EP2082469A2 - Leistungsversorgungseinrichtung - Google Patents

Leistungsversorgungseinrichtung

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Publication number
EP2082469A2
EP2082469A2 EP07819232A EP07819232A EP2082469A2 EP 2082469 A2 EP2082469 A2 EP 2082469A2 EP 07819232 A EP07819232 A EP 07819232A EP 07819232 A EP07819232 A EP 07819232A EP 2082469 A2 EP2082469 A2 EP 2082469A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power supply
bypass
inverter
branch
supply device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07819232A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Filippo Marbach
Vllaznim Xhiha
Jörg Kreiling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Power Protection SA
Rittal Werk Rudolf Loh GmbH and Co KG
Original Assignee
Newave SA
Rittal Werk Rudolf Loh GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Newave SA, Rittal Werk Rudolf Loh GmbH and Co KG filed Critical Newave SA
Publication of EP2082469A2 publication Critical patent/EP2082469A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads

Definitions

  • the invention relates to a power supply device having a plurality of in a common or separate cabinets or racks deployable or used, parallel operable power supply modules, each having an inverter branch for uninterruptible electrical power supply of a load at the output branch in a load, and with a Bypasseinrich- device for Ensuring the power supply, if this is not or not enough from the Inverter branch out.
  • a power supply device of this kind is specified in EP 1 194 993 B1.
  • individual power supply modules are provided which can be suitably operated in parallel by means of a common control device, in order to continue to be able to supply loads (consumers) in the event of a supply failure via the power grid, which have a relatively high power consumption, such as in data centers or control rooms.
  • the power is provided by a connected accumulator unit.
  • This is a special control in the context of a master operation, with a deputy master can come into function.
  • Another problem relates to the provision of the supply, if the inverter path of the power supply modules themselves malfunctioning or maintenance operations are performed on this. In this case, it is customary to continue the supply via a bypass circuit. Nevertheless, malfunctions may result in such a case.
  • the invention has for its object to provide a power supply device of the type mentioned, with the reliability of the power supply to a connected load is increased.
  • the power supply modules each have a bypass connected to the load branch parallel to the inverter branch, which can be automatically connected to the load branch by means of a control circuit in case of failure of an inverter branch to maintain the supply ,
  • the respective inverter branch or all inverter branches can be switched off in order to ensure a supply exclusively via one or more bypasses.
  • control circuit is designed in such a way that in case of failure of a power supply module only the bypass arranged in the same power supply module turns on, or is designed in such a way that it several power modules with regard to the occurrence of a fault in the inverter branch monitored in case of failure of a power supply module, a bypass in one or more other power supply module (s) is (are) switchable.
  • the monitoring and control of the power supply is facilitated by the fact that in each case a current measuring unit is arranged whose signal is supplied to the control circuit for current monitoring of the bypass, and that in an error case of the bypass by means of the control circuit an existing in the bypass switching element is actuated and / or an alarm relating to the error is triggered.
  • the measures contribute that the switching element in the bypass is a contactor, which is opened by a short circuit in the bypass by means of the control circuit. Furthermore, for the operation of the bypass, the measures are advantageous in that a switching unit controllable by means of the control circuit is present in the bypass.
  • a rectifier arrangement and the output side an inverter arrangement are arranged and that between the rectifier arrangement and the inverter arrangement, a battery unit is connected, the loadable via the rectifier arrangement and of the on Inverter arrangement electrical power can be delivered.
  • each power supply module is decentrally associated with an accumulator unit. Also, the maintenance and control functions are facilitated by these measures, as e.g. a single accumulator unit can be replaced.
  • the function of the power supply device is further improved in that a DC voltage amplification unit (booster) is arranged between the accumulator unit and the connection point between the rectifier arrangement and the inverter arrangement, whereby optimum matching and operation of the inverter are achieved.
  • a DC voltage amplification unit boost
  • the operation or the operation are also favored by the fact that a normally open central disconnect switch is provided, with which the supply network can be connected directly to the load branch.
  • control and monitoring is that the power supply modules associated with respective control circuits, which are subordinate to a common control device, and that the operation via the Inverterzweige or bypass takes place on the basis of a decision made by the control majority decision.
  • the respective control circuits may in this case be arranged in the housing of the individual power supply modules, while the control device may be arranged in a separate housing and communicates via control lines, in particular a bus connection, or wirelessly with the control circuits. Direct wired or wireless communication between the control circuits is also possible.
