DE4113245A1 - Einrichtung zur stromversorgung fuer gleichzeitig gleich- und wechselstrom-versorgungsleistung benoetigende geraete wie grossrechner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Stromversorgung für gleichzeitig vorzugsweise hohe Gleich- und Wechsel­ stromversorgungsleistung benötigende Geräte, wie Groß­ rechner.

Bestimmte Geräte, wie beispielsweise Großrechner, benötigen neben einer Gleichstromenergie möglichst geringer Rest­ welligkeit (zum Beispiel zur Versorgung von Schaltnetz­ teilen und angeschlossenen Halbleitern) auch Wechselstrom­ energie (zum Teil mit hoher Leistung), beispielsweise zum Betrieb von Pumpen für die Flüssigkeitskühlung oder Lüfter für Wärmetauscher. Insbesondere bei sehr kompakt gebauten Großrechnern ist die dafür benötigte Wechsel­ stromenergie sehr hoch und kann in einer gleichen Größen­ ordnung liegen wie die für den eigentlichen Betrieb des Rechners benötigte Gleichstromenergie.

So kann beispielsweise die Gleichstromleistung 200 kW, bei modernen Großrechner auch bis zu 800 kW betragen, während die für die Kühleinrichtungen und andere Wechsel­ stromabnehmer benötigte Wechselstromleistung zum Beispiel 60 kVA, teilweise aber auch 800 kVA betragen kann, und dann in der gleichen Größenordnung wie die benötigte Gleich­ stromleistung liegt.

Bei diesen hohen Leistungen ist es wichtig, daß möglichst wenig Verluste in den Geräten entstehen, die diese Leistung zur Verfügung stellen sollen. Infolge der Empfindlichkeit der einzelnen Bauelemente derartiger Recheneinrichtungen ist es auch notwendig, trotz oder gerade bei dieser hohen Leistung eine möglichst "brummfreie" Gleichspannung zur Verfügung zu stellen. Schließlich ist es insbesondere bei den genannten Rechneranwendungen von wesentlicher Bedeutung, daß ein nie ganz auszuschließender Netzausfall nicht dazu führt, daß eine angefangene Rechenoperation unterbrochen wird. Vielmehr ist sicherzustellen, daß die jeweilige Rechenoperation auch nach einem Netzausfall noch beendet wird oder zumindest die bis dahin ausgeführten Rechenschritte (Daten) gespeichert werden.

Das bedeutet, daß die Stromversorgung derart ausgestaltet sein sollte, daß bei einem plötzlichen Netzausfall zumindest für eine kurze Zeit noch volle Energie weitergeliefert wird, um dem Rechner zu ermöglichen, bestimmte Rechen­ operationen noch vorher abzuschließen. Diese Überbrückungs­ zeit braucht oft nicht lang zu sein, teilweise genügen bereits Bruchteile einer Sekunde.

Im übrigen soll die Einrichtung auch in der Lage sein, übliche Netzschwankungen, die meist bei 10% liegen, aus­ zugleichen.

Die Erfindung betrifft in ihrer allgemeinsten Ausführungs­ form eine Einrichtung zur Stromversorgung für gleichzeitig Gleich- und Wechselstrom-Versorgungsleistung benötigende Geräte, wie Großrechner, mit einem AC-DC-Eingangsumsetzer zur Umsetzung von aus einem Wechsel- oder Drehstromnetz bezogener Wechselstromenergie in Gleichstromenergie ge­ ringer Restwelligkeit, dem ein erster Schaltkreis zur Lieferung von Wechselstrom oder Drehstrom, sowie ein zweiter Schaltkreis zur Lieferung von Gleichstromenergie verrin­ gerter Restwelligkeit angeschlossen ist, wobei die dem Eingangsumsetzer nachgeschalteten Schaltkreise steuerbare Halbleiter insbesondere Transistoren und Thyristoren um­ fassen, die mittels Steuereinrichtungen, vorzugsweise unter Verwendung von Mikroprozessoren, ansteuerbar sind.

