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Die Erfindung betrifft ein geregeltes
Gleichstromversorgungssystem, bestehend aus Haupt- und Neben-Spannungsreglern mit
Mitteln zum Identifizieren und Beenden des Betriebs eines
gestörten Spannungsreglers.
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In Stromnetzen mit einer Konfiguration von parallel
geschalteten Spannungsreglern erhalten die einzelnen Regler die
gleiche Steuerspannung und liefern eine im wesentliche
gleiche Strommenge an den Verbraucher. Die parallele
Reglerkonfiguration umfaßt im allgemeinen einen Hauptregler, d.h.
Steuerregler, wobei die übrigen Regler als Nebenregler, d.h.
gesteuerte Regler, bezeichnet werden. Dabei treten bei
Störung des Hauptreglers und/oder der Nebenregler Probleme
auf, sowohl bei der Stromversorgung für die Verbraucher als
auch bei der Identifizierung des gestörten Reglers. Das gilt
besonders bei einer Störung des Hauptreglers, d.h.
Steuerreglers, der das Fehlersignal zur Steuerung des Betriebs der
Nebenregler in einer parallelen Reglerkonfiguration
generiert. Das Diagnosesystem der vorliegenden Erfindung
identifiziert schnell den gestörten Regler und schaltet für den
gestörten Regler einen redundanten Regler im System ein und
verhindert so eine Ausfallszeit für das angeschlossene
Stromversorgungsnetz.
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Die US-A-4,074,182 offenbart ein dc-Stromnetzsystem,
enthaltend eine Vielzahl von Spannungsreglereinheiten, die mit
einem redundanten Regler parallel geschaltet sind, um die
Last automatisch zu übernehmen, wenn ein anderer Regler
gestört ist.
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Die US-A-4,359,679 offenbart ein Lastausgleichssystem mit
parallelen Schaltreglern, die an einen gemeinsamen
Verbraucher geschaltet sind. Der Hauptregler liefert ein
Fehlerbezugssignal an die Nebenregler, die in einer
Lastausgleichsanordnung geschaltet sind.
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'Simple Switching Control Method Changes Power Convertor into
a Current Source' [Ein einfaches Schaltsteuerverfahren
verwandelt einen Stromrichter in eine Stromquelle] von C.W.
Deisch, IEEE 1978. S. 300-360, offenbart ein
Schaltsteuerverfahren zum Umwandeln eines
Eingangs-Spannungsversorgungssignals in eine Ausgangsstromquelle.
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USP 4,609,828 beschreibt ein DC-Stromversorgungssystem
enthaltend eine Vielzahl von parallelgeschalteten Schaltreglern,
um jeweils eine gleiche Ausgangsleistung an einen Verbraucher
zu liefern. Jeder Schaltregler umfaßt eine
Stromsteuerschaltung zum Vergleichen des Ausgangs an den Verbraucher mit
einem Bezugssignal zwecks Generierung eines Fehlersignals.
Wenn einer der Regler ausfällt, wird der Stromausgang an den
Verbraucher von den noch betriebsfähigen Reglern gesteuert
und geliefert.
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In einem System paralleler Schaltregler, die sich in eine
gemeinsame Last teilen, ist eine redundante Konfiguration von
N+1 Reglern parallel zusammengeschaltet, wobei N die Anzahl
der Regler ist, die zur Lieferung des vollen Laststroms
erforderlich sind, und alle Regler teilen sich gleichmäßig in
die Stromversorgung. Die Parallelschaltregler-Konfiguration
beinhaltet einen Hauptregler und n Nebenregler. Alle Regler
enthalten die grundlegende Stromsteuerschaltung. Um den
Stromausgleich zwischen den Reglern zu erreichen, vergleicht
der Hauptregler die Ausgangsspannung mit einer
Bezugsspannung, und erzeugt ein Fehlersignal, das auf alle
Nebenregler übertragen wird. Da das Fehlersignal den Ausgang von
jedem Regler steuert und alle Regler das gleiche Fehlersignal
erhalten, wird die Stromlieferung im wesentlichen auf alle
Regler gleichmäßig verteilt. Eine Störung eines Nebenreglers
wird identifiziert und durch den redundanten Regler
kompensiert, wobei der Hauptregler das Fehlersignal an sich selber
und alle anderen Regler entsprechend anpaßt, um auf diese
Weise die Ausgangsspannung an den Verbraucher beizubehalten.
