DE69323830T2 - System für Parallelschaltung von Energiewandleren - Google Patents

System für Parallelschaltung von Energiewandleren

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DE69323830T2
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/59Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10Parallel operation of dc sources
    • H02J1/102Parallel operation of dc sources being switching converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10Parallel operation of dc sources
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein System von Energiewandlern mit einer Anzahl von wenigstens gleich zwei zur gemeinsamen Versorgung einer Last unter einer Versorgungsgleichspannung V&sub0;, die in Redundanz geschaltet sind, wobei ihre Kopplung über Sperrdioden D&sub1;, D&sub2; durchgeführt wird, an deren Katode die Spannung V&sub0; liegt, wobei jeder Wandler eine Regelschleife für seine Ausgangsspannung aufweist, die mit einem Spannungsregler und einem Komparator versehen ist, der an seinem positiven Eingang eine Bezugsspannung Vref1 (bzw. Vref2) empfängt, wobei jeder Energiewandler zur Durchführung der Regelung zwei Ausgangsspannungsabgriffe, einen an der Anode und den anderen an der Katode seiner Sperrdiode (D&sub1; bzw. D&sub2;), aufweist.
  • Es ist üblich, eine elektrische Last mit konstanter Spannung durch einen Wandler für elektrische Energie zu versorgen. Meist muß dieser Wandler sich wie eine Spannungsquelle verhalten. In der Praxis liefert der Wandler an die Last eine Gleichspannung V&sub0;, die mittels einer Regelschleife konstant gehalten wird.
  • Es ist oftmals wünschenswert, einem Ausfall dieses Wandlers durch Verwenden eines zweiten, völlig gleichen Wandlers abzuhelfen, der in bezug auf die Last in Redundanz, d. h. parallel zum ersten, geschaltet ist.
  • In dieser letzteren Situation muß unter der Annahme, daß zwei Wandler verwendet werden, vermieden werden, daß ein Funktionsungleichgewicht zwischen diesen beiden Wandlern die Versorgungsspannung der Last stört und dadurch das Ungleichgewicht der Funktion der Wandler verschärft wird. Insbesondere darf das Abschalten eines der Wandler, entweder zufällig oder absichtlich, die Versorgung der Last nicht stören, die durch den zweiten Wandler sichergestellt bleibt. Dieses letztere Problem kann beseitigt werden, wenn am Ausgang jedes Wandlers eine sogenann te Sperrdiode angeordnet wird, deren Katode mit dem Versorgungseingang der Last, an dem die Spannung V&sub0; anliegt, verbunden ist. Diese Maßnahme ist insbesondere aus dem Dokument JP-A 1-23724 bekannt.
  • Auf dieser Stufe stellt sich hinsichtlich der Belieferung der Last mit der Gleichspannung V&sub0; ein weiteres Problem. Es wird nämlich angenommen, daß die beiden Wandler im Nennbetrieb gleichzeitig an die Last liefern, wobei dann die Regelschleife jedes Wandlers aufrechterhalten werden muß, was deswegen sehr erschwert wird, weil sich die beiden Regelschleifen aufgrund der Tatsache, daß die Wandler hinter jeder Sperrdiode einen gemeinsamen Ausgang besitzen, gegenseitig beeinflussen, so daß unannehmbare komplexe Instabilitäts- und Pumpprobleme erzeugt werden können. Außerdem ist es bei einer solchen Anordnung im Lauf der Zeit unvermeidlich, daß einer der Wandler an die Last wesentlich mehr als der andere liefert, trotzt der Vorsichtsmaßnahmen, die ergriffen worden sind, um eine gute Symmetrie der Struktur und eine im Gleichgewicht befindliche Regelung der Wandler zu erhalten, wobei jeder dieser letzteren seine eigene Bezugsspannung besitzt. So kann der Punkt erreicht werden, daß der Wandler mit schwächerer Leistung dann, wenn er eine wachsende Spannung V&sub0; erfaßt (infolge des Einflusses des anderen Wandlers), seine Spannung V&sub1; reduziert, um V&sub0; abzusenken, bis V&sub1; = V&sub0; ist, wobei in diesem Fall die Sperrdiode D&sub1; sperrt und die Spannung V&sub1; auf 0 abfällt, so daß die Regelung nicht mehr funktionieren kann. Falls nun der leistungsfähigste Wandler ausfällt, geht der schwächste Wandler wieder in Betrieb, da jedoch die Spannung V&sub1; vom Wert 0 ausgeht, erzeugt er eine Übergangsbetriebsphase, während der die Last nicht versorgt wird. Diese Übergangsphase ist, obwohl sie kurz ist, nicht hinnehmbar. Gemäß dem obengenannten Dokument werden diese letzteren Probleme durch die Tatsache gelöst, daß parallel zur Regelschleife das Ausgangssignal eines Komparators der Spannungen der Sperrdioden eingeführt wird. Diese Lösung besitzt den Nachteil, daß die Regelschleifen der beiden Wandler sich gegenseitig beeinflussen.