Durch diese Maßnahmen ergibt sich die Möglichkeit, mit Hilfe verhältnismäßig einfacher, wenn auch hochbelastbarer Halbleitereinrichtungen nicht nur den benötigten Gleichstrom in der gewünschten Höhe zur Verfügung zu stellen, sondern auch einen Wechselstrom, der ausreicht, um beispielsweise eine ausreichende Anzahl von Kühlaggregaten der Einrichtung anzutreiben und/oder andere Aggregate mit hoher Wechsel­ spannungsleistung zu versorgen.

Damit besteht nicht mehr die Gefahr, daß beispielsweise nur die für die Lüfter vorgesehene Wechselstromenergie ausfällt, während die Gleichstromenergie weitergeführt wird. Dies hätte zur Folge, daß die empfindlichen Bauteile eines Rechners durch die im Normalbetrieb entstehenden hohen Wärmeverluste überhitzt würden, ohne daß gleich­ zeitig auch die Energiezufuhr für die Rechnereinrichtun­ gen unterbrochen würde. Durch den gemeinsamen Anschluß an eine gemeinsame Energiequelle kann dieser besonders kostspielige Störfall nicht auftreten.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß der erste Schaltkreis vorzugsweise aus drei (oder auch mehr) parallel an den Ausgangsanschlüssen des AC-DC-Ein­ gangsumsetzers angeschlossenen Serienschaltungen von je zwei Transistoren besteht, an deren jeweiligem Ver­ bindungspunkt ein Ausgangsanschluß der drei (oder mehr) Anschlüsse eines Dreiphasen-Wechselstroms (oder eines Mehrphasenwechselstroms) gebildet wird, wobei gegebenenfalls ein vierter Anschluß den Nullphasenanschluß eines Drehstroms bildet, so daß nicht nur übliche Drehstromspannungen von 380 V zur Verfügung stehen, sondern auch die entsprechende Spannung 220 V. Über der Kollektor-Emitter-Strecke der Transistoren liegt dabei jeweils eine Diode.

Zur Versorgung von 1-Phasen-Wechselstrom-Verbrauchern könnte die Zahl der Transistoren und Dioden auch auf je vier (davon jeweils zwei paarweise parallel schaltet) verringert werden, bei ansonsten gleicher Anordnung.

Hinsichtlich des zweiten Schaltkreises, der die Gleich­ stromenergie erzeugt, ist es zur Reduzierung der Welligkeit günstig, wenn an den Ausgangsanschlüssen des AC-DC-Ein­ gangsumsetzers eine Serienschaltung aus einer Drossel und der Kollektor-Emitter-Strecke eines basisgesteuerten Transistors angeschlossen wird, wobei am Verbindungspunkt zwischen Drossel und Transistor (zum Beispiel des Kollektors) eine Diode mit einem Ende angeschlossen ist, während das andere Ende der Diode an dem einen Ausgangsanschluß des zweiten Schaltkreises angeschlossen ist, und am anderen Ausgangsanschluß dieses Schaltkreises der andere Anschluß der Kollektor-Emitter-Strecke (zum Beispiel der Emitter) des Transistors sowie der eine Ausgangsanschluß des AC-DC-Um­ setzers angeschlossen ist. Dabei soll über den Ausgangsan­ schlüssen des zweiten Schaltkreises ein Kondensator liegen. Diese Schaltung ermöglicht es, durch ein gesteuertes Takten des Transistors am Ausgang eine höhere, brummfreie Gleich­ spannung einzustellen. Durch das gesteuerte Takten des Transistors wird das Maß der Energiezufuhr gesteuert. Die Welligkeit der Gleichspannung läßt sich entsprechend durch höhere Taktfrequenzen des Transistors beliebig weit herabsetzen.

