallel geschalteten Stromer-,»„aern äußert sich ein Fehler in einem Stromerzeuger, κ Ssweise die Überschreitung der Toleranzbedinnien ü der Weise, daß ein Signal gegeben wird. Das lianil 'erlaubt dem Bedienungsmann, ein fehlerhaftes Ti zu warten bzw. zu reparieren, während das Stromversorgungssystem als Ganzes in Betrieb bleibt. Be "solchen unterbrechungsfre.en Stromversorgungssystemen wird allgemein das Pnnzip der Parallelschaltung mehrerer Einheiten benutzt, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen Das Stromversorgungssystem besteht meist aus einer Anzahl vollkommen gleicher Vorrichtungen, von denen einige an sich überflüssig sind und die parallel Mf eine gemeinsame Last arbeiten Die Vorrichtungen können beispielsweise statische Wechselrichter sein, deren Ausgangsfrequenz durch einen inneren Oszillator bestimmt wird. Sie müssen mit sehr genauer Synchronisierung arbeiten und die Ausgangsfrequenz muß innerhalb einer bestimmten Toleranz, beispielsweise innerhalb 1% Hegen. Bei einem Fehler in einer Vorrichtung der Anordnung muß nicht notwendigerweise das Stromvorsorgungssystem als Ganzes ausfallen Bei den meisten bekannten Stromversorgungssystemen welche sich mit der Synchronisation einer Anzahl vcn Oszillatoren, Generatoren oder Wechselrichtern befassen wird ein Oszillator als Bezugsoszillator verwendet, so daß ein Fehler oder eine Abweichung in diesem Oszillator auch alle übrigen davon abhängigen Einheiten beeinflußt. Bei anderen Stromversorgungssystemen bei denen nur eine lose Kopplung zwischen den Oszillatoren zum Zwecke der Synchronisation vorhanden ist treten verhältnismäßig große und veränderliche Phasendifferenzen zwischen den einzelnen Oszillatorausgängen auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stromversorgungssystem der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welchem ein Fehler eines Oszillators alle übrigen Einheiten nicht beeinflußt und Phasendifferenzen zwischen den einzelnen Oszillatorausgängen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß alle Wechselstromerzeuger vollständig gleiche, jedoch voneinander unabhängige Oszillatoren enthalten, daß jeder Oszillator einen Bezugsimpulsgenerator, einen Koinzidenzdetektor und einen Rückstellimpulsgenerator enthält, daß jeder Bezugsimpulsgenerator über eine Synchron.s.erleitung mit allen Koinzidenzdetektoren verbunden ist, daß der BezuKsimpulsgenerator einen Ausgangsimpuls endlicher Länge erzeugt, daß der Koinzidenzdetektor beim Vorliegen der Koinzidenz von mindestens der Hälfte der Ausgangsimpulse der Bezugsimpulsgeneratorer seinerseits einen Impuls erzeugt und den Ruckstellim pulsgenerator beeinflußt, der wiederum nach einei festgelegten Zeitspanne nach dem Auftreten dei Koinzidenz den Bezugsimpulsgenerator in den Aus gangszustand zurückstellt.

Es wird nicht ein einziger Oszillator als Hauptoszilla tor verwendet. Bei einem Ausfall eines Oszillator infolge eines größeren Fehlers oder einer Abweichuni tritt keine Einwirkung auf die übrigen Oszillatoren eir die fehlerfrei synchron und innerhalb der vorgegebene Frequenztoleranz bleiben.

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dungsgemäß einen Fehlerdetektor, der sowohl vor Bezugsimpulsgenerator als auch vom Rückstellimpul; generator beeinflußt wird und der ein Signal erzeug wenn der Ausgangsimpuls des Bezugsimpulsgeneratoi zu keinem Zeitpunkt mit dem Rückstellimpuls de

^ückstellimpulsgenerators zusammentrifft.

Weitere Ausgestaltungen und Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

In der folgenden Beschreibung eines Ausfühi ungsbeispieles der Erfindung wird auf die Figuren Bezug genommen.

F i g. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Mehrfachoszillatorsystems;

F i g. 2 zeigt eine Reihe verschiedener Impulse;

F i g. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung für einen Bezugsimpulsgenerator;

Fig.4 zeigt eine Schaltungsanordnung eines Koinzidenzdetektors;

Fig. 5 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einem Rückstelümpuisgenerator und einem Fehlerdetektor.