  • the power supply modules are designed as inserts, which are simultaneously electrically contacted by the insertion movement when inserted into a receptacle provided on the cabinet or rack.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a circuit construction of a power supply device with two power supply modules
  • Fig. 2B is a control concept with open bypass device.
  • Fig. 1 shows a control cabinet 1 or rack, with e.g. two power supply modules 10, 10 'inserted in receptacles provided therein, e.g. as insertable on lateral rails plug-in modules with respective, adapted to the recordings and provided with sliding sections housing are designed.
  • plugs or sockets are arranged, which are matched to match the complementary sockets or plugs in the depth of the recordings and engage in fully inserted state in this electrically contacting.
  • Other connectors can be arranged on the front side of the housing. It is also possible to arrange further power supply modules in corresponding receptacles of the control cabinet 1 or racks or also further switch cabinets or racks which are integrated into the power supply device.
  • the power supply modules 10, 10 are connected on the input side to a mains supply with neutral conductor N, bypass input EB and inverter branch input EW, for which purpose, but not necessarily, an inverter network WN and a separate bypass network BN are present.
  • the power supply modules are connected via respective disconnect switches 60 to a load branch 80 via which the load to be supplied or consumers forming them are connected.
  • the individual power supply modules 10, 10 ' have, advantageously in the same housing, in each case an inverter branch 40 with an input from the input to the output.
  • the following electrically operable switching member 41, rectifier assembly 42, inverter assembly 43 and further electrically actuable switching member 44 which are disposed within the housing.
  • the inverter indicator 40 can be operated or switched off as required by means of a control device.
  • a DC voltage amplification unit 45 (booster) is likewise advantageously connected within the housing, the other input of which is connected to an accumulator unit 50 arranged outside the housing and associated with the respective power supply module 10 or 10 '. to ensure at least partial failure of the supply network, the required power supply to consumers.
  • the DC voltage amplification unit 45 By means of the DC voltage amplification unit 45, an adaptation between the battery voltage of the rechargeable accumulator unit 50 and the DC input of the inverter is effected so that it can operate under optimum efficiency and can provide at its output the amplitude and frequency stabilized supply voltage.
  • the battery or rechargeable battery units 50 of different power supply modules 10, 10 ' can be used as decentralized redundant batteries and suitable for the power supply by means of the control device, optionally incorporated in a variable manner. In this case, it is also possible to use the accumulator unit 50 of a power supply module 10 for its failure or change for another power supply module 10 'or to effect a shared use of the accumulator units 50 by means of the control device if the capacity is too low.
  • the respective inverter branch 40 of the power supply modules 10, 10 is in each case assigned a bypass 30 within the housing, which has a current measuring unit 31, a contactor 32 and a switching unit 33, preferably with a thyristor arrangement, from the input to the output of the housing at the output AM behind the further switching element 44 of the Inverter- branch 40 connected.
  • the power supply modules 10, 10 also have, advantageously in their housing, a control circuit 20 with which u.a. the components of the bypass 30, namely the current measuring unit 31 for detecting the bypass current by means of a bypass current measurement 21, the contactor 32 for its actuation via a contactor control 22 and the switching unit 33 for actuation via a corresponding control, in particular thyristor drive 23, can be monitored or controlled.
  • the control circuits 20 of the individual power supply modules 10, 10 ' may be interconnected via control lines, e.g. a bus or wirelessly exchange information with each other or indirectly via a higher-level control device.
  • the redundant bypasses can be advantageously monitored and controlled to ensure the power supply connected consumers, with different assignments can be made, for example, if by means of the control circuit 20, an error of the bypass 30 is detected.
  • FIGS. 2A and 2B show, in a respective flowchart, various control sequences for two different events, namely, in the case of a short circuit in the bypass device and, second, in the case of an opened bypass device.
  • the logic for the control of the redundant bypass in the event of a short circuit in the bypass device initially provides a query in a step KS1 as to whether the load is fed by the inverter 43. If this is not the case, the control program proceeds in a step KS5 to the output. If there is a supply of the load from the inverter 43, it is checked whether the bypass current in question is 0. If so, the program goes to a step KS6. when the interrogation in step KS2 is not 0, the control circuit 20 gives the command via the contactor control 22 in a step KS3 to open the bypass contactor 32 and also in a step KS4 an alarm (optical and / or acoustically) that there is a short circuit in the respective bypass.
