DE3332727C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Speisenetz mit mehreren Netz­ teilen, die an gemeinsamen Verteilerleitungen ange­ schlossen und parallel geschaltet sind, um Verbraucher mit Leistung zu versorgen, wobei in jedem Netzteil ein­ zeln geprüft wird, ob es ordnungsgemäß arbeitet.

Ein derartiges Speisenetz ist aus der DE-AS 27 55 510 bekannt.

Fig. 1 zeigt ein weiteres bekanntes Speisenetz dieses Typs mit einem ersten Netzteil 1 , das eine vorgeschriebene Spannung, z. B. 5 V, mittels eines 5 V-Ausganges 5P und eines 0 V-Ausganges GND , die mit einem 5 V-Leiter 6 bzw. einem Erdleiter 8 verbunden sind, bereitstellt, sowie mit einem zweiten Netzteil 2, das eine andere vorge­ schriebene Spannung als das erste Netzteil 1 bereitstellt, z. B. 24 V, mittels eines 24 V-Ausganges 24P und eines 0 V-Ausganges GND, die mit einem 24 V-Leiter 7 bzw. dem Erdleiter 8 verbunden sind. An den Lei­ tern (Verteilerleitungen) 6, 7 und 8 ist eine Vielzahl elektronischer Geräte angeschlossen, z. B. Einheiten 3, 4 und 5 eines Steuer- und Regelsystems. Diese Einheiten werden durch einen 5 V-Eingang 5P , einen 24 V-Eingang 24P und einen 0 V-Eingang GND mit Spannung versorgt.

Die Netzteile 1 und 2 besitzen Kontakte 1X bzw. 2X, die jeweils leitend werden, wenn das Netzteil 1, 2 normal arbei­ tet. Die Kontakte 1X und 2X sind in Serie geschaltet, so daß an einem Ausgang 9X feststellbar ist, ob beide Kontakte 1X, 2X leitend sind, d. h. ob beide Netzteile 1 und 2 normal arbeiten. Falls eines der Netzteile 1, 2 ausfällt, dann auch der Ausgang 9X; die Arbeitsweise der Netzteile 1, 2 kann somit durch Überwachung des Ausgangs 9X kontrolliert werden.

In diesem bekannten Speisenetz muß die Leistungsfähig­ keit der Netzteile 1, 2 erhöht werden, wenn der Leistungsver­ brauch oder die Zahl der Einheiten 3, 4, 5 wächst. Das bedeutet, daß das Speisenetz für jede Zusammenstellung von Einheiten 3, 4, 5 neu ausgelegt werden muß, was zu einer geringen Effektivität des Systems führt. Außerdem hat das bekannte System den Nachteil, daß der Ausfall eines der Netzteile 1, 2 direkt den Ausfall des Steuer- und Regelsystems verursachen kann.

Aus der DE-AS 27 55 510 ist eine Stromversorgungsein­ richtung mit ausgangsseitig parallel geschalteten, span­ nungsgeregelten Stromversorgungsgeräten bekannt, bei der jedes Stromversorgungsgerät eine Überwachungsschaltung aufweist, die im jeweiligen Stromversorgungsgerät prüft, ob es ordnungsgemäß arbeitet. Da diese Überprüfung wegen der Parallelschaltung der einzelnen Stromversorgungsge­ räte nicht an deren Ausgangsanschlüssen erfolgen kann, ist in jedem Gerät eine Hilfsgleichrichterschaltung an einer getrennten Wicklung des entsprechenden Übertragers vorgesehen, an die die jeweilige Überwachungsschaltung angeschlossen ist.