Der aus Drossel, Diode und Transistor bestehende Teil des zweiten Schaltkreises kann auch mehrfach, insbesondere dreifach vorgesehen werden. Dies ermöglicht es, die Tran­ sistoren zeitlich versetzt mit einem Steuersignal in der Weise zu versehen, daß sich eine noch weitere Reduzierung der Welligkeit ergibt. Diese Ausführungsform hat außerdem den Vorteil, daß auch Schalttore mit größerer Trägheit eingesetzt werden können, um eine äquivalente Gleichspannung wie im vorstehend beschriebenen Fall zu erreichen. Geringere Taktfrequenz bedeutet dabei gleichzeitig geringere Schalt­ verluste.

Statt beim zweiten Schaltkreis die erwähnten gesteuerten Transistoren einzusetzen, können demzufolge beispiels­ weise auch sogenannte GTOs verwendet werden.

Der AC-DC-Eingangsumsetzer kann einen zweiphasigen oder dreiphasigen Eingang aufweisen, der an Brückenschaltungen von Halbleitern (wie Dioden) oder gesteuerten Halbleiter (wie Thyristoren) geführt ist, wobei dann den Halbleitern Drosseln sowie auch Glättungskondensatoren nachgeschaltet werden.

Um insbesondere bei kurzzeitigem Netzausfall noch ausrei­ chend Energie zu liefern, um zumindest für eine kurze Zeit die Funktion des Rechners aufrechtzuerhalten, kann zwischen den beiden Ausgangsanschlüssen des AC-DC-Ein­ gangsumsetzers ein Energiespeicher, insbesondere in Form einer Batterie, angeschlossen sein, die bei Netzausfall für eine vorbestimmte Zeit die Ausgangsspannung des AC-DC-Um­ setzers aufrechterhält.

Besonders vorteilhaft sind Nickel-Cadmium- oder Bleibat­ terien, wobei je nach Höhe der normalerweise von dem Ein­ gangsumsetzer gelieferten Ausgangsspannung eine größere Anzahl in Reihe geschaltet sein müssen. Beträgt die Aus­ gangsspannung beispielsweise 350 V, berechnet sich die Zahl der notwendigen Batterien (Zellen) zu 156, wobei von einer Ladespannung von 2,25 V/Zelle und einer Entlade­ spannung von 1,7 V/Zelle ausgegangen wird. Je nach dem entsprechenden Wert ergibt sich dann an der Serienschaltung dieser 156 Zellen eine Spannung von 350 V oder 264 V.

Bei der beschriebenen Abstimmung von Nennausgangs- und Ladeerhaltungsspannung ist die Batterie über die Diode ständig auf den Verbraucher geschaltet. Die beschriebene Ausbildung des zweiten Schaltkreises ist dann für den Normalfall entbehrlich und Schaltvorgänge in den Transi­ storen sowie dadurch bedingte Verluste werden verhindert. Bei Entladung der Batterie würden die beschriebenen Halblei­ ter jedoch wieder ihre beschriebene Funktion übernehmen.

Der AC-DC-Eingangsumsetzer wird bei einem Drehstromnetz­ anschluß vorzugsweise eine zwölfpulsige Brückengleich­ richterschaltung darstellen, mit 2·6 Thyristoren, die eine Phasenverschiebung von 0 beziehungsweise 30° erhalten, um so eine bessere Annäherung des Netzstromes an die Sinus­ form zur Vermeidung von starken Oberschwingungen zu erhalten.

Damit wird gleichzeitig eine entsprechende Forderung der Energie-Versorgungsunternehmungen erfüllt.

Der AC-DC-Wandler kann auch aus einer oder mehreren Brücken­ schaltungen mit Transistoren aufgebaut sein. Jeder Zweig besteht dann aus einer Serienschaltung von zwei Schaltele­ menten (vorzugsweise Transistoren), wobei die Kollektor- Emitter-Strecke von einer Diode überbrückt ist.

