DE2025124C3 - Unterbrechungsfreies Stromversorgungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Stromversorgungssystem zur unterbrechungsfreien Lieferung von Wechselstrom mit mehreren, aus Sicherheitsgründen pamllel zueinander geschalteten, gleichen, oszillatorgesteuerten Wech-.elstromer/eugern, die miteinander synchronisiert sind. liei einem .Stromversorgungssystem mit mehreren uns Sicherheitsgründen parallel geschalteten Stromerzeugern äußert sich ein Fehler in einem Stromerzeuger, beispielsweise die Überschreitung der Toleranzbedingungen, in der Weise, daß ein Signal gegeben wird. Das Signal erlaubt dem Bedienungsmann, ein fehlerhaftes Teil zu warten bzw. zu reparieren, während das Stromversorgungssystem als Ganzes in Betrieb bleibt Bei solchen unterbrechungsfreien Stromversorgungssystemen wird allgemein das Prinzip 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 auf 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% liegen. Bei einem Fehler in einer Vorrichtung der Anordnung muß nicht notwendigerweise das Stromvorsorgungssystem als Ganzes ausfallen. Bei den meisten bekannten Stromversorgungssystemen, weiche sich mit der Synchronisation einer Anzahl von 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 Bezugsimpuligenerator, einen Koinzidenzdetektor und einen Rückstellimpulsgenerator enthält, daß jeder Bezugsimpulsgenerator über eine Synchronisierleitung mit allen Koinzidenzdetektoren verbunden ist, daß der Bezugsimpulsgenerator einen Ausgangsimpuls endlicher Länge erzeugt, daß der Koinzidenzdetektor beim Vorliegen der Koinzidenz von mindestens der Hälfte der Ausgangsimpulse der Bezugsimpulsgeneratoren seinerseits einen Impuls erzeugt und den Rückstellimpulsgenerator beeinflußt, der wiederum nach einer festgelegten Zeitspanne nach dem Auftreten der Koinzidenz den Bezugsimpulsgenerator in den Ausgangszustand zurückstellt.

Es wird nicht ein einziger Oszillator als Hauptoszillator verwendet. Bei einem Ausfall eines Oszillators infolge eines größeren Fehlers oder einer Abweichung tritt keine Einwirkung auf die übrigen Oszillatoren ein, die fehlerfrei synchron und innerhalb der vorgegebenen Frequenztoleranz bleiben.

Zur Fehleranzeige enthält jeder Oszillator erfindungsgemäß einen Fehlerdetektor, der sowohl vom Bezugsimpulsgcncrator als auch vom Rückstellimpulsgenerator beeinflußt wird und der ein Signal erzeug', wenn der Ausgangsimpuls des iiezugsimpulsgenerators /u keinem Zeilpunkt mit dem Rückstellimpuls lies

Rückstellimpulsgenerators zusammentrifft

Weitere Ausgestaltungen und Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet

In der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbei- ί Spieles 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; ι ο

Fig.3 zeigt eine Schaltungsanordnung für einen Bezugsimpulsgenerator;

F i g. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung eines Koinzidenzdetektors;

Fig.5 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einem r, Rückstellimpulsgenerator und einem Fehlerdetektor.

F i g. 1 zeigt die Oszillatoren I und II eines Systems von η Oszillatoren, von denen 1 ein Bezugsimpulsgenerator irgendeiner beliebigen bekannten Art ist, dessen Ausgang mit der Synchronisierleitung L1 und auch 2» noch mit einem Koinzidenzdetektor 2 verbunden ist Der Koinzidenzdetektor 2 prüft die Impulse aller Synchronisierleitungen L1 bis Ln und wenn eine Koinzidenz von ^ + 1 Impulsen vorhanden ist, erzeugt er einen Ausgangsimpuls, welcher den Ausgangsimpuls des Oszillators I darstellt Der Ausgangsimpuls wird gleichzeitig einem Rückstellimpulsgenerator 3 zugeführt der einen Impuls von fast konstanter Impulsbreite erzeugt, der zu dem Bezugsimpulsgenerator 1 zurückge- «1 speist 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 = + ' Bezugsimpulsgeneratorimpulsen vor- ''

handen 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, .n 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 nvt 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 _f,o 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. Dlt Fehlerdetektor selbst ist als fehlersicheres System „, ausgebildet

F i g. 2 zeigt einige typische Impulsformer! eines Systems, welches aus fünf Oszillatoren besteht. Ks soll angenommen werden, daß zur Zeit t = 0 alle Oszillatoren in Ordnung sind und daß von allen ein Koinzidenzimpuls erzeugt wurde. Der gestrichelt darg.~-r 'Ute Impuls ist der Rückstellimpuls und jeder Rückt ...mpuls hat eine etwas andere Dauer, abhängig von den einzelnen Rücksiellimpulsgeneratoren. In den Fig. 2a bis 2e sind die einzelnen Ausgangswellenformen der Oszillatoren I bis V dargestellt Die Impulsbreite der Rückstellimpulse stellt nur einen kleinen Teil der ganzen natürlichen Periode der Beiugsimpulsgeneratoren dar. Die Impulse, die mit voll ausgezogenen Linien dargestellt sind, sind die Ausgangsimpulse, die von jedem Bezugsimpulsgenerator erzeugt werden.