Aus der US-PS 44 03 292 ist ein Stromversorgungssystem für Flugzeuge bekannt, bei dem zwei Hauptgeneratoren und ein Hilfsgenerator vorgesehen sind, um zwei Lasten zu versorgen. Jeder dieser drei Generatoren allein ist so ausgelegt, daß er beide Lasten versorgen kann, so daß beim Ausfall eines oder zweier Generatoren die Sicher­ heit gewährleistet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Speisenetz zu schaffen, das verschiedenen Belastun­ gen flexibel angepaßt werden kann, und bei dem es mög­ lich ist, ein ausgefallenes oder fehlerhaftes Netzteil auszutauschen, ohne den Betrieb zu unterbrechen.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Speisenetz der anfangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine gemeinsame Überwachungseinheit mit ei­ nem Netzteilüberwachungskreis vorgesehen ist, dem bei ordnungsgemäßem Arbeiten aller Netzteile ein Bestätigungs­ signal zugeführt ist und der dann ein Gesamt-Bestäti­ gungssignal abgibt, dessen Fehlen als Störungsmeldung zu interpretieren ist, daß die Gesamtleistungsfähigkeit aller Netzteile um mindestens den Betrag der Leistungs­ fähigkeit eines der Netzteile größer ist als der maximale Leistungsbedarf aller Verbraucher, wobei die Leistungs­ fähigkeit jedes einzelnen Netzteiles kleiner als der maximale Leistungsbedarf aller Verbraucher ist, und daß bei Ausfall eines der Netzteile die Versorgung der Ver­ braucher durch die anderen Netzteile übernommen wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Un­ teransprüchen zu entnehmen.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Er­ findung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines bekannten Speise­ netzes;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Speisenetzes nach dieser Erfindung; und

Fig. 3 ein Blockschaltbild, das die Einzelheiten von zwei der Netzteile sowie die Leistungs­ überwachungseinheit aus Fig. 2 zeigt.

Die Anordnung in Fig. 2 enthält Verbraucher 3, 4 und 5, die Einheiten eines Steuer- oder Regelsystems sind, Netzteile 11, 12 und 13, die die Verbraucher 3, 4 und 5 mittels einer 5 V-Verteilerleitung 6 und eines Erdleiters 8 mit 5 V Spannung versorgen, ferner Netzteile 21 und 22, die die Verbraucher 3, 4 und 5 über eine 24 V-Verteilerleitung 7 und den Erdleiter 8 mit 24 V Spannung versorgen, sowie eine gemeinsame Überwachungseinheit 9, die die Versorgungsspannungen, auf den Verteilerleitungen 6, 7 und 8 überwacht und ein Normalsignal an einem Ausgang 9X abgibt, falls sie in Ordnung sind, und ebenso Signale von den Netzteilen 11, 12, 13, 21, 22 über die Signalleitungen 117, 127, 137, 217 und 227 empfängt und ein Gesamt-Bestätigungssignal an einem weiteren Ausgang 9Y abgibt, wenn alle Netzteile 11, 12, 13, 21, 22 einwandfrei arbeiten.

Fig. 3 zeigt die Netzteile 11 und 21 sowie die gemeinsame Überwachungseinheit 9 in Einzelheiten. Das Netzteil 11 enthält eine Spannungsquelle (Spannungsquellenmodul) 111, die über einen 5-V-Anschluß 5P und einen 0-V-Anschluß GND 5-V-Spannung zur Verfügung stellt, und ein UND-Glied 113, welches an einem Eingang ein Betätigungssignal über 115 vom Spannungsquellenmodul 111 empfängt, wenn es normal arbeitet, und eine Anzeigeleuchte 11L, welche abhängig vom Betästigungssignal von 115 aufleuchtet. Das UND-Glied 113 ist mit einem zweiten Eingang mit dem Ausgang eines Inverters 116 verbunden, dessen Eingang wiederum ist einerseits über einen Vorspannwiderstand mit dem positiven Ausgang des Spannungsquellenmoduls 111 und andererseits über einen Anschluß 11a mit dem Erdleiter 8 verbunden. Der Ausgang des UND-Gliedes 113 ist mit der Basis eines Transistors 114 verbunden, um einen offenen Kollektor-Ausgang vorzusehen, während der Kollektor mit einem Überwachungsausgang 11b verbunden ist. Entsprechend enthält das Netzteil 21 eine Spannungsquelle (Spannungsquellenmodul) 221, einen Vorspannwiderstand 212, ein UND-Glied 213, einen Transistor 214, einen Inverter 216 und eine Anzeigeleuchte 21L. In diesem Falle ist der Eingang des Inverters 216 über einen Anschluß 21a mit dem Kollektor des Transistors 114 im vorhergehenden Netzteil 11 verbunden.