Die Verbindungspunkte der jeweils zwei Elemente sind dabei jeweils einer Drehstromphase zugeordnet.

Die Transistoren können derart (zum Beispiel mit Puls­ weitenmodulation) angesteuert werden, daß die Funktion des gesteuerten Gleichrichters invertiert wird, und dieser so zu einem Wechselrichter wird, der aus der Batterie­ gleichspannung Netz-Wechselspannung erzeugt, die in das Netz zurückgeführt wird und beispielsweise dort angeschlos­ sene weitere Geräte für eine bestimmte Zeit versorgen kann.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie den sonstigen Anmeldungsunterlagen beschrieben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungs­ beispielen näher erläutert, die in der Zeichnung darge­ stellt sind.

Es zeigen

Fig. 1 das Prinzip Schaltbild der erfindungsgemäßen Strom­ versorgung gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 eine ähnliche Schaltung wie Fig. 1, jedoch mit erweitertem Teilkreis für die Erzeugung von Gleich­ stromenergie;

Fig. 3 eine Schaltung ähnlich der Fig. 1, jedoch mit Stützbatterie, um Überbrückungsenergie bei Ausfall des Netzes zu liefern;

Fig. 4 eine ähnliche Schaltung wie Fig. 2, jedoch auch hier mit einer Stützbatterie versehen;

Fig. 5 eine Anordnung ähnlich der Fig. 3, jedoch mit 12 pulsiger Gleichrichterschaltung zur Annäherung des Netzstromes an eine Sinusform;

Fig. 6 eine ähnliche Anordnung wie Fig. 5, jedoch mit abgewandeltem Gleichstrom-Versorgungsteil;

Fig. 7 eine ähnliche Anordnung wie Fig. 3, jedoch mit erweitertem Wechselstrom-Versorgungsteil;

Fig. 8 eine Ausführung ähnlich Fig. 1, jedoch mit einer im Eingangskreis angeordneten Transistor-Gleich­ richterschaltung, und

Fig. 9 eine erweiterte Ausführungsform der Fig. 8.

In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile der verschiedenen Ausführungsformen mit gleichen Bezugs­ ziffern gekennzeichnet.

In Fig. 1 ist eine Stromversorgung 10 zu erkennen, die in der Lage ist, Geräte, hier nicht dargestellt, sowohl mit Gleichstromleistung wie auch mit Wechselstromleistung, auch etwa gleich hoher Leistung zu versorgen. Ein solches Gerät kann ein Großrechner sein. Die Stromversorgung umfaßt einen AC-DC-Eingangsumsetzer 12 zur Umsetzung von Wechselstromenergie aus einem Wechsel- oder Drehstromnetz 14 in Gleichstromenergie mit bestimmter Restwelligkeit. Dem AC-DC-Eingangsumsetzer 12 ist zum einen ein Schaltkreis 16 zur Lieferung einer Gleichstromenergie verringerter Restwelligkeit, zum anderen ein Schaltkreis 18 zur Lieferung von Wechselstrom oder Drehstrom nachgeschaltet.

Wie zu erkennen ist, umfassen die beiden dem Eingangsum­ setzer 12 nachgeschalteten Schaltkreise 16 und 18 jeweils steuerbare Halbleiter. Gemäß Fig. 1 sind dies Transistoren 22, 44, 46 mit einer Emitter-Kollektor-Strecke, deren Stromleitfähigkeit mittels einer der Basis 20 der Tran­ sistoren zugeführten Steuerspannung gesteuert werden kann. Diese Steuerspannung kann von geeigneten Steuereinrichtungen bezogen werden, die hier nicht dargestellt sind, wobei diese Steuereinrichtungen beispielsweise mittels Mikro­ prozessoren in an sich bekannter Weise erzeugt werden können.