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Bei Störung eines Nebenreglers wird die Störung entdeckt und
die Hauptreglerspannung Ve wird erhöht, so daß jetzt jeder
Nebenregler so programmiert ist, daß er I/N des Laststroms an
Stelle von I/(N+1) des gesamten vorher beigetragenen Stroms
abzugeben. Im System ist eine Diagnoseschaltung eingebaut,
der durch Prüfen der Ausgangsströme der einzelnen Regler
findet, welcher Regler gestört ist. Die Störung des
Hauptreglers erfordert, daß die Nebenregler die Steuerung ihrer
entsprechenden Ausgänge selbst übernehmen. Das wird erreicht
durch Steuer- oder Vergleichsschaltungen in Kombination mit
einer Rückkopplungsschleife in jedem Nebenregler, die ein
unrichtiges Hauptreglersignal erkennen und die Steuerung an
die Hilfs-Fehlerverstärkungsschaltung des Nebenreglers gibt.
Jeder normal arbeitende Nebenregler vergleicht das
Ve-Steuersignal mit vordefinierten Grenzspannungen, wobei dann, wenn
die Hauptreglerspannung Ve außerhalb dieser Grenzen liegt,
der Nebenregler in die Lage versetzt wird, die Steuerung
seines eigenen Läuferstroms zu übernehmen, unter Verzicht auf
die Stromverteilung.
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Wie die Erfindung ausgeführt werden kann soll jetzt
beispielhaft beschrieben werden anhand der begleitenden Zeichnungen,
in denen:
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Fig. 1 ein Blockschaltbild eines geregelten
Stromversorgungssystems unter Anwendung der vorliegenden Erfindung ist;
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Fig. 2 zeigt in schematischer Form eine Kombination von
Steuerungs- und Fehlererkennungsschaltungen, in Blockform
dargestellt in Fig. 1; und
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Fig. 3 zeigt in schematischer Blockform Mittel zum
Unterscheiden zwischen einem gestörten Hauptregler und einem
gestörten Nebenregler.
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Nehmen wir jetzt Bezug auf die Zeichnungen und insbesondere
auf Fig. 1; dort ist ein Blockschaltbild einer bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Zwecks
leichteren Verständnisses der Beschreibung soll jetzt ein
System beschrieben werden, das nur einen Hauptregler und zwei
Nebenregler aufweist, obwohl in der Praxis eine Konfiguration
eine beliebige Anzahl parallel geschalteter Nebenregler
aufweisen könnte. Wie auf dem Stand der Technik für das
Zusammenschalten von Reglern wohl bekannt und z.B. in der
angezogenen Veröffentlichung von Deisch dargestellt wird, wird
eine dc-Spannung unter Verwendung herkömmlicher
Schalttechniken in ein verhältnismäßig hochfrequentes Stromsignal
in einem Nennbereich von 60-70 kHz umgewandelt und wird beim
Verbraucher wieder in eine dc-Spannung umgewandelt. Eine
solche Stromumwandlung gilt als herkömmlich und ist nicht
Bestandteil der vorliegenden Erfindung. Unter Verwendung von
Stromschalttechniken generiert der Hauptregler ein
Fehlersignal, das als Ve bezeichnet wird, und dieses gemeinsame
Fehlersignal wird an alle Nebenregler gegeben. Eine
redundante Konfiguration von N+1 Reglern wird angewandt, wobei N
die Gesamtzahl der Regler bedeutet, die zur Lieferung der
Leistung erforderlich sind.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein
Haupt-Spannungsschaltregler 21 mit Nebenreglern 23, 25 parallel geschaltet, um
einen Gesamtlaststrom IL zu liefern. Jeder der Regler wendet
die Stromflußtechnik der Leistungssteuerung an, in der
Läuferstromspitzen in jedem der Absetzregler mit einem intern
generierten Steuerstrom verglichen werden zwecks Bestimmung,
wann die Leitung der Transistorschalter enden sollte. Der
Hauptregler 21 generiert über einen Schaltverstärker 27 ein
Steuersignal, das über die Leitung 29 jeder der bezeichneten
Neben-Stromversorgungen 23, 25 zugeführt wird.