Fig. 1 zeigt die Oszillatoren 1 und II eines Systems von η Oszillatoren, von denen 1 ein Bezugsimpulsgenerator irgendeiner beliebigen bekannten Art ist, dessen Augang mit der Synchronisierleitung L 1 und auch noch mit einem Koinzidenzdetektor 2 verbunden ist. Der Koinzidenzdetektor 2 prüft die Impulse aller Synchronisierleitung L1 bis Ln und wenn ein Koinzidenz von

" + 1 Impulsen vorhanden ist, erzeugt er einen

Ausgangsimpuls, welcher den Ausgangsirr.puls des Oszillators 1 darstellt. Der Ausgangsimpuls wird gleichzeitig einem Rückstellimpulsgenerator 3 zugeführt, der einen Impuls von fast konstanter Impulsbreite erzeugt, der zu dem Bezugsimpulsgenerator 1 zurückgespeist wird, um diesen in den Zustand zu Beginn eines Impulszyklus zu bringen.

Bei diesem System findet die Synchronisation dann statt, wenn bei allen Oszillatoren die Koinzidenz

zwischen " + 1 Bezugsimpulsgeneratorimpulsen vorhanden ist und da die Synchronisierleitungen allen Koinzidenzkreisen gemeinsam sind, tritt der Ausgangsimpuls, der zum Zeitpunkt der Koinzidenz erzeugt wird, in diesem gleichen Zeitpunkt auf. Die Rückstellimpulse, die ebenfalls zum gleichen Zeitpunkt erzeugt werden, stellen nun synchron alle Bezugsimpulsgeneratoren des Oszillatorsystems zurück.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Ausgangsimpuls erzeugt, vorausgesetzt, der Koinzidenzdetektor ist in Ordnung und mindestens

" + 1 Bezugsimpulsgeneratoren sind in Ordnung. Wenn

irgend einer der Bezugsimpulsgeneratoren aus dem Toleranzbereich herausgerät oder in irgendeiner Weise ausfällt, dann wird ein Vergleich mit den erzeugten Bezugsimpulsen und den Rückstellimpulsen, die in einem Fehlerdetektor 4 erzeugt werden, durchgeführt. Der Zustand der Toleranzüberschreitung wird angezeigt, wenn der Bezugsimpuls zu keiner Zeit mit dem Rückstellimpuls zusammentrifft. In diesem Falle wird eine Fehleranzeige durchgeführt. Sollte der Koinzidenzdetektor ausfallen, entweder indem er keine Ausgangsimpulse erzeugt, oder indem er falsche Ausgangsimpulse erzeugt, dann erzeugt das eine Fehlerbedingung in dem System, das durch den Ausgangsimpuls betrieben wird und führt augenblicklich zu einer Fehleranzeige. Ein Fehler bei dem Rückstellimpulsgenerator wird in gleicher Weise durch einen Fehlerdetektor festgestellt. Der Fehlerdetektor selbst ist als fehlersicheres System ausgebildet.

Fig. 2 zeigt einige typische Impulsformer, eines Svstems, welches aus fünf Oszillatoren besteht. Es soll angenommen werden, daß zur Zeit t = 0 alle Oszillatoren in Ordnung sind und daß von allen ein Koinzidenzimpuls erzeugt wurde. Der gestrichelt dargestellte Impuls ist der Rückstellimpuls und jeder

"> Rückstellimpuls hat eine etwas andere Dauer, abhängig von den einzelnen Rückstellimpulsgeneratoren. In den Fig. 2a bis 2e sind die einzelnen Ausgangswellenformen der Oszillatoren 1 bis V dargestellt. Die Impulsbreite der Rückstellimpulse stellt nur einen

ίο kleinen Teil der ganzen natürlichen Periode der Bezugsimpulsgeneratoren dar. Die Impulse, die mit voll ausgezogenen Linien dargestellt sind, sind die Ausgangsimpulse, die von jedem Bezugsimpulsgenerator erzeugt werden.

1) Bei diesem System ist es erforderlich, daß eine Koinzidenz zwischen mindestens drei solchen Impulsen vorhanden ist, und im vorliegenden Falle ist eine Koinzidenz zwischen den Impulsen der Oszillatoren I, IH und V vorhanden. Vorausgesetzt, die fünf Koinzidenzkreise und die Rückstellimpulsgeneratoren sind in Ordnung, werden alle Bezugsimpulsgeneratoren am Ende des Bezugsimpulses zurückgestellt. F i g. 2f zeigt den Summenimpuls im Koinzidenzdetektorkreis.