Wie die Fig. 1 weiterhin erkennen läßt, besteht der eine Gleichstromspannung (DC) erzeugende Schaltkreis 16 aus einer an die Ausgangsanschlüsse 24, 26 des AC-DC-Eingangs­ umsetzers 12 angeschlossenen Serienschaltung einer Drossel 32 und der Kollektor-Emitter-Strecke 28, 30 eines über seine Basis 20 gesteuerten Transistors 22 wobei am Verbindungspunkt 34 zwischen Drossel 32 und Tran­ sistor 20 (nämlich dessen Kollektor 28) eine Diode 36 mit ihrem einen Ende (Anode) angeschlossen ist. Das andere Ende (die Kathode) der Diode 36 ist an einem Ausgangs­ anschluß 38 des Schaltkreises 16 angeschlossen, während der andere Ausgangsanschluß 40 mit dem anderen Anschluß (nämlich dem Emitter 30) der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 22 sowie mit dem Ausgangsanschluß 26 des AC-DC-Umsetzers 12 verbunden ist.

Über den Ausgangsanschlüssen 38, 40 liegt außerdem noch ein Kondensator (Glättungskondensator) 42. Die als zweiter Schaltkreis bezeichnete Schaltung 16 stellt eine in der Elektrotechnik mit "Hochsetzsteller" bezeichnete Schaltung dar.

Der erste Schaltkreis 18, der die Wechselstromenergie liefern soll, umfaßt hier drei, parallel an den Ausgangs­ anschlüssen 24, 26 des AC-DC-Eingangsumsetzers 12 ange­ schlossene Serienschaltungen aus der Kollektor-Emitter-Strecke (jeweils von einer Diode 45 überbrückt) von je zwei Transistoren 44, 46, deren jeweiliger Verbindungspunkt 48 je einen Ausgangsanschluß 50 eines hier drei Phasen (R, S, T) umfassenden 3-Phasen Wechselstroms bildet.

Wie Fig. 7 erkennen läßt, kann noch ein vierter derartiger Zweig mit dem Ausgang "N" vorgesehen sein, derart, daß dieser Ausgang den Nullpunkt eines dreiphasigen Drehstroms darstellt. Dann lassen sich hier sowohl die Spannung beispielsweise von 380 V abgreifen (jeweils zwischen R-S, S-T und R-T) wie auch die Spannung 220 V, nämlich zwischen N und den Anschlüssen R, S oder T.

Fig. 2 zeigt, daß der aus Drossel 32, Diode 36 und Tran­ sistor 22 bestehende Teil des zweiten Schaltkreises 16 mehrfach, hier dreifach vorhanden ist, so daß sich die Möglichkeit ergibt, die Transistoren 22, 22′ und 22′′ derart zeitversetzt (getaktet) anzusteuern, daß sich eine noch stärkere Reduzierung des Restbrumms erreichen läßt.

Bei drei Transistoren wird die Ansteuerung vorzugsweise um je 1/3 Taktperiode versetzt.

Anstelle der Transistoren 22, 22′ und 22′′ können auch andere schaltbare Halbleiter vorgesehen werden, beispiels­ weise die in Fig. 6 dargestellten GTOs (Gate Turn Off-Thyristoren) 122, 122′ und 122′′.

Der Vorteil der Parallelschaltung ist, daß sie eine gerin­ gere Schaltfrequenz ermöglicht und insoweit geringere Verluste auftreten.

Der AC-DC-Eingangs-Umsetzer 12 kann einen dreiphasigen Eingang (Fig. 1-4) oder zwei, um 30° versetzte dreiphasige Eingänge (Fig. 5, 6) aufweisen. Ebenso ist ein zweiphasiger Eingang möglich.

Der Schaltkreis umfaßt jeweils eine Brückenschaltung von Halbleitern 52, 54 in Form von Dioden (Fig. 1, 2) oder Thyristoren (Fig. 3-7) sowie Glättungselementen, bestehend aus Drosseln 56, 58 und Kondensatoren 60.