  • Ein Ziel der Erfindung besteht darin, eine Spannungsquelle zu schaffen, die aus mehreren Wandlern gebildet ist, die in bezug auf die Last in Redundanz geschaltet sind, wobei die (absichtliche oder zufällige) Deaktivierung eines Energiewandlers kein Übergangsphänomen für die Versorgung der Last zur Folge hat, die für diese letztere oder ihren Betrieb nachteilig wäre, statt dessen bleibt jeder Wandler von den anderen unabhängig.
  • Zur Lösung dieser Probleme ist ein System von Energiewandlern bekannt, das in dem amerikanischen Patent US 4 628 433 beschrieben ist und in dem jeder Wandler zwei Ausgangsspannungsabgriffe enthält, einen an der Anode und den anderen an der Katode seiner Sperrdiode, um die Regelung auszuführen. Diese Spannungsabgriffe sind dann mit den Eingängen von Regelungsmitteln für die Ausgangsspannung des Wandlers verbunden, wodurch eine ausreichende Spannung an der Anode der Sperrdiode des Wandlers aufrechterhalten werden kann, wenn die Ausgangsspannung, die vom anderen Wandler geliefert wird, größer als diese Anodenspannung ist. Diese Mittel ermöglichen somit, die Blockade eines der Wandler zu vermeiden.
  • Außerdem offenbart die japanische Zusammenfassung JP A 61 231 614 die Verwendung von Wählmitteln in einem analogen Wandlersystem, um an die Regelungsmittel eine Steuerspannung zu liefern. Die Steuerspannung kann entweder die Katodenspannung der Sperrdiode oder deren Anodenspannung sein.
  • Gemäß der Erfindung sind die beiden Ausgangsspannungsabgriffe jedes Wandlers mit Eingängen von Ausgangsspannungswählmitteln verbunden, die dazu geeignet sind, einen vorbestimmten Bruchteil (k) entweder der Katodenspannung der Sperrdiode (kV&sub0;), wenn an dieser im Durchlaßzustand eine Durchlaßspannung d&sub1; (bzw. d&sub2;) liegt, oder der Anodenspannung der Diode (kV&sub1; = Vref1, bzw. kV&sub2; = Vref2) zu liefern, wenn diese gesperrt ist, und bestehen die Spannungswählmittel für jeden Wandler aus einem Wähloperationsverstärker, der an seinem invertierenden Eingang einen Bruchteil k der Anodenspannung V&sub1; der Sperrdiode, die von einer ersten Brücke aus Widerständen erzeugt wird, und an seinem nichtinvertierenden Eingang den gleichen Bruchteil der Katodenspannung V&sub0; der Sperrdiode empfängt, der von einer zweiten Brücke aus Widerständen erzeugt wird, wobei der invertierende Eingang des Operationsverstärkers über eine in Durchlaßrichtung geschaltete Sperrdiode mit seinem Ausgang verbunden ist.