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Jeder Regler 21, 23, 25 beinhaltet einen Impulsdauermodulator
31, 33, 35, einen Hochspannungsschalter 37, 39, 41 und einen
Schaltwandler 43, 35, 47. Die Ausgänge der Wandler 43, 45
bzw. 47 sind über Transformatoren 49, 51, 53 und zugeordnete
Filterdrosselspulen 55, 57, 59 gekoppelt, um individuelle
Ausgangslastströme IL/(N+1) an einen gemeinsamen Verbraucher
mit einer Kapazität 60 und einem Widerstand 62 zu liefern.
Nebenregler 33 und 35 beinhalten Steuerschaltungen oder
Vergleicher 61, 63 zum Vergleichen der Spannung Ve vom
Hauptregler mit vordefinierten Grenzspannungen, die von dem
Nebenregler vorgegeben sind. Da diese Fehlerspannung Ve den
Ausgangsstrom jedes Reglers festsetzt und alle Regler bei
normalem Betrieb das gleiche Fehlersignal bekommen, sind die
Ströme ausgeglichen. Der Vergleich, der von den Nebenreglern
23, 25 generiert wird, benutzt Leseverstärker 65, 67, die
über Schalter 71, 73 auf die Vergleicher 61, 63 geschaltet
sind. Jeder Nebenregler enthält seine eigenen
Ansprechpunktverstärker und Vergleichsspannungen, die in der Lage sind,
ihre eigenen Stromflußsteuersignale abzugeben mit einer
Spannung (Ausgang der Leseverstärker 65, 67), um sie mit
seinem Läuferstrom in den Vergleichern 61 bzw. 63 vergleichen
zu können. Auf diese Weise wird die Störung eines
Nebenreglers kompensiert durch Angleichen des Fehlersignals durch
den Hauptregler an sich selbst und alle ungestörten Regler,
um die richtige Ausgangsspannung beizubehalten.
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Sollte das im Hauptregler produzierte Spannungsfehlersignal
Ve, das an den Vergleichern 61, 63 liegt, außerhalb der
obigen, vorgegebenen Grenzwerte liegen, kann die im
Nebenregler enthaltene Fehlerverstärkungsschaltung, wie
nachstehend genauer beschrieben wird, ihren eigenen Läuferstrom
steuern. Eine Störung des Hauptreglers bedeutet jedoch , daß
die Nebenregler die Steuerung übernehmen. So wird verhindert,
daß solche Störungen, die bewirken, daß extreme
Steuerspannungen
an die Nebenregler-Stromversorgung geführt werden,
den Gesamtstrom betreffen können, der in der N+1 Kombination
erzeugt wird, da N Regler den gleichen Gesamtstrom liefern
können. Das schließt aus, daß das Hauptregler-Fehlersignal
ein kritischer Pfad wird, d.h. dessen falscher Betrieb einen
Lastspannungsausfall verursacht. Dieses Bezugssignal wird von
den Nebenreglern und dem Hauptregler als diejenige
Spannungshöhe benutzt, mit der der Läuferstrom in jeder
Stromversorgung verglichen wird, um eine Stromflußsteuerung in jedem
Regler zu erzielen. Da in jeder Stromversorgung eine
gemeinsame Signalhöhe benutzt wird, um die Größenordnung des
Läuferstroms jedes Reglerinduktorstroms festzustellen, ist
der Läuferstrom in jeder Stromzuführung innerhalb der
Toleranzen aufgrund der benutzen Bauteile im wesentlichen
gleich.
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Wenn insgesamt N Regler zur vollen Stromversorgung des
Verbrauchers eingesetzt werden, muß jeder Regler mindestens für
1/N-tel des Laststroms ausgelegt sein. Wenn ein gegebener
Verbraucher von N Reglern gespeist wird, die jeweils 1/N-tel
des Gesamtlaststroms liefern, wird Redundanz erzielt durch
Hinzufügen eines zusätzlichen Nebenreglers, der ebenfalls in
der Lage ist, mindestens 1/N der gesamten Ampere-Leistung
parallel zu den N ursprünglich erforderlichen Reglern zu
liefern. Die Erfüllung dieser Forderung führt zu einer
Anhäufung von N+1 Stromversorgern, von denen eigentlich nur N
gebraucht werden, um den Verbraucher zu beliefern.