  • the control flow in the case of the bypass device opened according to FIG. 2B provides in a step OS1 a query as to whether the load is being supplied by the relevant bypass 30 or if such a request exists. If this is not the case, the program proceeds in a step OS4 to the output. If the load is fed by the bypass, it is checked in a further step OS2 whether the bypass current is 0. If this is not the case, the program proceeds in a step OS5 to the output. If the bypass current is 0, the triggering of an (audible and / or visual) alarm occurs in a step OS3, so that the bypass of the relevant power module is open.
  • the power supply with the redundant bypass thus provides advantageous design possibilities of the control logic, whereby the reliability of the power supply can be significantly increased.
  • the decentralized redundant batteries or accumulator units 50 also contribute significantly to the reliability of the power supply.
  • the individually assigned disconnectors can be actuated. It is also possible, in addition or as an alternative, to close an intended central disconnect switch 70 and to ensure the power supply via it.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsversorgungseinrichtung mit mehreren in einen gemeinsamen oder getrennte Schaltschränke (1) oder Racks einsetzbaren oder eingesetzten, parallel betreibbaren Leistungsversorgungsmodulen (10, 10'), die jeweils einen Inverterzweig (40) aufweisen zur unterbrechungsfreien elektrischen Leistungsversorgung einer am Ausgang in einem Lastzweig (80) liegenden Last, und mit einer Bypasseinrichtung zum Gewährleisten der Leistungsversorgung, wenn diese nicht oder nicht ausreichend von dem Inverterzweig aus erfolgt. Eine erhöhte Zuverlässigkeit der Leistungsversorgung wird dadurch erreicht, dass die Leistungsversorgungsmodule (10, 10') parallel zu dem Inverterzweig (40) jeweils einen mit dem Lastzweig verbundenen Bypass (30) aufweisen, die bei fehlerfreier Funktion der Inverterpfade (40) von dem Lastzweig (80) getrennt und im Fehlerfall eines Inverterzweiges (40) zur Aufrechterhaltung der Versorgung automatisch mittels einer Steuerschaltung (20) mit dem Lastzweig verbindbar sind.

Description

Leistungsversorgungseinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsversorgungseinrichtung mit mehreren in einen gemeinsamen oder getrennte Schaltschränke oder Racks einsetzbaren oder eingesetzten, parallel betreibbaren Leistungsversorgungsmodulen, die jeweils einen Inverterzweig aufweisen zur unterbrechungsfreien elektrischen Leistungsversorgung einer am Ausgang in einem Lastzweig liegenden Last, und mit einer Bypasseinrich- tung zum Gewährleisten der Leistungsversorgung, wenn diese nicht oder nicht ausreichend von dem Inverterzweig aus erfolgt.
Eine Leistungsversorgungseinrichtung dieser Art ist in der EP 1 194 993 B1 angegeben. Hierbei sind einzelne Leistungsversorgungsmodule vorgesehen, die mittels einer gemeinsamen Steuerungseinrichtung geeignet parallel betrieben werden können, um auch Lasten (Verbraucher) bei Ausfall einer Versorgung über das Stromnetz weiterversorgen zu können, die eine relativ hohe Leistungsaufnahme besitzen, wie etwa in Rechenzentren oder Leitwarten. Bei vollständigem oder teilweisem Ausfall der Netzversorgung wird die Leistung von einer zugeschalteten Akkumulatoreinheit bereitgestellt. Hierbei geht es um eine spezielle Steuerung im Zusammenhang mit einem Masterbetrieb, wobei ein stellvertretender Master in Funktion treten kann. Eine andere Problematik betrifft die Bereitstellung der Versorgung, wenn der Inverterpfad der Leistungsversorgungsmodule selbst fehlerhaft arbeitet oder Wartungsmaßnahmen an diesem durchzuführen sind. Für diesen Fall ist es üblich, die Versorgung ü- ber eine Bypass-Schaltung weiterzuführen. Dennoch können sich in einem solchen Fall Funktionsstörungen ergeben.