Wenn in jedem Oszillator die Bezugsimpulse und die Rückstellimpulse über einen Teil ihrer Impulslänge zusammentreffen, dann wird dies von dem Fehlerdetektor festgestellt und keine Fehleranzeige betätigt. Dies ist der Fall in F i g. 2g, wo die Impulse des Fehlerdeiektors im Oszillator II dargestellt sind. Wenn jedoch der

jo erzeugte Bezugsimpuls nicht mit dem Rückstellimpuls zusammentrifft, wie im Falle des Oszillators IV, dann wird dies durch den Fehlerdetektor festgestellt und der Fehler angezeigt, wie dies in F i g. 2h dargestellt ist.

Eine Ausführungsform für die einzelnen Teile der

F> Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist im einzelnen in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt. Der Bezugsimpulsgenerator 1 ist in Fig. 3 dargestellt. Er besteht aus einem Sperrschwinger mit Unijunction-Transistor QX. Es werden geeignete

-to Widerstandswerte für die Vorspannungserzeugung und geeignete Bezugsspannungswerte verwendet, um eine gute Stabilität des Oszillators bei Temperaturänderungen zu erzielen. Die Transistoren QA und Q5 sind so geschaltet, daß sie einen geklammerten Schaltungs-

4) punkt am zweitbestimmenden Kondensator C3 bilden, und stellen ein Mittel dar, um den Bezugsimpulsgtnerator auf den Beginn einer Periode zurückzustellen, in dem Augenblick, in dem ein positiver Impuls an der Basis des Transistors Q 5 auftritt. Der positive Impuls wird vom

ίο Ausgang des Rückstellimpulsgenerators abgenommen dazu ist der Anschluß 10 in der F i g. 5 an den AnschluO 10 in der Fig.3 geschaltet. Der Ausgangsimpuls de; Bezugsimpulsgenerators wird am Widerstand R V erhalten und wird über die Kondensatoren C4 und Cf

■-,-, einem Impulsformerkreis zugeführt, der die logischet Mikroschaltkreise Q2 und QT enthält. Zweck diese Schaltung ist es, einen Impuls von konstanter und gu definierter Breite zu erzeugen. Q 3 und Q 3' sini Verstärker zur Pufferung der positiven oder negative

no Impulse. Es werden beide, sowohl die positiven als auc die negativen Impulse, geformt. Der negative lmpul wird zum Transistor ζ>5 über das aus dem Kondensate Cl und dem Widerstand R 3 gebildete Differenzial glie zurückgeführt, was für eine Einstellung des Bezugsin

b·-, pulsgenerators auf die gewünschte Ausgangsfrequer erforderlich ist, eine Funktion, die ausgeführt wird b Abwesenheit eines normalen Rückstellimpulses. Di negative Ausgangsimpuls wird außerdem verwend

zur Speisung des Fehlerdctcktorkreises. Dazu ist der Anschluß It in der F i g. 3 an den Anschluß 11 in der F i g. 5 geschaltet. Der positive Ausgangsimpuls wird verwendet zur Speisung der Synchronisierleitung. Der normale Rückstellimpuls wird über den Kondensator C1 der Basis des Transistors Q 5 zugeführt.

Die Schaltung des Koinzidenzdetektors 2 ist in F i g. 4 dargestellt. Sie enthält einen Stromsummierungskreis, der aus dem stromerzeugenden Transistor QIl und den Transistor-Torschaltungen Q12, Q 13, Q14, Q 15 und Q16 besteht, welche wiederum die entsprechenden Emitterwiderstände /?24A bis E einschalten. Die Eingänge sind wiederum mit den Synchronisierleitungen verbunden, und zwar ist der Eingang der Transistor-Torschaltung Q12 in der Fig.4 an den Anschluß 23 in der F i g. 3 und die Eingänge der anderen Transistor-Torschaltungen Q13 bis Q16 sind an die entsprechenden Anschlüsse der anderen vier Oszillatoren geschaltet. Die Koinzidenz der Impulse in diesen Leitungen wird festgestellt durch Messungen des Wertes der Treppenspannung, welche am Widerstand Λ 23 auftritt, der im Kollektorkreis des stromerzeugenden Transistors QIl liegt.