  • Mit dieser Struktur verhält sich das System wie eine Spannungsquelle, weil ständig wenigstens ein Wandler vorhanden ist, der seine Regelung anhand der Spannung V&sub0; als Ausgangsspannung ausführt, während jeder Wandler unabhängig von dem (oder den) anderen bleibt. Der Wert der Versorgungsspannung V&sub0; wird durch den Wandler bestimmt, dessen Bezugsspannung (oder Sollspannung) Vref am höchsten ist, beispielsweise Vref2. In dem Maß, in dem die Spannung V&sub0; infolge der Zunahme von Vref2 wächst, bewirkt die Regelung des ersten Wandlers eine Absenkung der Spannung V&sub1;. Wenn V&sub0; ≥ V&sub1; ist, wird die Redundanzdiode D&sub1; gesperrt, weshalb die Spannung V&sub1; proportional zum Sollwert Vref1 geregelt wird (mit demselben Proportionalitätskoeffizienten k der Regelung der Versorgungsspannung V&sub0; (V&sub0; = kVref1) vor dem Sperren der Diode D&sub1;).
  • Mit dieser Vorrichtung kann daher vermieden werden, daß der Wandler, dessen Sollspannung am höchsten ist (im Beispiel der zweite), die Ausgangsspannung des anderen Wandlers (des ersten) abbaut. Unter diesen Umständen wird es somit bei einem Fehler des zweiten Wandlers, der im gewählten Beispiel der einzige war, der die Last versorgt, möglich, am Ausgang ständig eine Spannung V&sub0; zu halten, wobei der erste Wandler bei einem Ausfall des zweiten Wandlers sofort und ohne Übergangsbetrieb dessen Aufgabe übernimmt, wobei die beiden Wandler dennoch vollkommen voneinander unabhängig bleiben. Zusammengefaßt erfolgt der Sicherheitsübergang von einem Wandler zum anderen ohne Unterbrechung der Versorgungsspannung V&sub0;, während in der gesamten Betriebsdauer die Spannung V&sub0; unabhängig vom Durchsatz (des vom einen und/oder vom anderen Wandler gelieferten Stroms) und von der Temperatur stabil ist.
  • Wenn die Diode D&sub1; leitet, liefert der Wähloperationsverstärker an seinem Ausgang an dem über der Anode der Sperrdiode befindlichen Punkt die Spannung kV&sub0;, die an der Katode der Sperrdiode anliegt. Wenn die Diode D&sub1; gesperrt ist, liefert derselbe Verstärker jedoch am selben Punkt die feste Spannung kV&sub1;, die durch die Sollspannung Vref1 gegeben ist.
  • Wie bereits weiter oben erwähnt worden ist, ist es in den Redundanzsystemen wünschenswert zu vermeiden, daß der Wandler, dessen Sollspannung am höchsten ist, nahezu die gesamte Leistung an die Last liefert.
  • Hierzu ist eine Vervollkommnung der Erfindung, die auf das Gleichmachen der Ströme durch die Dioden D&sub1; und D&sub2; zweier in Redundanz geschalteter Energiewandler zielt, dadurch ausgezeichnet, daß die Mittel zur Korrektur der Bezugsspannung Vref1 (bzw. Vref2) für jeden Wandler aus einem ersten Auswähloperationsverstärker, dessen invertierender Eingang über eine erste Gruppe von Widerständen mit seinem Ausgang und mit der Anode seiner Sperrdiode D&sub1; (bzw. D&sub2;) verbunden ist, dessen nichtinvertierender Eingang über eine zweite Gruppe von Widerständen mit der Anode der Sperrdiode D&sub2; (bzw. D&sub1;) des anderen Wandlers und der Bezugsspannung Vref1 (bzw. Vref2) verbunden ist, wobei der Auswähloperationsverstärker dazu geeignet ist an seinem Ausgang die Spannung Vref1 + k'(V&sub2; - V&sub1;) (bzw. Vref2 + k'(V&sub1; - V&sub2;)) mit: k' ≤ 1 zu liefern, sowie durch wenigstens einen zweiten Operationsverstärker gebildet sind, der auf den ersten folgend angeordnet und dazu ausgelegt ist, je nach dem negativen oder positiven Vorzeichen der Differenz V&sub2; - V&sub1; entweder die Spannung Vref1 (bzw. Vref2 + k'(V&sub1; - V&sub2;)) oder die Spannung Vref1 + k'(V&sub2; - V&sub1;) bzw. Vref2 zu liefern, wobei diese letzten Spannungen die neuen Bezugsspannungen bilden.