Auch in Markt & Technik Nr. 36, Sept. 2000, Seite 26 ist eine modular aufgebaute, insbesondere dreiphasige unterbrechungsfreie Stromversorgung vorgestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leistungsversorgungseinrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der die Zuverlässigkeit der Stromversorgung einer angeschlossenen Last erhöht wird.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Leistungsversorgungsmodule parallel zu dem Inverterzweig jeweils einen mit dem Lastzweig verbundenen Bypass aufweisen, die bei fehlerfreier Funktion der Inverterpfade von dem Lastzweig getrennt und im Fehlerfall eines Inverter- zweiges zur Aufrechterhaltung der Versorgung automatisch mittels einer Steuerschaltung mit dem Lastzweig verbindbar sind. Dabei kann der betreffende inverterzweig oder es können alle Inverterzweige abgeschaltet werden, um eine Versorgung ausschließlich über eine oder mehrere Bypässe zu gewährleisten. Mit dem jeweils dem Inverterzweig beigeordneten Bypass, der sich vorteilhafterweise in dem Gehäuse desselben Leistungsversorgungsmoduls befindet, wird eine Redundanz der Bypassvorrichtung mit vorteilhafter Steuerungsmöglichkeit und auch Überwachungsmöglichkeit desselben erhalten, so dass eine erhöhte Zuverlässigkeit der Leistungsversorgung der Last erreicht wird.
Dabei bestehen verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten darin, dass die Steuerschaltung in der Weise ausgebildet ist, dass sie im Fehlerfall eines Leistungsversorgungsmoduls nur den den in demselben Leistungsversorgungsmodul angeordneten Bypass durchschaltet, oder in der Weise ausgebildet ist, dass sie mehrere Leistungsmodule hinsichtlich des Auftretens eines Fehlers im Inverterzweig überwacht und im Fehlerfall eines Leistungsversorgungsmoduls ein Bypass in einem oder mehreren anderen Leistungsversorgungsmodul(en) durchschaltbar ist(sind).
Die Überwachung und Steuerung der Leistungsversorgung wird dadurch begünstigt, dass in dem Bypass jeweils eine Strommesseinheit angeordnet ist, deren Signal der Steuerschaltung zur Stromüberwachung des Bypasses zugeführt ist, und dass in einem Fehlerfall des Bypasses mittels der Steuerschaltung ein in dem Bypass vorhandenes Schaltglied betätigbar ist und/oder ein den Fehler betreffender Alarm auslösbar ist.
Genauere einzelne Überwachungs- und Steuerungsmöglichkeiten ergeben sich dadurch, dass mittels der Steuerschaltung unterscheidbar ist, ob in dem Bypass ein Kurzschluss vorliegt oder bei angeforderter Speisung über den Bypass eine Unterbrechung vorliegt.
Zu einer zuverlässigen Funktion tragen die Maßnahmen bei, dass das Schaltglied in dem Bypass ein Schütz ist, der bei einem Kurzschluss in dem Bypass mittels der Steuerschaltung geöffnet wird. Für den Betrieb des Bypasses sind des Weiteren die Maßnahmen von Vorteil, dass in dem Bypass eine mittels der Steuerschaltung steuerbare Schalteinheit vorhanden ist.
Zu einer sicheren Leistungsversorgung der Last tragen ferner die Maßnahmen bei, dass in dem Inverterpfad eingangsseitig zum Versorgungsnetz eine Gleichrichteranordnung und ausgangsseitig eine Wechselrichteranordnung angeordnet sind und dass zwischen der Gleichrichteranordnung und der Wechselrichteranordnung eine Akkumulatoreinheit angeschlossen ist, die über die Gleichrichteranordnung ladbar und von der über die Wechselrichteranordnung elektrische Leistung abgebbar ist.
Die Zuverlässigkeit der Leistungsversorgung wird zudem dadurch unterstützt, dass jedem Leistungsversorgungsmodul dezentral eine Akkumulatoreinheit zugeordnet ist. Auch die Wartung und Steuerungsfunktionen werden durch diese Maßnahmen begünstigt, da z.B. eine einzelne Akkumulatoreinheit ausgetauscht werden kann.
Die Funktion der Leistungsversorgungseinrichtung wird dadurch noch verbessert, dass zwischen der Akkumulatoreinheit und der Anschlussstelle zwischen der Gleichrichteranordnung und der Wechselrichteranordnung eine Gleichspannungsverstär- kungseinheit (Booster) angeordnet ist, wodurch eine optimale Anpassung und Arbeitsweise des Wechselrichters erreicht werden.
Zur zuverlässigen Funktion und Steuerung tragen weiterhin die Maßnahmen bei, dass den Bypässen einerseits und den Inverterzweigen andererseits getrennte Netze zugeordnet sind.