Die Fig. 3 bis 7 zeigen eine weitere Besonderheit, nämlich eine Batterie 62, die zwischen den beiden Anschlüs­ sen 24, 26 des AC-DC-Eingangsumsetzers 12 angeordnet ist und die den Zweck hat, bei Ausfall der Netzspannung 14 für eine vorbestimmte Zeit, die möglicherweise nur Sekunden­ bruchteile beträgt, die Ausgangsspannung an den Anschlüssen des Eingangsumsetzers, 24, 26 aufrechtzuerhalten.

Diese Batterie kann aus einer großen Anzahl von in Serie geschalteten Batteriezellen bestehen, wobei Blei- und Nickel-Cadmium-Zellen bevorzugt sind.

Bei üblichen Versorgungsspannungen, die an den Anschlüssen 24, 26 beispielsweise 350 V betragen kann, wird man 156 Zellen mit jeweils einer Zellenspannung zwischen 1,7 und 2,25 V anordnen. Die Zellenspannung von 2,25 V (das ist die beim Laden auftretende Spannung) entspräche dann einer in der Batterie liegenden Gesamtspannung von 350 V. Bei einem Netzausfall sinkt die Spannung der Batterie spontan auf circa 2 V/Zelle und bei weiterer Entladung bis auf 1,7 V/Zelle. Durch entsprechende Ansteuerung des Transistors 22 im zweiten Schaltkreis 16 wird jedoch die Ausgangsspannung konstant gehalten, so daß der Rechner begonnene Rechenoperation noch ordnungsgemäß abschließen kann. Analog wird auch die Wechselspannung des ersten Schaltkreises 18 trotz sinkender Batteriespannung aufrecht­ erhalten. Somit steht an den Anschlüssen R, S, T ebenfalls noch für eine kurze Zeit Wechselspannung für den Betrieb der notwendigen Kühleinrichtungen zur Verfügung, so daß der Rechner nicht etwa wegen vorzeitigen Ausfalls der Kühleinrichtungen Schaden nimmt.

Um die Funktion der Batterie optimal gestalten zu können, wird man auf die Anordnung von Dioden verzichten und statt dessen die erwähnten Thyristoren 152, 154 vorsehen. Die Thyristoren sorgen dafür, die Gleichspannung auf die Batterie entsprechend ihrem Ladezustand abzustimmen.

Auf diese Weise ist auch eine bessere Trennung der Batterie vom Netz möglich, wenn dieses ausfällt.

Der AC-DC-Eingangsumsetzer umfaßt gemäß den Fig. 3 bis 7 einen Drehstromanschluß mit einer entsprechenden Anzahl von gesteuerten Thyristoren 154, 156 und nachge­ schalteten Drosseln 56, 58.

Die in den Fig. 5, 6 dargestellte Dreiphasen-Brücken­ schaltung ist besonders günstig, wenn eine zwölfpulsige Gleichrichterschaltung gewählt wird, mit 2·6 Thyristoren, die jeweils um 30° zueinander versetzt angesteuert werden was eine bessere Annäherung des Netzstromes an die Sinusform ermöglicht, so daß sich weniger Oberschwingungenbelastungen des Netzes ergeben. Außerdem sind die für die Glättung notwendigen Einrichtungen (zum Beispiel die Größe des Glättungskondensators 60 gemäß Fig. 1) dann kleiner wähl­ bar.

Die Eingangsgleichrichter sind hier für etwa die doppelte Gleichstromleitung ausgelegt, die am Ausgang mit den An­ schlüssen 38, 40 zur Verfügung stehen muß. Dies deshalb, weil im Ausführungsbeispiel ungefähr die Hälfte dieser Gleichstromleistung für die Erzeugung der Wechselstrom­ leistung an den Anschlüssen R, S, T benötigt wird.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Gleich-/Wechsel­ stromversorgung. Bei dieser Anordnung werden die Wechsel­ stromverbraucher direkt vom Wechselstromnetz (AC) versorgt. Die Ladung der Batterie 62 und die Versorgung des Schalt­ kreises 16 erfolgt durch einen aus sechs Transistoren 70 gebildeten Gleichrichter, wobei jedem Zweig der hier vorliegenden drei Zweige 64, 66, 68 eine Serienschaltung von zwei Schaltelementen 70, 72 zugeordnet ist, die jeweils aus einem Transistor 70 und einer Diode 72 besteht, wobei jede Diode 72 über der Kollektor-Emitter-Strecke des zuge­ hörigen Transistors 70 liegt.

