DE3115795A1 - Einrichtung fuer eine gesicherte kontinuierliche gleich- oder wechselstromversorgung von verbrauchern - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung für eine
• gesicherte kontinuierliche Gleichstrom- oder Wechselstromversorgung von bevorrechtigten Verbrauchern, welche die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist.
• Eine Einrichtung der eingangs definierten Art enthält Akkumulatoren-Batterien als Energiespeicher, Stromrichter als Energiewandler und zusätzlich ein Notstromaggregat. Das Speichervermögen der Batterien ist daher nur für die Ersatzstromversorgung bei Netzstörungen bis zum Anlauf des Notstromaggregates zu bemessen. Hingegen ist die Leistung des Notstromaggregates für eine gesicherte Stromversorgung der bevorrechtigten Verbraucher über die Stromrichtereinheit, wie erwähnt, bei ausgefallenem Wechselstromnetz und u.U. noch zusätzlich für eine netzunabhängige Stromversorgung bestimmter anderer Verbraucher zu bemessen.
• Bei derartigen Einrichtungen kann eine Stromrichtereinheit zwei oder mehr Gleichrichter für einzelne elektrische Batterien oder eine gemeinsame elektrische Batterie und ebenso zwei oder mehr Wechselrichter in entsprechender Zuordnung zu einzelnen oder zu einer gemeinsamen elektrischen Batterie enthalten. Im einfachsten Falle besteht für Wechselstromversorgung eine Stromrichtereinheit aus einem Gleichrichter und einem Wechselrichter, denen eine Batterie zugeordnet ist, für die Gleichstromversorgung eines Verbrauchers aus einem Gleichrichter und der Batterie. Solche Stromrichtereinheiten heißen Funktionseinheiten. Diese können zu mehreren insgesamt oder gruppenweise zur Leistungserhöhung und zur Schaffung von Redundanz parallelgeschaltet sein.
• Die Leistungsaufnahme der Gleichrichter aus dem Wechselstromnetz ist infolge, z.B. des Gleichspannungshubes beim Batterieladen sowie auch innerer Spannungsabfälle oder infolge einer Blindstromaufnahme erheblich größer als die an Gleichstromverbraucher und zum Laden der Batterien abgegebene Leistung. Entsprechend steht die Effektivstromaufnahme der Gleichrichter in einem bestimmten konstanten Verhältnis zum abgegebenen effektivwertäquivalenten Gleichstrom (Ladestrom und Verbraucherstrom).
• In derartigen kombinierten Anlagen können sich Schwingungen der Energiezufuhr zwischen den energiespeichernden und energieumformenden Anlagekomponenten ausbilden, die sich auf alle hiermit in Zusammenhang stehenden Kenngrößen wie Drehzahl, Frequenz, Spannung und Strom auswirken können und die so große Amplituden erreichen können, daß ein ordnungsgemäßer Betrieb der Anlage unmöglich wird. Die Ursachen dieser Störungen sind systemgegeben, da sie durch das Zusammenwirken der Anlagenbestandteile in einer Kombination bedingt sind.
• Zwar gibt es Leitregeln für Maßnahmen zur Unterdrückung von erfahrungsgemäß möglichen Ursachen, so daß der Fachmann mit mehr oder weniger großem Aufwand erfolgreich. vorgehen kann.
• Diese Erfahrungen und die Anwendung der angegebenen Maßnahmen führen nicht immer zu einer ausreichenden Dämpfung von Schwingungen, weil die Regelkreisparameter der Komponenten nicht beliebig bzw. nur teilweise veränderbar sind.
• In erster Linie stellt sich unter dem Gesichtspunkt einer vor Störungen zu sichernden Stromversorgung die Aufgabe, Leistungspendelungen ausreichend zu dämpfen.
• Die Erfindung, wie in den Patentansprüchen gekennzeichnet, schafft nach einem allgemeinen Lösungsgedanken im Wege der Entkopplung der einen Ladestrom aufnehmenden Batterie einmal dadurch Abhilfe, daß nach Anspruch 1 ein für die Zufuhr eines Ladeerhaltungsstromes der Batterien bemessener ohmscher Widerstand, dem eine den Ladestrom sperrende Leistungsdiode parallelliegt, in einem Batteriestromzweig angeordnet ist.