Wartungsarbeiten werden dadurch begünstigt, dass die Eingänge und/oder Ausgänge der Leistungsversorgungsmodule über individuell zugeordnete und/oder eine gemeinsame, von Hand betätigbare elektrische An- und Abschaltvorrichtung an das Versorgungsnetz und/oder den Lastzweig angeschlossen sind. Sind individuelle An- bzw. Abschaltvorrichtungen für die Leistungsversorgungsmodul vorhanden, kann der Betrieb über die übrigen Leistungsversorgungsmodule aufrecht erhalten werden, insbesondere wenn die An- und Abschaltvorrichtung am Eingang der jeweiligen Module angeordnet ist.
Die Bedienung bzw. der Betrieb werden auch dadurch begünstigt, dass ein normal offener zentraler Trennschalter vorgesehen ist, mit dem das Versorgungsnetz unmittelbar mit dem Lastzweig verbindbar ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung für die Steuerung und Überwachung besteht darin, dass den Leistungsversorgungsmodulen jeweilige Steuerschaltungen zugeordnet sind, die einer gemeinsamen Steuereinrichtung unterstellt sind, und dass der Betrieb über die Inverterzweige oder über Bypass aufgrund einer von der Steuereinrichtung getroffenen Mehrheitsentscheidung erfolgt. Die jeweiligen Steuerschaltungen können hierbei in dem Gehäuse der einzelnen Leistungsversorgungsmodule angeordnet sein, während die Steuereinrichtung in einem separaten Gehäuse angeordnet sein kann und über Steuerleitungen, insbesondere eine Busverbindung, oder drahtlos mit den Steuerschaltungen kommuniziert. Auch eine direkte drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation zwischen den Steuerschaltungen ist möglich.
Für den Aufbau und die Bedienung sind des Weiteren die Maßnahmen von Vorteil, dass die Leistungsversorgungsmodule als Einschübe ausgebildet sind, die beim Einschieben in eine am Schaltschrank oder Rack vorgesehene Aufnahme gleichzeitig durch die Einschiebbewegung elektrisch kontaktierbar sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Schaltungsaufbau einer Leistungsversorgungseinrichtung mit zwei Leistungsversorgungsmodulen in schematischer Ansicht,
Fig. 2A ein Steuerungskonzept bei Kurzschluss in der Bypasseinrichtung und
Fig. 2B ein Steuerungskonzept bei geöffneter Bypasseinrichtung.
Fig. 1 zeigt einen Schaltschrank 1 oder Rack, mit z.B. zwei in darin vorgesehenen Aufnahmen eingesetzten Leistungsversorgungsmodulen 10, 10', die z.B. als auf seitlichen Schienen einschiebbare Einschubmodule mit jeweiligen, an die Aufnahmen angepasste und mit Gleitabschnitten versehene Gehäuse ausgestaltet sind. An der Rückseite der Gehäuse sind Stecker oder Buchsen angeordnet, die passgenau auf komplementäre Buchsen bzw. Stecker in der Tiefe der Aufnahmen abgestimmt sind und in vollständig eingeschobenem Zustand in diese elektrisch kontaktierend eingreifen. Weitere Steckverbindungen können auf der Frontseite der Gehäuse angeordnet sein. Es können auch weitere Leistungsversorgungsmodule in entsprechenden Aufnahmen des Schaltschrankes 1 oder Racks oder auch weiterer Schaltschränke oder Racks angeordnet sein, die mit in die Leistungsversorgungseinrichtung eingebunden sind. Die Leistungsversorgungsmodule 10, 10' sind eingangsseitig an eine Netzversorgung mit Nullleiter N, Bypass-Eingang EB und Inverterzweigeingang EW angeschlossen, wozu vorteilhaft, aber nicht notwendigerweise, ein Wechselrichter-Netz WN und ein davon getrenntes Bypass-Netz BN vorhanden sind. Ausgangsseitig sind die Leistungsversorgungsmodule über jeweilige Trennschalter 60 mit einem Lastzweig 80 verbunden, über den die zu versorgende Last bzw. sie bildende Verbraucher angeschlossen sind.