Jeweils zwei derartiger aus den Bauelementen 72 und 70 bestehende Elemente (Bezugszahl 74) sind in Serie in jedem Zweig dieser Wechselrichter-Brückenanordnung vorgesehen. Die Verbindungspunkte 76, 78, 80 sind an die drei Dreh­ stromanschlüsse des Eingangs der AC-DC-Eingangs-Umsetzer­ schaltung geführt. Die Transistoren sind pulsweitenmodu­ liert sinusförmig angesteuert. Unter der Voraussetzung, daß der Augenblickswert der Eingangswechselspannung immer kleiner als die Ausgangsgleichspannung ist, läßt sich so eine gute Annäherung des Eingangs-Stroms an die Sinusform erreichen.

Für den Fall, daß die Betriebsspannung für die Wechsel­ stromverbraucher von der Netzspannung abweicht, wird auf dem Transformator 90 eine in der Figur nicht dargestellte Tertiärwicklung vorgesehen.

Bei Netzausfall übernimmt die Batterie 62 in vorerwähnter Weise die Versorgung des Ausgangsstellers 16. Nach Ab­ trennung des Netzes durch den Eingangsschalter 92, der auch als schneller Halbleiter-Schalter ausgebildet sein kann, wird die bisher im Gleichrichterbetrieb betriebene Transistoreinrichtung auf Wechselrichterbetrieb umgesteuert und übernimmt die Versorgung der Wechselstromverbraucher. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn Gleich­ stromleistung und Wechselstromleistung etwa gleich groß sind, da dann alle Elemente in beiden Betriebsarten etwa voll ausgenutzt werden.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Schaltung nach Fig. 8 besonders für höhere Leistung. Hierbei ist jeder Phase eine vollständige Brückenschaltung aus je 4 Transistoren mit den zugehörigen Dioden zugeordnet. Dadurch wird eine exakte Aufteilung des Gesamtstromes auf alle Schaltelemente erreicht sowie wegen der unab­ hängigen Regelung für jede Einzelphase eine noch bessere Annäherung an sinusförmige Spannung und Ströme erreicht.

Claims (11)

1. Einrichtung zur Stromversorgung (10) für gleichzeitig Gleich- und Wechselstrom-Versorgungsleistung benöti­ gende Geräte, wie Großrechner, mit einem AC-DC-Ein­ gangsumsetzer (12), zur Umsetzung von aus einem Wechsel- oder Drehstromnetz (14) bezogener Wechselstromenergie in Gleichstromenergie geringer Restwelligkeit, dem ein erster Schaltkreis (18) zur Lieferung von Wechsel­ strom oder Drehstrom, sowie ein zweiter Schaltkreis (16) zur Lieferung von Gleichstromenergie verringerter Restwelligkeit angeschlossen ist, wobei die dem Eingangs­ umsetzer (12) nachgeschalteten Schaltkreise (18, 16) steuerbare Halbleiter (22, 22′, 22′′, 122, 122′, 122′′, 44, 46), insbesondere Transistoren und Thyristoren umfassen, die mittels Steuereinrichtungen, vorzugsweise unter Verwendung von Mikroprozessoren, ansteuerbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der der erste Schalt­ kreis (18) aus mindestens drei, parallel an den Aus­ gangsanschlüssen (24, 26) des AC-DC-Eingangsumsetzers (12) angeschlossenen Serienschaltungen von je zwei steuerbaren Halbleitern (44, 46) besteht, an deren jeweiligem Verbindungspunkt (48) je ein Ausgangsanschluß (50) eines die Anschlüsse (50) umfassenden Dreiphasen-Wechsel­ stroms (Drehstrom) anliegt, wobei die Basis­ anschlüsse (20) der Halbleiter ansteuerbar sind.

3, Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der zweite Schaltkreis (16) eine an den Ausgangsanschlüssen (24, 26) des AC-DC-Eingangsumsetzers (12) angeschlossene Serienschaltung einer Drossel (32) und der Kollektor- Emitter-Strecke (28, 30) eines gesteuerten Halbleiters (22) umfaßt, wobei am Verbindungspunkt (34) zwischen Drossel (32) und Halbleiter (22) eine Diode (36) mit ihrem einen Ende angeschlossen ist, und das andere Ende der Diode (36) an dem einen Ausgangsanschluß (38) des zweiten Schaltkreises (16) angeschlossen ist, während der andere Ausgangsanschluß (40) des zweiten Schalt­ kreises (16) mit dem anderen Anschluß (30) der Kollek­ tor-Emitter-Strecke (28, 30) des Halbleiters (22) sowie mit dem einen Ausgangsanschluß (26) des AC-DC-Eingangs­ umsetzers (12) verbunden ist, und daß über den Aus­ gangsanschlüssen (38, 40) des zweiten Schaltkreises (16) ein Kondensator (42) liegt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, bei der der aus Drossel (32), Diode (36) und Transistor (22) bestehende Teil des zweiten Schaltkreises (16) mehrfach, insbesondere dreifach, in Parallelschaltung ausgebildet ist, wobei die Transistoren (22, 22′, 22′′) zeitlich versetzt (getaktet) ihre Steuersignale erhalten.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Transistoren (22, 22′, 22′′) des zweiten Schaltkreises (16) durch GTOs (Gate Turn Off-Thyristoren) (122, 122′, 122′′) ersetzt sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der AC-DC-Eingangsumsetzer (12) einen zweiphasigen oder dreiphasigen Eingang aufweist, der an Brücken­ schaltungen von Halbleitern (wie Dioden (52, 54)) oder gesteuerten Halbleitern (wie Thyristoren (152, 154)) geführt ist, und daß den Halbleitern (52, 54; 152, 154) Drosseln (56, 58) und mindestens ein Glättungskondensator (60) nachgeschaltet sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der zur Aufrechterhaltung der Ausgangsspannung für eine vorbestimmbare Zeit zwischen den Ausgangsanschlüssen (24, 26) des AC-DC-Eingangsumsetzers (12) ein Energie­ speicher, insbesondere eine Batterie (62) angeschlossen ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7, bei der der AC-DC-Eingangsumsetzer (12) bei Drehstrom­ netzanschluß eine aus mindestens drei parallelen Zweigen bestehende Wechselrichterschaltung darstellt, wobei jeder Zweig eine Serienschaltung von je zwei Schalt­ elementen (70, 72) umfaßt, die jeweils einen angesteu­ erten Transistor (70) umfassen, dessen Kollektor-Emitter-Srecke jeweils von einer Diode (72) überbrückt ist, und daß die Verbindungspunkte (76, 78, 80) von jeweils zwei Elementen einer Drehstromphase zugeordnet sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, bei der die Transistoren (70) derart ansteuerbar sind, daß die Funktion der gesteuerten Gleichrichter invertiert und der bisher als Gleichrichter arbeitende Schaltungsaufbau zu einem Wechselrichter wird, der aus der Batteriegleichspannung der Batterie (62) in das Netz zurückzuführende Wechsel­ spannung erzeugt.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, bei der die Transistoren (70) durch Pulsweitenmodulation ansteuerbar sind.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der jedem Zweig der Wechselrichterschaltung vier Tran­ sistoren (70) zugeordnet sind.