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Im Normalfall wird jeder dieser N+1I Regler aufgrund der
Anwendung der Stromsteuertechnik jeweils nur 1/(N+1) des
gesamten Laststroms liefern. Durch Abfühlen des Läuferstroms
jedes Reglers mit Hilfe von herkömmlichen Techniken und
Vergleichen des jeweils entstehenden Signals mit dem der
anderen Regler wird angezeigt, wenn ein Nebenregler gestört
ist.
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Wenn ein Nebenregler gestört ist, so daß er mehr als 1/(N+1)
des gesamten Laststroms beiträgt, bewirkt ein analoges
Ansprechen des Hauptreglers, daß die restlichen ungestörten
Nebenregler-Stromversorger die erhöhte Laststromlieferung vom
gestörten Stromversorger her in Nebenschlußregelung
ausgleichen. Das wird erreicht, weil das Absenken der vom
Hauptregler abgeleiteten Läuferstrom-Vergleichsspannung den
Läuferstrom im Hauptreglerstromversorger und in jedem
ordentlich reagierenden Nebenstromversorger reduziert und somit die
Auswirkung der gestörten Nebenregler-Stromversorgung im
Nebenschluß regelt. Die bleibenden N Regler arbeiten
weiterhin richtig und zeigen im wesentlichen den gleichen
Läuferstrom. Nur der gestörte Regler zeigt eine unterschiedliche
Stromgrößenordnung und kann auf diese Weise zwecks Reparatur
oder Ersatz identifiziert werden. Wenn auf ähnliche Weise ein
Nebenregler gestört ist, so daß er keinen Laststrom beiträgt,
bewirkt eine analoge Reaktion des Hauptreglers, daß die
übrigen ungestörten Nebenstromversorger das Absinken des
verfügbaren Laststroms aus der gestörten Stromversorgung im
Nebenschluß ausgleichen. Der Laststrom wird nicht gestört und
die Diagnose der gestörten Stromversorgung kann gemacht
werden durch Untersuchung der Läuferströme aller
Stromversorger, um die Stromversorgung zu identifizieren, die
wenig oder gar keinen Strom beiträgt.
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Auftretende Störungen im Hauptstromversorger können die
Lastspannung wegen der in den Nebenreglern vorhandenen
Zusatzstromkreise nicht verändern, während eine Diagnose
durchgeführt wird. Wie bereits beschrieben, hat jeder Nebenregler
einen unabhängigen Leseverstärker mit Bezugsschaltung, die in
der Lage ist, ihre eigene Stromsteuerung aufzubauen mit einer
Spannung zwecks Vergleich mit seinem Läuferstrom. Ein Steuer-
oder Vergleichskreis innerhalb jedes Nebenreglers zusammen
mit einer Rückkopplungsschleife vergleicht das obige,
übermittelte Signal vom Hauptregler mit vordefinierten
Grenzspannungen, so daß, falls die von Hauptregler erzeugte
Spannung außerhalb dieser vorgegebenen Grenzen liegt, der im
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Nebenregler enthaltene Fehlerverstärkerschaltkreis seinen
eigenen Läuferstrom steuern kann. Somit sind Fehler im
Hauptregler, die dazu führen würden, daß extreme Steuerspannungen
an die Nebenregler-Stromversorger übermittelt würden, nicht
in der Lage, den von der N+1 Reglerkombination produzierten
Gesamtstrom zu beeinflussen. Das schließt aus, daß der
Hauptreglerfehler ein kritischer Pfad wird, d.h., einer dessen
regelwidrige Betriebsstörung eine Unterbrechung der
Lastspannung bewirken würde.
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Infolge der Unterschiede in den
Nebenregler-Steuer-Bezugsspannungen werden einige der Nebenregler als Reaktion auf
ihre intern generierte Bezugsspannung versuchen, einen
Maximalstrom bzw. einen Null-Strom oder einen Strom zwischen
diesen zwei Extremwerten ihrer Fähigkeiten zu liefern. Das
führt dazu, daß unterschiedliche Induktionsströme abgegriffen
werden, was der Diagnosesteuerung eindeutig zeigt, daß in der
Hauptregler-Stromversorgung ein Problem aufgetreten ist. Die
Diagnose wird dann durch die logische Analyse der
Ausgangsströme durchgeführt.