  • Wenn gewünscht ist, die von den beiden Energiewandlern gelieferten Ströme gleich zu machen, ist bekannt, diese Ströme durch die Spannung zu erfassen, die sie an den Anschlüssen kleiner Widerstände desselben Wertes, die in jedem Wandler angebracht sind, erzeugen, und sie dann aufeinander einzuregeln. Gemäß der vorliegenden Vervollkommnung wird der dynamische Widerstand der Dioden D&sub1; und D&sub2; genutzt, d. h. im Betrieb ihre Durchlaßspannungen d&sub1;, d&sub2;, die gleich gemacht werden sollen, indem auf die Bezugsspannung des einen oder des anderen Wandlers am positiven Eingang des Komparators eingewirkt wird. Hierbei muß darauf geachtet werden, daß die Dioden D&sub1; und D&sub2; soweit wie möglich übereinstimmen und daß sie bei derselben Temperatur arbeiten. Dadurch wird eine Angleichung der Ströme in der Größenordnung von 15% erhalten, weniger präzise als im Stand der Technik, der Widerstände verwendet, jedoch in den meisten Fällen ausreichend.
  • Die Beschreibung, die mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung folgt und ausschließlich anhand eines nichtbeschränkenden Beispiels gegeben wird, macht besser verständlich, wie die Erfindung verwirklicht werden kann.
  • Fig. 1 ist der Blockschaltplan eines bekannten Systems von Energiewandlern.
  • Fig. 2 ist der Blockschaltplan, der die Erläuterung des Funktionsprinzips eines Systems von Energiewandlern gemäß der Erfindung ermöglicht.
  • Fig. 3 ist ein genauer Schaltplan einer zweckmäßigen Ausführung des Systems gemäß der Erfindung.
  • Fig. 4 ist der genaue Schaltplan einer Vervollkommnung der Erfindung, die auf das Gleichmachen der Versorgungsströme zielt, die von einer Last von zwei Energiewandlern geliefert werden.
  • In den Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen Elemente.
  • In Fig. 1 ist eine elektrische Last 1 dargestellt, die von zwei völlig gleichen Energiewandlern 10 und 20 versorgt wird, die ihrerseits zwischen einem positiven Spannungsanschluß 11 und einem negativen Spannungsanschluß 12 (bzw. 21, 22) versorgt werden. Die beiden Wandler sind zur Last 1 parallelgeschaltet, wobei ihre Kopplung über Sperrdioden D&sub1; (D&sub2;) erfolgt, deren Katode der Sitz der Versorgungsspannung V&sub0; an den Anschlüssen 13 (23) ist. Andererseits enthält jeder Wandler in herkömmlicher Weise einen Spannungsregler 14 (24) beispielsweise des Typs mit Impulsbreitenmodulation (PWM). Eine Regelschleife hält die Ausgangsspannung des Reglers V&sub1; (V&sub2;) an der Anode der Diode D&sub1; (D&sub2;) auf einem Sollwert Vref1 (Vref2). Hierzu empfängt ein Komparator 15 (25) die Sollspannung Vref1 (Vref2) an seinem positiven Eingang 16 (26) und die Spannung V&sub1; oder V&sub2; (oder allgemeiner einen vorgegebenen Bruchteil von V&sub1; oder V&sub2;) an seinem negativen Eingang 17 (27), wobei die am Ausgang des Komparators erfaßte Abstandsspannung die Steuerspannung des Reglers 14 (24) bildet. Mit einer solchen Anordnung kann vermieden werden, daß die Regelschleifen der Ausgangsspannung aufeinander reagieren, es ist jedoch nicht möglich, in dieser Weise eine gute Regelung der Versorgungsspannung V&sub0; zu erhalten, wobei diese letztere sich infolge einer Temperaturänderung der Dioden D&sub1; und D&sub2; bei gegebener Last oder von einer Last zur nächsten entsprechend der Impedanz dieser letzteren und daher in Abhängigkeit von dem durch die Dioden D&sub1; und D&sub2; fließenden Strom ändern kann.