Die Überwachungseinheit 9 besteht aus einem Spannungsüberwachungskreis 91, der die Spannungen an den Verteilerleitungen 6, 7 und 8 und überprüft und ein Normalsignal am Ausgang 9X an seinen Anschlüssen 9d und 9e zur Verfügung stellt, wenn alle Spannungen in Ordnung sind, sowie einem Netzteilüberwachungskreis 92, der am Anschluß 9a ein Signal empfängt und ein Gesamt-Bestätigungssignal am weiteren Ausgang 9Y an dessen Anschlüssen 9b und 9c abgibt, wenn alle Transistoren in den Netzteilen 11, 12, 13, 21 und 22 leiten.

Der Bedarf an 5-V-Spannung der Verbraucher 3, 4 und 5 im Steuer- und Regelsystem wird durch beliebige zwei der drei 5-V-Netzteile 11, 12 und 13 gedeckt. Eines von diesen ist überzählig. Aus demselben Grund ist eines der beiden 24-V-Netzteile 21 und 22 überzählig.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Anordnung in Fig. 3 beschrieben. Arbeitet das 5-V-Netzteil 11 ordnungsgemäß, so gibt das Spannungsquellenmodul 111 über 115 ein Bestätigungssignal mit hohem Pegel ab, das die Anzeigelampe 11L zum Leuchten bringt. Der 0-V-Pegel am Erdleiter 8 bewirkt am Inverter 116 einen hohen Pegel und somit ebenfalls am UND-Glied 113, wodurch der Transistor 114 leitet. Findet dasselbe an den restlichen Netzteilen, in Fig. 3 z. B. 21 statt, erscheint am Anschluß 9a der Überwachungseinheit 9 ein Niederpegelsignal, das von der Netzteilüberwachung 92 erkannt wird, die ein Gesamt-Bestätigungssignal am weiteren Ausgang 9Y abgibt. Der Spannungsüberwachungskreis 91 erkennt die vorschriftsmäßigen Spannungen an den Verteilerleitungen 6, 7 und 8 und gibt das Normalsignal am Ausgang 9X ab.

Nehmen wir nun einen Fehler in einem der 5-V-Netzteile 11, 12 oder 13 an, z. B. das Spannungsquellenmodul 111 im Netzteil 11 sei ausgefallen, so wird das Bestätigungssignal an 115 niedrig, dadurch geht die Anzeigeleuchte 11L aus und der Transistor 114 schaltet ab. Das bewirkt einen hohen Pegel am Eingang des Inverters im benachbarten Netzteil, dessen Ausgangspegel wird niedrig und der damit verbundene Transistor sperrt. Das setzt sich fort in den folgenden Netzteilen, schließlich wird der Pegel am Anschluß 9a hoch, um die Abgabe des Gesamt-Bestätigungssignals 9Y zu verhindern. Das oben Erwähnte geschieht im Falle des Ausfalls irgendeines Netzteiles, und das Auftreten eines Fehlers in mindestens einem der Netzteile kann am Fehlen des Gesamt-Bestätigungssignals an 9Y erkannt werden. Das fehlerhafte Netzteil kann durch den Benutzer durch Überprüfen der Anzeigelampen 11L bis 22L sofort erkannt werden.

Darüber hinaus wird für den Fall, daß nur eines der 5-V-Netzteile 11, 12 und 13, und/oder nur eines der 24-V-Netzteile 21 und 22 ausgefallen ist, die für den Betrieb der Verbraucher 3, 4 und 5 nötige Leistung ausrei­ chend durch die verbleibenden Netzteile zur Verfügung gestellt, so daß eine Reparatur oder ein Ersatz des fehlerhaften Netzteiles ohne Unterbrechung des Betriebs des Steuer- und Regelsystems möglich ist.

Die Ausgangsspannungen der Netzteile in einem Netz nach dieser Erfindung müssen nicht notwendigerweise 5 V und 24 V sein, auch ist die Zahl der Netzteile und der Ver­ braucher nicht auf die in diesen Ausführungsbeispielen begrenzt. Die Transistoren, die die normale Funktions­ weise der Netzteile anzeigen sollen, können auch durch Kontakte - wie in Fig. 1 gezeigt - ersetzt werden.