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Nehmen wir jetzt Bezug auf Fig. 2; in dieser wird in
schematischer Form die Steuerschaltung des Nebenreglers gezeigt,
die in Fig. 1 als Blöcke 61 und 63 dargestellt ist. Der
geoffenbarte Schaltkreis überträgt die Schleifensteuerung von
einem entfernt generierten Fehlersignal auf ein örtliches
Fehlersignal, ohne breite dynamische Spannungsabweichungen am
Verbraucher hervorzurufen. Wie oben beschrieben, besteht das
Regelsystem aus einer Gruppe von N+1 Schaltreglern, von denen
N den Laststrom liefern können. Die Regler arbeiten im
Stromsteuermodus und teilen sich in ein gemeinsames Fehlersignal,
das von einem der Stromversorger generiert wird, der als
Hauptregler bezeichnet wird, so daß jeder Regler einen im
wesentlichen gleichen Beitrag zum Laststrom leistet. Da diese
Differenzspannung den Ausgangsstrom jedes Reglers festlegt
und alle Regler im Normalbetrieb die gleiche
Differenzspannung haben, sind die Ströme ausgeglichen.
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Das System verhindert, daß eine Störung des steuernden
(Haupt)-Reglers die Laststromspannung stört, indem jeder
gesteuerte (Neben)-Regler mit Mitteln ausgestattet ist,
seinen eigenen Stromausgang zu steuern. Die in jedem
Nebenregler eingebaute Rückkopplungsschleife wird von seinem
Digitalsignalprozessor (DSP) ignoriert, solange das
Hauptregler-Fehlersignal zwischen zwei vorgegebenen
Grenzspannungen liegt. Der DSP vergleicht eine Fehlerspannung mit
einer Spannung, die proportional zum Schaltstrom ist, und
bestimmt auf diese Weise seine Impulsbreite, die ihrerseits
den Ausgangsstrom des Nebenreglers bestimmt.
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Da die interne Bezugsspannung der einzelnen Nebenregler nie
genau gleich der des Hauptreglers ist, sind die örtlichen
Rückkopplungskreise in jedem derselben bestrebt, sich weit
außerhalb des normalen Spannungsreglerbereichs zu sättigen.
Wenn die Schleifenregelung abrupt auf eine gesättigte
örtliche Schleife übertragen wird, wird fast mit Sicherheit eine
große Spannungsstörung auftreten. Die geoffenbarte Schaltung
verhütet die Sättigung der "schlafenden" Rückkopplungskreise
zusätzlich zu ihrer Primärfunktion des Auswählens, welches
Rückkopplungssignal, das örtliche oder das entfernte, den
Läuferstrom der einzelnen Nebenregler steuern soll.
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Wie in Fig. 2 gezeigt wird, wenn das entfernte Hauptregler-
Steuersignal zwischen den Grenzen des Fensterfühlers 80, Vh
und Vl liegt, sind die Ausgänge der Steuerkreise, bezeichnet
als STEER und
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, LOW bzw. HIGH. Ein einziger
Spannungsvergleicher wie der Steuerstrom 61 (Fig. 1) sieht diese
Funktion vor. Das schaltet die Diode 81 ON und zieht den
Ausgang des örtlichen Fehlerprozessors 83 HIGH, während die
Diode 87 OFF ist und damit ermöglicht, daß das entfernte
Fehlersignal Ve den Digitalsignalprozessor (DSP) 89 ungestört
erreicht. Der DSP 89 ist so ausgelegt, daß das niedrigste
Fehlersignal den Läuferstrom steuert. Das Schalten des
örtlichen Fehlersignals HIGH bewirkt, daß es vom DSP
ignoriert wird.