  • In Fig. 2 ist ein einziger Wandler des Redundanzversorgungssystems gemäß der Erfindung gezeigt, der die obenerwähnten Nachteile vermeidet. Wie in Fig. 1 für den ersten Wandler finden sich die Eingangsanschlüsse 11 und 12, der Spannungsregler 14, die Diode D&sub1; und der Komparator 15, der die Spannung Vref1 an seinem positiven Eingang (additiv) 16 empfängt. Gemäß der Erfindung umfaßt der Energiewandler für die Ausführung der Regelung seiner Ausgangsspannung zwei Ausgangsspannungsabgriffe, einen an der Anode der Diode D&sub1;, an der die Spannung V&sub1; liegt, und den anderen am Versorgungsanschluß 13, an dem die Spannung V&sub0; liegt. Diese beiden Spannungen werden an Wählmittel 30 geliefert, die die negative Spannung am Anschluß 12 (in diesem Fall der Masse, die auch mit dem Anschluß der Last verbunden wird, der die Spannung V&sub0; nicht empfängt) empfangen und eine Wählspannung an den negativen Eingang (subtraktiv) 17 des Komparators 15 liefern. Diese Wählspannung besteht aus einem vorgegebenen Bruchteil k (k < 1) entweder der Katodenspannung der Diode D&sub1;, wenn an dieser im Durchlaßzustand eine Durchlaßspannung d&sub1; liegt, oder der Anodenspannung der Diode D&sub1;, wenn diese gesperrt ist, d. h. entweder der Spannung kV&sub0; oder der Spannung kV&sub1;.
  • Eine genaue Ausführung auf der Basis von Operationsverstärkern wird im folgenden mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben, die wie Fig. 2 den ersten Energiewandler zeigt, von dem angenommen wird, daß er an die Last 1 (nicht gezeigt) parallel zu einem oder mehreren anderen Energiewandlern (nicht gezeigt) liefert. Die Wählmittel 30 in dem gestrichelt gezeigten Rechteck bestehen aus einem Wähloperationsverstärker 31, der an seinem invertierenden Eingang einen Bruchteil k der Anodenspannung (V&sub1;) von D&sub1; über eine erste Brücke aus Widerständen 32, 33 (Mittelpunkt 34) empfängt. Um die Ideen zu fixieren, wird dem Wert k der Wert 0,5 gegeben und besitzen die Widerstände 32 und 33 den Wert R. Der nichtinvertierende Eingang des Verstärkers 31 empfängt den gleichen Bruchteil k der Katodenspannung (V&sub0;) von D&sub1; über eine zweite Brücke aus Widerständen 35, 36 (Mittelpunkt 37). Die Widerstände 35 und 36 sind ebenfalls gleich, um den gleichen Bruchteil k (k = 0,5) der erfaßten Spannung zu liefern, und sind beispielsweise außerdem gleich R. Der invertierende Eingang des Verstärkers 31 ist mit dem Ausgang dieses letzteren über eine in Durchlaßrichtung geschaltete Sperrdiode 38 und über einen Punkt 39 mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Folgeoperationsverstärkers 41 verbunden, dessen invertierender Eingang an einem Punkt 42 direkt zum Ausgang zurückgeschleift ist.