Nach der oben beschriebenen Erfindung kann eine Viel­ zahl von Netzteilen, jedes mit einer Leistungsfähigkeit kleiner als die der Verbraucher, so parallelgeschaltet werden, daß mindestens ein Netzteil überzählig ist, wo­ durch das Speisenetz jede Verbrauchersituation allein durch Anpassung der Zahl der Netzteile bewältigen kann, und zugleich im Fall eines Fehlers in einem Netzteil dieses repariert oder ersetzt werden kann, ohne den Betrieb zu unterbrechen. Somit kann ein sehr zuverläs­ siges und somit wenig Kosten verursachendes Speisenetz geschaffen werden.

Claims (5)

1. Speisenetz mit mehreren Netzteilen (11, 12, 13, 21, 22), die an gemeinsamen Verteilerleitungen (6, 7, 8) angeschlossen und parallelgeschaltet sind, um Verbrau­ cher (3, 4, 5) mit Leistung zu versorgen, wobei in jedem Netzeil (11, 12, 13, 21, 22) einzeln geprüft wird, ob es ordnungsgemäß arbei­ tet, dadurch gekennzeichnet,
daß eine gemeinsame Überwachungseinheit (9) mit einem Netzteilüberwachungskreis (92) vorgesehen ist, dem bei ordnungemäßem Arbeiten aller Netzteile (11, 12, 13, 21, 22) ein Bestätigungssignal zugeführt ist und der dann ein Gesamt-Bestätigungssignal (an 9Y) abgibt, dessen Fehlen als Störungsmeldung zu interpretieren ist;
daß die Gesamtleistungsfähigkeit aller Netzteile (11, 12, 13, 21, 22) um mindestens den Betrag der Leistungs­ fähigkeit eines der Netzteile (11, 12, 13, 21, 22) größer ist als der maximale Leistungsbedarf aller Verbraucher (3, 4, 5), wobei die Leistungs­ fähigkeit jedes einzelnen Netzteiles (11, 12, 13, 21, 22) kleiner als der maximale Leistungsbedarf aller Ver­ braucher (3, 4, 5) ist; und
daß bei Ausfall eines der Netzteile (11, 12, 13, 21, 22) die Versorgung der Verbraucher (3, 4, 5) durch die ande­ ren Netzteile (11, 12, 13, 21, 22) übernommen wird.

2. Speisenetz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Netzteil (11, 21) eine Spannungsquelle (111, 211) enthält, die eine bestimmte Spannung an den Verteilerleitungen (6, 7, 8) bereitstellt und bei ordnungsgemäßem Arbeiten ein Bestätigungssignal (an 115, 215) abgibt; und
daß die gemeinsame Überwachungseinheit (9) einen Spannungsüberwa­ chungskreis (91) enthält, der die Spannung auf den Ver­ teilerleitungen (6, 7, 8) überprüft und ein Normalsignal (an 9X) abgibt, wenn die Spannung ihrem Sollwert ent­ spricht (Fig. 3).

3. Speisenetz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Netzteil (11, 21) ein UND-Glied (113, 213) enthält, dessen erstem Eingang das Bestätigungssignal (an 115, 215) der zugeordneten Span­ nungsquelle (111, 211) und dessen zweitem Eingang über einen Inverter (116, 216) das Ausgangssignal von einem Überwachungsausgang (11b, 21b) eines vorhergehenden Netzteiles zugeleitet ist;
daß der Ausgang des UND-Gliedes (113, 213) mit der Basis eines Transistors (114, 214) verbunden ist, dessen Kol­ lektor den Überwachungsausgang (11b, 21b) des Netzteiles (11, 21) bildet; und
daß der zweite Eingang des UND-Gliedes (113, 213) des ersten Netzteiles (11) über den Inverter (116) an eine feste Spannung (Verteilerleitung 8) angeschlossen und der Überwachungsausgang (21b) des letzten Netzteiles (21) an den Netzteilüberwachungskreis (92) der gemeinsamen Überwa­ chungseinheit (9) angeschlossen ist (Fig. 3).

4. Speisenetz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Netzteil (11, 12, 13; 21, 22) eine Anzeigelampe (11L, 12L, 13L, 21L, 22L) auf­ weist, der zur Anzeige der Betriebsbereitschaft der ent­ sprechenden Spannungsquelle (111, 211) das jeweilige Bestätigungssignal (an 115, 215) zuführbar ist.

5. Speisenetz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbraucher (3, 4, 5) Steuereinheiten eines Steuersystems sind.