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Der örtliche Fehlerprozessor 83 besteht aus dem Verstärker
91, den Widerständen 93 und 95 und den Kondensatoren 97 und
99, die als Umkehrintegrierer konfiguriert sind, um die für
den Regelbetrieb erforderliche negative Rückkopplung zu
liefern. Der Verstärker 101 ist als nicht-umkehrender
Integrierer konfiguriert, dessen Eingang den Ausgang des
Verstärkers 91 abfühlt, und dessen Ausgang über die Diode 87
am Eingang des Umkehr-Integrierers liegt. So wird um den
örtlichen Fehlerprozessor 83 herum eine negative
Rückkopplungsschleife aufgebaut, deren Bandbreite bestimmt wird
durch die RC-Zeitkonstante des Widerstands 84 und des
Kondensators 86 des nichtinvertierenden Integrierers 101. Solange
die Diode 105 ON und die Diode 107 OFF ist, ist die Diode 87
in Vorwärtsrichtung vorgespannt mit einem DC Strom, der durch
einen Widerstand 95, die Diode 87 und die Diode 105 in den
Verstärker 109 im Steuerschaltkreis 82 fließt. Mit der Diode
87 ON regelt der Verstärker 101 den Ausgang des Verstärkers
91 zur Bezugsspannung. Da A1, der Verstärker 91, auch die
gleiche Bezugsspannung benutzt, wird ein eingeschwungener
Zustand erreicht, in dem die Kondensatoren 97 und 99 völlig
entladen sind. Ferner, wenn die Bezugsspannung so gewählt
wird, daß sie der Mittelpunkt des linearen Betriebsbereichs
des Fehlersignals ist, dann ist der örtliche Fehlerprozessor
83 optimal vorgespannt.
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Wenn das Fernsteuersignal Ve außerhalb der Grenzen des
Fensterfühlers 80 liegt, wie es bei Störung des Hauptreglers
sein würde, schaltet der Steuerkreis die Zustände um und
STEER liegt jetzt HIGH und
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ist LOW. Die Diode 81 ist in
Sperrichtung vorgespannt und setzt damit das örtliche
Fehlersignal frei, während Diode 82 in Durchgangsrichtung
vorgespannt ist, und das entfernte "falsche" Steuersignal Ve
wird hochgezogen aus dem Weg, so daß es der Digitalsignal-
Prozessor 89 ignorieren kann. Da nun
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LOW liegt, ist die
Diode 107 ON, und der positive Eingang des Verstärkers 101
wird unter die negative Bezugsspannung gezogen und bewirkt
somit, daß der Verstärker 101 bei LOW sättigt. Die Diode 87
wird in Sperrichtung vorgespannt und trennt somit effektiv
die Verstärker 101 vom örtlichen Fehlerprozessor 83.
Schließlich, mit STEER HIGH wird Diode 105 in Sperrichtung
vorgespannt und bewirkt, daß die Anfühlspannung Vo in den
örtlichen Fehlerprozessor 83 übertragen wird.
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Die Übertragung der Steuerung von einer Schleife auf eine
andere geschieht augenblicklich, im Vergleich zur
Umschaltperiode, so daß der DSP immer ein Reglerrückkopplungssignal
erhält. Da sich der örtliche Fehlerprozessor 83 nicht
sättigen kann, wird der eingeschwungene Zustand ohne Überschwingen
erreicht. Dieser oben geoffenbarte Schaltkreis ist eine
Forderung für einen sauberen Übergang von der Fernsteuerung
zur örtlichen Steuerung und ist als solcher wesentlich für
die Realisierung des redundanten Stromversorgungssystems.
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Dieses oben beschriebene Reglersystem soll redundant benutzt
werden, es muß sichergestellt sein, daß eine Störung des
steuernden Reglers, d.i. des Hauptreglers, keine Störung der
Verbraucherspannung bewirkt. Das oben beschriebene System
erreicht das, wobei jeder gesteuerte Regler, d.i.
Nebenregler, das Steuersignal Ve mit vorgegebenen Grenzspannungen
vergleicht, so daß, sollte Ve wirklich außerhalb dieser
Grenzen liegen, jeder Nebenregler seinen Läuferstrom selbst
regeln kann. Unter dieser Bedingung liegen alle Regler
entweder innerhalb der Stromgrenzen oder im aktiven
Sperrzustand, abgesehen von dem einen, der die Ausgangsspannung
tatsächlich regelt.