  • Im Nennbetrieb (V&sub1; - V&sub0; = d&sub1;, d&sub1; > 0) ist die Spannung am Punkt 34 bestrebt, etwas größer als jene am Punkt 37 zu sein. Diese beiden Spannungen werden auf dem Wert V&sub0;/2 gleichgemacht, der von der Brücke 37 mittels eines geringen zusätzlichen Stroms angelegt wird, der durch den Widerstand 32 und die Diode 38 fließt. Der Punkt 39 wählt dann die Spannung V&sub0;/2. Diese Spannung wird über den Verstärker 41 zum negativen Eingang 17 des Komparators 15 übertragen, wobei die Funktion des Verstärkers darin besteht, eine Impedanzanpassung vorzunehmen, derart, daß an den Eingang 17 ein Signal bei geringer Impedanz geliefert wird.
  • Falls beim Ansteigen der Spannung V&sub0; (oder beim Abfallen der Spannung V&sub1;), die beiden Spannungen V&sub0; und V&sub1; gleich gemacht werden, sperrt die Diode D&sub1;, und nun ist die Spannung bei 37 etwas größer als die Spannung bei 34. Diese letztere Spannung, die auch die Spannung am Ausgang 39 ist, kann unter diesen Umständen der Spannung am Punkt 37 wegen der Sperrung folgen, die von der Diode 38 bewirkt wird. Der Punkt 39 wählt dann die Spannung V&sub1;/2, die an den negativen Eingang des Komparators 15 über den Verstärker 41 übertragen wird. Die Spannung V&sub1; wird dann auf den Sperrwert von V&sub0; stabilisiert, der vorher beim Ausschalten der Diode D&sub1; erhalten wird. Wenn anschließend die Spannung V&sub0; wieder unter diesen Sperrwert abfällt, entweder mit langsamer oder mit plötzlicher Änderung, wird die Diode D&sub1; sofort wieder leitend.
  • Wenn außerdem gewünscht ist, die Ströme, die durch die Dioden D&sub1; und D&sub2; der beiden in Redundanz geschalteten Energiewandler fließen, gleich zu machen, kann zu dem System der Fig. 2 und 3 die komplementäre Vorrichtung hinzugefügt werden, die in Fig. 4 gezeigt ist. Diese komplementäre Vorrichtung bildet Mittel für die Korrektur der Bezugsspannung in jedem Wandler, wobei sie wie für die Fig. 2 und 3 im folgenden für den ersten Wandler beschrieben wird, wo sie mit 18 bezeichnet ist und von Strichlinien umgeben ist. Die Korrekturmittel 18 enthalten einen ersten Auswähloperationsverstärker 45, dessen invertie render Eingang am Punkt 46 über einen Widerstand 47 mit seinem Ausgang und über einen Widerstand 48 mit der Anode der Diode D&sub1; (mit Spannung V&sub1;) verbunden ist. Der nichtinvertierende Eingang des Verstärkers 45 ist mit der Anode der Diode D&sub2; des zweiten Wandlers über einen Widerstand 49 und mit der Bezugsspannung Vref1 am Anschluß 51 über einen Widerstand 52 verbunden. Die Werte der beiden Gruppen von Widerständen sind in der Weise gewählt, daß beispielsweise die Widerstände 47 und 52 gleich R' sind und die Widerstände 48 und 49 2R' sind.