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 1, III 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 Fig.2g, wo die Impulse des Fehlerdetektors im Oszillator II dargestellt sind. Wenn jedoch der 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 Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist im einzelnen in den Fig.3, 4 und 5 dargestellt. Der Bezugsimpulsgenerator 1 ist in F i g. 3 dargestellt. Er besteht aus einem Sperrschwinger mit Unijunction-Transistor Qi. Es werden geeignete Widerstandswerte für die Vorspannungserzeugung und geeignete Bezugsspannungswerte verwendet, um eine gute Stabilität des Oszillators bei Temperaturänderungen zu erzielen. Die Transistoren Q 4 und Q 5 sind so geschaltet, daß sie einen geklammerten Schaltungspunkt am zweitbestimmenden Kondensator C3 bilden, und stellen ein Mittel dar, um den Bezugsimpulsgenerator auf den Beginn einer Periode zurückzustellen, in dem Augenblick, in dem ein positiver Impuls an der Basis des Transistors Q5 auftritt. Der positive Impuls wird vom Ausgang des Rückstellimpulsgenerators abgenommen; dazu ist der Anschluß 10 in der F i g. 5 an den Anschluß 10 in der Fig.3 geschaltet. Der Ausgangsimpuls des Bezugsimpulsgenerators wird am Widerstand R13 erhalten und wird über die Kondensatoren C 4 und C5 einem Impulsformerkreis zugeführt, der die logischen Mikroschaltkreise Q 2 und Q 2' enthält. Zweck dieser Schaltung ist es, einen Impuls von konstanter und gut definierter Breite zu erzeugen. Q 3 und Q 3' sind Verstärker zur Pufferung der positiven oder negativen Impulse. Es werden beide, sowohl die positiven als auch die negativen Impulse, geformt. Der negative Impuls wird zum Transistor Q5 über das aus dem Kondensator C2 und dem Widerstand R 3 gebildete Differenzierglied zurückgeführt, was für eine Einstellung des Bezugsimpulsgenerators auf die gewünschte Ausgangsfrequen/ erforderlich ist, eine Funktion, die ausgeführt wird bei Abwesenheit eines normalen Kückstellimpulses. Der negative Ausgangsimpiils wird außerdem verwendet

zur Speisung des Fehlerdetektorkreises. Dazu ist der Anschluß 11 in der Fig.3 an den Anschluß 11 in der Fig. 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 Q 11 und den Transistor-Torschaltungen (?12, <?13, <?14, Q15 und Q16 besteht, welche wiederum die entsprechenden Emitterwiderstände R2AA bis E einschalten. Die Eingänge sind wiederum mit den Synchronisierleitungen verbunden, und zwar ist der Eingang der Transistor-Torschaltung Q\2 in der Fig.4 an den Anschluß 23 in der F i g. 3 und die Eingänge der anderen Transisior-Torsehaltungen 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 /?23 auftritt, der im Kollektorkreis des stromerzeugenden Transistors QW 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 zun Auslösen gebracht und erzeugt einen Hauptausgangs impuls. Ein proportionaler Teil dieses Impulses wire außerdem dem Rückstellimpulsgenerator zugeführt > dazu ist der Anschluß 9 in der F i g. 4 mit dem Anschlu 9 in der F i g. 5 verbunden.

Der Rückstellimpulsgenerator und der Fehlerdetek tor sind in F i g. 5 dargestellt. Der Rückstellimpulsgene rator besteht aus den logischen Mikroschaltkreisen Q

nt und QW. Es ist ein Multivibratorpulsformerkrei: ähnlich demjenigen, der beim Bezugsimpulsoszillato verwendet wird, dem der Ausgang dieses Kreise zugeführt wird. Ql ist ein Verstärker zur Impulspuffe rung. Der Fehlerdetektor besteht aus einer Torscha

r> tung QT mit zwei Eingängen, die einen positive Ausgangsimpuls abgibt, wenn eine Koinzidenz zwischer dem Ausgangsimpuls des BezugsirnpuisosziHators un< dem Rückstellimpuls des Verstärker Ql vorhanden ist Dieser Impuls wird einem Multivibrator zugeführt, de die Transistoren QS und Q9 enthält. Ein Fehlerindik tor, beispielsweise eine Lampe, ist mit dem Kollekto des Transistors Q9 verbunden. Bei Abwesenheit voi Impulsen, welche dem Multivibrator zugeführt werder ist der Transistor Q9 leitend und die Anzeigelamp

2> leuchtet hell. Unter normalen Betriebsbedingungei wird eine Serie von Impulsen dem Multivibrato zugeführt mit dem Ergebnis, daß die Leitzeit de Transistors Q9 erheblich vermindert wird, so daß di Anzeigelampe nicht mehr hell leuchtet.

Hierzu 4 Blatt Zcichnunucn

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Stromversorgungssystem zur unterbrechungsfreien 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 r> Koinzidenzdetektoren (2) verbunden ist, daß der Bezugsimpulsgenerator (1) einen Ausgangsimpuls endlicher Länge erzeugt, daß der Koinzidenzdetektor (2) beim Vorliegen der Koinzidenz von mindeitens der Hälfte der Ausgangsimpulse der 2« Bezugsimpulsgeneratoren (1) seinerseits einen Impuls erzeugt und den RücksteJlimpulsgenerator (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 Rückstellimpuls- m generator (3) beeinflußt wird und der ein Signal erzeugt, wenn der Ausgangsimpuls des Bezugsimpulsgenerators (1) zu keinem Zeitpunkt dem Rückstellimpuls des Rückstellimpulsgeneriätors (3) zusammentrifft. η

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 ...

Q 16) enthält, durch welche ein Widerstand (R24A π ... R 24E) in den Emitterkreis des Transistors (QtI) eines Stromsummierungskreises eingeschaltet werden kann (F ig. 4).

5. Stromversorgungssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- κι zeichnet, daß der Rückstellimpulsgenerator (3) aus einem Multivibrator-Pulsformer-Kreis bestehi (F ig. 5).

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