Eine typische Treppenspannung ist in Fig. 2f dargestellt. Als Bezugswert wurde ein Teil der Vorspannung für den programmierbaren Unijunction-Transistor Q18 verwendet, die an dem Widerstand R 26 durch den Emitterfolger Q17 auftritt. Wenn hier eine Koinzidenz von drei Impulsen in den Synchronisierleitungen auftritt, wird der Unijunction-Transistor zum Auslösen gebracht und erzeugt einen Hauptausgangsimpuls. Ein proportionaler Teil dieses Impulses wird außerdem dem Rückstellimpulsgenerator zugeführt;

-, dazu ist der Anschluß 9 in der F i g. 4 mit dem Anschluß 9 in der F i g. 5 verbunden.

Der Rückstellimpulsgenerator und der Fehlerdetektor sind in F i g. 5 dargestellt. Der Rückstellimpulsgenerator besteht aus den logischen Mikroschaltkreisen Q6

κι und O6'. Es ist ein Multivibratorpulsformerkreis, ähnlich demjenigen, der beim Bezugsimpulsoszillator verwendet wird, dem der Ausgang dieses Kreises zugeführt wird. Q7 ist ein Verstärker zur Impulspufferung. Der Fehlerdetektor besteht aus einer Torschal-

1) tung QT mit zwei Eingängen, die einen positiven Ausgangsimpuls abgibt, wenn eine Koinzidenz zwischen dem Ausgangsimpuls des Bezugsimpulsoszillators und dem Rückstellimpuls des Verstärker Q 7 vorhanden ist. Dieser Impuls wird einem Multivibrator zugeführt, der

:o die Transistoren QS und Q 9 enthält. Ein Fehlerindikator, beispielsweise eine Lampe, ist mit dem Kollektor des Transistors Q9 verbunden. Bei Abwesenheit vor Impulsen, welche dem Multivibrator zugeführt werden ist der Transistor Q 9 leitend und die Anzeigelampe

2) leuchtet hell. Unter normalen Betriebsbedingunger wird eine Serie von Impulsen dem Multivibratoi zugeführt mit dem Ergebnis, daß die Leitzeit de: Transistors Q 9 erheblich vermindert wird, so daß dii Anzeigelampe nicht mehr hell leuchtet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Stromversorgungssystem zur untere echungsfreien Lieferung von Wechselstrom mit mehreren, aus Sicherheitsgründen parallel zueinander geschalteten, gleichen, oszillatorgesteuerten Wechselstromerzeugern, die miteinander synchronisiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß alle Wechselstromerzeuger vollständig gleiche, jedoch voneinander unabhängige Oszillatoren enthalten, daß jeder Oszillator einen Bezugsimpulsgenerator (1), einen Koinzidenzdetektor (2) und einen Rückstellimpulsgenerator (3) enthält, daß jeder Bezugsimpulsgenerator (1) über eine Synchronisierleitung mit allen Koinzidenzdetektoren (2) verbunden ist, daß der Bezugsimpulsgenerator (t) einen Ausgangsimpuls endlicher Länge erzeugt, daß der Koinzidenzdetektor (2) beim Vorliegen der Koinzidenz von mindestens der Hälfte der Ausgangsimpulse der Bezugsimpulsgeneratoren (1) seinerseits einen Impuls erzeugt und den Rückstellimpulsgenerator (3) beeinflußt, der wiederum nach einer festgelegten Zeitspanne nach dem Auftreten der Koinzidenz den Bezugsimpulsgenerator (1) in den Ausgangszustand zurückstellt.

2. Stromversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Oszillator einen Fehlerdetektor (4) enthält, der sowohl vom Bezugsimpulsgenerator (1) als auch vom Rückstellimpulsgenerator (3) beeinflußt wird und der ein Signal erzeugt, wenn der Ausgangsimpuls des Bezugsimpulsgenerators (1) zu keinem Zeitpunkt dem Rückstellimpuls des Rückstellimpulsgenerators (3) zusammentrifft.

3. Stromversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugsimpulsgenerator (1) als Sperrschwinger ausgebildet ist, der sowohl positive als auch negative Impulse am Ausgang erzeugt.

4. Stromversorgungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Koinzidenzdetektor (2) für jeden Oszillator eine Transistor-Torschaltung (Q 12 ... Q16) enthält, durch welche ein Widerstand (R24A ... R 2AE) in den Emitterkreis des Transistors (Q 11) eines Stromsummierungskreises eingeschaltet werden kann (F i g. 4).

5. Stromversorgungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstellimpulsgenerator (3) aus einem Multivibrator-Pulsfor.ner-Kreis besteht (F ig. 5).

6. Stromversorgungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlerdetektor (4) als fehlersicheres System ausgebildet ist.

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