  • Am nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 45 liegt die folgenden Spannung:
  • V&sub2; + 2 Vref1 / 3
  • die bestrebt ist, kleiner als die Spannung V&sub1; zu sein. Die Spannung am invertierenden Eingang erreicht durch höhere Werte jene am nichtinvertierenden Eingang, woraus sich am Ausgang 46 des Verstärkers 45 die folgende Spannung ergibt:
  • Der Punkt 46 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang eines zweiten Operationsverstärkers 53 verbunden, dessen invertierender Eingang einerseits über einen Widerstand 54 (beispielsweise mit Wert R) mit dem Anschluß 51 (Spannung Vref1) und andererseits über einen Punkt 55 und eine in Sperrrichtung geschaltete Diode 56 mit seinem Ausgang verbunden ist.
  • Wenn die Spannungsdifferenz V&sub2; - V&sub1; positiv ist, entsteht über der Diode 46 und dem Widerstand 54 ein Strom, derart, daß die Spannung am Punkt 55, die anfangs gleich Vref1 ist, über kleinere Werte jene des Punkts 46 einholt, d. h.:
  • Wenn hingegen V&sub2; kleiner als V&sub1; ist, steuert der invertierende Eingang die Verstärkung, wobei die Diode 56 gesperrt ist und die Spannung am Punkt 55 gleich Vref1 ist (durch den Widerstand 54 fließt kein Strom).
  • Die Spannung am Punkt 55 wird über einen Folgestärker 57, einen Impedanzanpasser, zum positiven Eingang 16 des Komparators 15 als Sollspannung übertragen. Außerdem empfängt der Komparator 15 an seinem negativen Eingang die Spannung am Punkt 42 (siehe Fig. 2 und 3), d. h. in diesem Fall die Spannung kV&sub0;, wobei mittels des Gleichmachens der Ströme durch die Dioden D&sub1; und D&sub2; jeder Energiewandler stets zur Last liefert (bis auf den Störungsfall) und durch den anderen Wandler nicht mehr gesperrt werden kann.
  • Es wird angemerkt, daß allgemeiner die Spannung am Punkt 46 gleich:
  • V&sub4;&sub6; = k'(V&sub2; - V&sub1;) + Vref1
  • mit k' < 1 ist. Dem Fachmann steht frei, diesen Wert k' mittels einer geeigneten Wahl der Werte der Widerstände 47, 48, 49, 52 festzulegen.
  • Mit Bezug auf Fig. 4 ist nur der erste Energiewandler dargestellt und beschrieben worden. Der zweite Wandler, wovon in dieser Figur nur die Sperrdiode D&sub2; gezeigt ist, besitzt den gleichen Aufbau und in symmetrischer Weise die gleiche Funktion wie der erste Wandler, indem die von den Spannungen V&sub1; und V&sub2; gespielten Rollen vertauscht werden.
  • Die oben mit Bezug auf Fig. 4 beschriebene Ausführung der Erfindung könnte allein ohne Regelung der Versorgungsspannung V&sub0; arbeiten. In diesem Fall kann vorgesehen sein, daß die Spannung kV&sub0; am Punkt 42 durch eine einfache Brücke aus Widerständen (nicht gezeigt) geliefert wird. Die Regelmäßigkeit der Spannung V&sub0; ist jedoch in diesem Fall weniger gut beherrschbar.