• Damit ist bei einem Ausfall der Netzspannung eine unverzögerte und unbehinderte Ersatzstromversorgung aus der Batterie über die erwähnte Diode möglich. Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung liegt ein automatisch in Abhängigkeit von einer Batteriestromentnahme schließendes Schaltglied im Nebenschluß der Leistungsdiode , um diese zu entlasten und eine günstigere Bemessung derselben zu ermöglichen, und um bei Netzbetrieb eine normale Ladung der Batterie zu erreichen.
• Zum anderen wird Abhilfe durch die Erfindung nach Patent an spruch 3 dadurch geschaffen, daß der Regler des Gleichrichters einen besonderen, beim Übergang in den Notstrombetrieb mit -Speisung aus einem Aggregat mit Verbrennungsmotor unverzögert eingreifenden, den-Ladestrom nach einer stark fallenden W-Kennlinie steuernden Regelkreis aufweist, wodurch eine dem Widerstand gemäß Anspruch 1 entsprechende Begrenzung des Batterieladestromes erreicht werden kann.
• Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind bei einer Einrichtung für gesicherte und kontinuierliche Stromversorgung wie auch bei hinsichtlich der Funktion und Zweckbestimmung damit vergleichbaren Einrichtungen ohne Aufwand von Bedeutung ausführbar, und die benötigten Mittel sind robust. Vorteilhaft sind diese Maßnahmen auch brei solchen Einrichtungen und Geräten, bei denen Leistungspendelungen vorkommen, nach Art einer Ausstattung oder Nachrüstung anwendbar, wobei keine Eingriffe in bestehende Einrichtungsteile, Regelkreise u.a. nötig sind.
• Anhand der Zeichnung ist nachstehend die Erfindung durch zwei Ausführungsbeispiele, die die Anwendung der beschriebenen Maßnahmen zeigen, erläutert. Es zeigen die Figuren 1 und 2 Blockschaltbilder einer Einrichtung für gesicherte kontinuierliche Gleichstromversorgung.
• Die Einrichtung umfaßt eine Anlage, bestehend aus einer Stromrichtereinheit 2, 2', einer elektrischen Batterie 3 (Akkumulator) und einem einen Dieselmotor D sowie einen elektrischen Generator G enthaltenden Notstromaggregat 1. Bei dieser Anlage arbeitet die Stromrichtereinheit als Leistungsumformer und besteht aus einem gesteuerten Gleichrichter 2 und einem Wechselrichter 2', die nach Fig.1 und Fig.? gerätetechnisch voneinander getrennt sind, wobei deren gemeinsame Gleichstromschiene 8 mit der Batterie 3 verbunden ist und für den Anschluß eines Gleichstromverbrauchers 7 aus der Anlage herausgeführt ist. Der Wechselrichter 2' ist ebenfalls Gleichstromverbraucher und kann zur Stromversorgung von Wechselstromverbrauchern (angedeutet mit dem Bezugszeichen 7') benutzt werden. Die Batterie 3 arbeitet als Energiespeicher zur Aufrechterhaltung der Stromversorgung bei einem kurzzeitigen Ausfallen der Normalstromversorgung aus einem Wechselstromnetz N, an dem der Gleichrichter 2 angeschlossen ist, ein Gleichrichtergerät, das im Bereitschaftsparallelbetrieb oder im Pufferbetrieb mit der Batterie 3 und dem Verbraucher 7 arbeitet.
• Das Diesel-Notstromaggregat 1 speist bei ausgefallener Spannung des Wechselstromnetzes N den Gleichrichter 2.
• Dem gesteuerten Gleichrichter 2 können Regelkreise, instbesondere eines Ladereglers, zugeordnet sein. Bei ungünstiger Vorgabe von Regelkreisparametern können Leistungspendelungen bzw.
• ungedämpfte Schwingungen eintreten. Derartige Leistungspendelungen, die zwischen den Komponenten der Einrichtung oder Anlage auftreten können, werden ausreichend gedämpft durch Entkopplung der Batterie 3, während diese Strom aufnimmt, also geladen wird, von den übrigen Komponenten der Einrichtung mit Hilfe einer entkoppelnden Schutzbeschaltung, die in einem Batteriestromzweig zum Gleichrichtergerät 2 bzw. zur Gleichstromschiene 8 angeordnet ist. Sie enthält einen ohmschen Widerstand 4, der so bemessen ist, daß ein ausreichender Ladeerhaltungsstrom fließen kann, aber große Ladeströme unterdrückt werden. Der Widerstand 4 ist durch eine Leistungsdiode 5 überbrückt, die so gepolt ist, daß sie Entladestrom am Widerstand 4 vorbeiführt. Sobald Entladestrom aus der Batterie entnommen wird, geschieht dies unverzögert über die Diode 5. So erhält der Verbraucher 7 die volle Batteriespannung ohne Spannungsverlust. Zur Entlastung der Diode 5 von dem Entladestrom der Batterie, und um die Batterie 3 während der Normalstromversorgung aus dem Netz N über den Gleichrichter 2 laden zu können, ist die Diode 5 durch ein Schaltglied 6 im Nebenschluß überbrückbar. Das Schaltglied 6 wird automatisch in Abhängigkeit von einer Batterieentladung geschlossen.