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Es wurde beobachtet, daß in bestimmten Situationen eine
Störung eines Nebenreglers einen Zustand bewirken kann, daß
auch ein funktionierender Hauptregler den übrigen
Nebenreglern
als gestört erscheint. Bei Störung eines Nebenreglers
steigt die Hauptreglerspannung Ve schnell auf ein höheres
Niveau an, so daß jeder Nebenregler jetzt programmiert ist,
1/N des Verbraucherstroms im Vergleich zu dem vorherigen
1/(1+N) Strombeitrag zu liefern. Die Schnelligkeit, mit der
jeder Regler auf plötzliche Anderungen der Ve reagieren kann,
ist umgekehrt proportional seiner Filterinduktanz. Wenn die
Bandbreite der Steuerschleife eines Nebenreglers die der
Ausgangsfilter übersteigt, wie es üblicherweise der Fall ist,
dann eilt der Läuferstrom der Ve nach, bis der
eingeschwungene Zustand erreicht ist. Inzwischen wird Ve auf dem
höchsten Niveau gesättigt und bewirkt, daß jeder einzelne
Nebenregler dem Hauptregler nicht mehr folgt, sondern auf interne
Steuerung umschaltet.
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Wenn die interne Bezugsspannung der Hauptregler-Ve über der
des steuernden Nebenreglers liegt, bleibt Ve hoch gesättigt,
weil die Hauptregler-Steuerschleife einen Anstieg der
Verbraucherspannung bewirken will, aber nicht kann, weil die
Nebenregler die Ve ignorieren.
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Infolge der Art des oben beschriebenen Diagnoseschemas kann
der Hauptregler fälschlicherweise als gestört diagnostiziert
werden, während der gestörte Nebenregler, der das Problem
zunächst verursacht hat, unentdeckt bleibt, weil er als in
einem aktiven Sperrzustand befindlich angenommen wird. Sobald
der als gestört angenommene Hauptregler zwecks Ersatz
ausgebaut wird, kann kein befriedigender Laststrom mehr geliefert
werden, weil nur mehr N-1 funktionierende Regler verbleiben.
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Die Schaltkreiskonfiguration der Fig. 3 verhindert, daß die
Hauptregelschleife hoch oder niedrig verriegelt wird. Solange
also der Hauptregler funktioniert, ist eine gleichmäßige
Stromaufteilung garantiert. Umgekehrt ist eine fehlende
Stromaufteilung ein positiver Hinweis auf eine
Hauptreglerstörung.
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Unter Bezugnahme jetzt auf Fig. 3, wird Ve mit den gleichen
vorgegebenen Grenzspannungen verglichen, die für jeden
Nebenregler gelten und die als Vh und Vl bezeichnet werden, so
daß, wenn Ve über Vh ansteigt oder unter Vl abfällt, Ve
entsprechend höher oder tiefer geregelt werden kann. Wenn Ve,
wie oben beschrieben, hoch verriegelt wird, schaltet der
Vergleicher 111 ein und drückt Vc durch die Teileraktion der
Widerstände 113 und 115. Die Fehlerspannung Ve, gesehen vom
Fehlerverstärker 117, wird jetzt negativ (Vc kleiner als Vo)
und Ve sinkt. Sobald Ve weniger stark Positiv wird als Vh,
schaltet der Vergleicher 111 ab und der Kondensator 121 lädt
sich langsam wieder auf die Vergleichsspannung Vr auf.
Gleichzeitig geben die Nebenregler 123 die Regelung wieder an
den Hauptregler zurück und stellen somit die gleichmäßige
Lastverteilung wieder her. Der gestörte Nebenregler kann
jetzt positiv identifiziert werden durch die Beobachtung, daß
sein Läuferstrom null ist.
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Auf ähnliche Weise, wenn Ve unter Vl absinkt, wie bei einer
plötzlichen Lastabsenkung, folgen die Nebenregler nicht mehr
der Ve sondern beginnen, ihre Läuferströme selbst zu steuern,
und die Stromaufteilung hört auf. Wenn die Hauptregler-
Bezugsspannung Vr unter der des steuernden Nebenreglers
liegt, bleibt Ve tief gesättigt, weil die Ve-Spannung jetzt
negativ ist. Der Vergleicher 125 schaltet jedoch ab und Strom
von +V beginnt den Kondensator 121 aufzuladen, wie durch den
Widerstand 127 und die Diode 129 ermöglicht wird. Sobald Vc
höher ist als Vo, wird die Spannung Ve positiv und steigt
über Vl an. Der Kondensator 121 entlädt sich jetzt auf die
Höhe Vr, weil der Vergleicher 125 jetzt an ist, und die
Nebenregler können die gleichmäßige Lastteilung mit dem
Hauptregler wie vorher wieder aufnehmen.