Claims (4)

1. System von Energiewandlern (10, 20) mit einer Anzahl von wenigstens gleich zwei zur gemeinsamen Versorgung einer Last (1) unter einer Versorgungsgleichspannung V&sub0;, die in Redundanz geschaltet sind, wobei ihre Kopplung über Sperrdioden D&sub1;, D&sub2; durchgeführt wird, an deren Katode die Spannung V&sub0; liegt, wobei jeder Wandler eine Regelschleife für seine Ausgangsspannung aufweist, die mit einem Spannungsregler (14, 24) und einem Komparator (15, 25) versehen ist, der an seinem positiven Eingang eine Bezugsspannung Vref1 (bzw. Vref2) empfängt, wobei jeder Energiewandler (10, 20) zur Durchführung der Regelung zwei Ausgangsspannungsabgriffe, einen an der Anode und den anderen an der Katode seiner Sperrdiode D&sub1; (bzw. D&sub2;), aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ausgangsspannungsabgriffe jedes Wandlers mit Eingängen von Ausgangsspannungswählmitteln (30) verbunden sind, die dazu geeignet sind, einen vorbestimmten Bruchteil (k) entweder der Katodenspannung der Sperrdiode (kV&sub0;), wenn an dieser im Durchlaßzustand eine Durchlaßspannung d&sub1; (bzw. d&sub2;) liegt, oder der Anodenspannung der Diode (kV&sub1; = Vref1 bzw. kV&sub2; = Vref2) zu liefern, wenn diese gesperrt ist,
und daß die Spannungswählmittel (30) für jeden Wandler aus einem Wähloperationsverstärker (31) bestehen, der an seinem invertierenden Eingang einen Bruchteil k der Anodenspannung V&sub1; der Sperrdiode, der von einer ersten Brücke aus Widerständen (32, 33) erzeugt ist, und an seinem nichtinvertierenden Eingang den gleichen Bruchteil k der Katodenspannung V&sub0; der Sperrdiode empfängt, der von einer zweiten Brücke aus Widerständen (35, 36) erzeugt ist, wobei der invertierende Eingang des Operationsverstärkers (31) über eine in Durchlaßrichtung geschaltete Sperrdiode (38) mit seinem Ausgang verbunden ist.
2. System von Energiewandlern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ausgangsseitig der Spannungswählmittel (30) einen Folgeverstärker (41) aufweist, dessen Ausgang mit dem negativen Eingang des Komparators (15) verbunden ist, dessen Ausgang den Spannungsregler (14) steuert, der die Ausgangsspannung V&sub1; (bzw. V&sub2;) liefert.
3. System aus zwei Energiewandlern nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner zum Gleichmachen der Ströme über die Sperrdioden Mittel zur Korrektur der Bezugsspannung Vref1 (bzw. Vref2) aufweist, so daß diese durch Zuweisung der Differenz k'(V&sub2; - V&sub1;) (bzw. k'(V&sub1; - V&sub2;)) leicht variabel gemacht wird, wenn diese positiv ist (k' &le; 1).
4. System aus zwei Energiewandlern nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Korrektur der Bezugsspannung Vref1 (bzw. Vref2) für jeden Wandler aus einem ersten Auswähloperationsverstärker (45), dessen invertierender Eingang über eine erste Gruppe von Widerständen (47, 48) mit seinem Ausgang und mit der Anode seiner Sperrdiode D&sub1; (bzw. D&sub2;) verbunden ist, dessen nichtinvertierender Eingang über eine zweite Gruppe von Widerständen (49, 52) mit der Anode der Sperrdiode D&sub2; (bzw. D&sub1;) des anderen Wandlers und der Bezugsspannung Vref1 (bzw. Vref2) verbunden ist, wobei der Auswähloperationsverstärker (45) dazu geeignet ist, an seinem Ausgang die Spannung: Vref1 + k'(V&sub2; - V&sub1;) (bzw. Vref2 + k'(V&sub1; - V&sub2;)) mit: k' &le; 1 zu liefern, sowie durch wenigstens einen zweiten Operationsverstärker (53) gebildet sind, der auf den ersten folgend angeordnet und dazu ausgelegt ist, je nach dem negativen oder positiven Vorzeichen der Differenz V&sub2; - V&sub1; entweder die Spannung Vref1 (bzw. Vref2 + k'(V1 - V2)) oder die Spannung Vref1 + k'(V&sub2; - V&sub1;) bzw. Vref2 zu liefern, wobei diese letzten Spannungen die neuen Bezugsspannungen bilden.
DE69323830T 1992-11-25 1993-11-18 System für Parallelschaltung von Energiewandleren Expired - Lifetime DE69323830T2 (de)

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