• Eine der vorangehend beschriebenen, mit Hilfe der entkoppelnden Schutzbeschaltung 4, 5, 6 erreichbare ähnliche Schutzwirkung ergibt sich, wenn nach Fig.2 dem Gleichrichter 2 ein Regler 9 zugeordnet ist mit einem besonderen, beim uebergang in den Notstrombetrieb schnell eingreifenden Regelkreis, durch den der Ladestrom der Batterie bei Stromversorgung mit Hilfe des Notstromaggregates 1 nach einer stark fallenden Kennlinie gesteuert wird. Anstelle einer Schutzbeschaltung genügt in einem Batteriestromzweig ein Meßwiderstand 4', mit dem für den Regelkreis des Reglers 9 der Ladestrom zur Batterie erfaßt wird.

Claims (3)

1. Einrichtung für eine gesicherte kontinuierliche Gleich- oder Wechselstromversorgung von Verbrauchern Patentansprüche 3 Einrichtung für eine gesicherte Gleich- oder Wechselstromversorgung mit einer als Leistungsumformer arbeitenden Stromrichtereinheit, mit mindestens einer elektrischen Batterie als Energiespeicher und einem Verbrennungsmotor und elektrischen Maschinen-Generator enthaltenden Not stromaggregat, bei welcher Einrichtung die Stromrichtereinheit aus mindestens einem Gleichrichter, den ein Regler zugeordnet ist, besteht, der bei Normalstrombetrieb an ein Wechselstromnetz, bei Notstrombetrieb an den Maschinen-Generator angeschlossen ist, und die Stromrichtereinheit mindestens einen Wechselrichter für eine kontinuierliche Wechselstromversorgung enthalten kann, welcher mit dem Gleichstromausgang des Gleichrichters und mit einer Polklemme der Batterie ständig verbunden ist, die zusammen einen Abgang für Gleichstromverbraucher bilden, und der Wechselstromausgang des Wechselrichters einen Abgang für Wechselstromverbraucher hat, dadurch gekennzeichnet, daß ein für die Zufuhr des Ladeerhaltungsstromes der Batterien (3) bemessener ohmscher Widerstand (4), dem eine den Ladestrom sperrende Leistungsdiode (5) parallelliegt, in einem Batteriestromzweig angeordnet ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein automatisch in Abhängigkeit von einer Batteriestromentnahme schließendes Schaltglied (6) im Nebenschluß der Leistungsdiode (5) liegt.
3. 3. Einrichtung für eine gesicherte Gleich- oder Wechselstromversorgung mit einer als Leistungsumformer arbeitenden Stromrichtereinheit, mit mindestens einer elektrischen Batterie als Energiespeicher und einem Verbrennungsmotor und elektrischen Maschinen-Generator enthaltenden Notstromaggregat, bei welcher Einrichtung die Stromrichtereinheit aus mindestens einem Gleichrichter, dem.ein Regler zugeordnet ist, besteht, der bei Normalstrombetrieb an ein Wechselstromnetz, bei Notstrombetrieb an den Naschinen-Generator angeschlossen ist, und die Stromrichtereinheit mindestens einen Wechselrichter für eine kontinuierliche Wechselstromversorgung enthalten kann, welcher mit dem Gleichstromausgang des Gleichrichters und mit einer Polklemme der Batterie ständig verbunden ist, die zusammen einen Abgang für Gleichstromverbraucher bilden, und der Wechselstromausgang des Wechselrichters einen Abgang für Wechselstromverbraucher hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (9) des Gleichrichters (2) einen besonderen, beim Übergang in den Notstrombetrieb mit Speisung aus einem Aggregat mit Verbreenungsmotor unverzögert eingreifenden, den Ladestrom nach einer stark fallenden W-Eennlinie steuernden Regelkreis aufweist.