Die einzelnen Leistungsversorgungsmodule 10, 10' weisen, vorteilhaft in demselben Gehäuse, jeweils einen Inverterzweig 40 mit vom Eingang zum Ausgang hinterein- ander folgendem elektrisch betätigbarem Schaltglied 41 , Gleichrichteranordnung 42, Wechselrichteranordnung 43 und weiterem elektrisch betätigbarem Schaltglied 44 auf, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Mit den Schaltgliedern 41 können die Inverterzeige 40 bedarfsweise mittels einer Steuereinrichtung geeignet betrieben bzw. abgeschaltet werden. Zwischen der Gleichrichteranordnung 42 und der Wechselrichteranordnung 43 ist ebenfalls vorteilhaft innerhalb des Gehäuses eine Gleich- spannungsverstärkungseinheit 45 (Booster) angeschlossen, deren anderer Eingang mit einer außerhalb des Gehäuses angeordneten, dem jeweiligen Leistungsversor- gungsmodul 10 bzw. 10' zugeordneten Akkumulatoreinheit 50 verbunden ist, um bei zumindest teilweisem Ausfall des Versorgungsnetzes die erforderliche Stromversorgung der Verbraucher sicherzustellen. Mittels der Gleichspannungsverstärkungsein- heit 45 wird eine Anpassung zwischen der Batteriespannung der aufladbaren Akkumulatoreinheit 50 und dem Gleichspannungseingang des Wechselrichters bewirkt, so dass dieser unter optimalem Wirkungsgrad arbeiten und an seinem Ausgang die hinsichtlich Amplitude und Frequenz stabilisierte Versorgungsspannung zur Verfügung stellen kann. Die Batterie- bzw. Akkumulatoreinheiten 50 verschiedener Leistungs- versorgungsmodule 10, 10' können dabei als dezentrale redundante Batterien genutzt und mittels der Steuereinrichtung zur Leistungsversorgung geeignet, gegebenenfalls variabel eingebunden werden. Dabei ist es auch möglich, die Akkumulatoreinheit 50 eines Leistungsversorgungsmoduls 10 bei deren Ausfall oder Wechsel für ein anderes Leistungsversorgungsmodul 10' zu nutzen oder bei zu geringer Kapazität eine gemeinsame Nutzung der Akkumulatoreinheiten 50 mittels der Steuereinrichtung zu bewirken.
Dem jeweiligen Inverterzweig 40 der Leistungsversorgungsmodule 10, 10" ist jeweils ein Bypass 30 innerhalb des Gehäuses beigeordnet, der vom Eingang zum Ausgang eine Strommesseinheit 31 , einen Schütz 32 und eine Schalteinheit 33, vorzugsweise mit einer Thyristoranordnung, aufweist. Ausgangsseitig ist der Bypass 30 innerhalb des Gehäuses am Ausgang AM hinter dem weiteren Schaltglied 44 des Inverter- zweigs 40 angeschlossen.
Die Leistungsversorgungsmodule 10, 10' weisen des Weiteren, vorteilhaft in ihrem Gehäuse, auch eine Steuerschaltung 20 auf, mit der u.a. die Komponenten des By- passes 30, nämlich die Strommesseinheit 31 zum Erfassen des Bypass-Stroms mittels einer Bypass-Strommessung 21 , der Schütz 32 zu dessen Betätigung über eine Schützansteuerung 22 und die Schalteinheit 33 zur Betätigung über eine entsprechende Ansteuerung, insbesondere Thyristoransteuerung 23, überwachbar bzw. steuerbar sind. Die Steuerschaltungen 20 der einzelnen Leistungsversorgungsmodule 10, 10' können untereinander über Steuerleitungen, z.B. eine Busverbindung oder drahtlos miteinander Informationen austauschen oder mittelbar über eine übergeordnete Steuereinrichtung. Mittels der so ausgelegten Steuerung und Überwachung können die redundanten Bypässe zur Sicherstellung der Leistungsversorgung angeschlossener Verbraucher vorteilhaft überwacht und gesteuert werden, wobei unterschiedliche Zuordnungen getroffen werden können, beispielsweise wenn mittels der Steuerschaltung 20 ein Fehler des Bypasses 30 festgestellt wird.
Die Fig. 2A und 2B zeigen in einem jeweiligen Flussdiagramm verschiedene Steuerungsabläufe bei zwei verschiedenen Ereignissen, nämlich zum einen bei einem Kurzschluss in der Bypasseinrichtung und zum anderen bei einer geöffneten By- passeinrichtung.
Dabei sieht die Logik für die Steuerung des redundanten Bypasses bei dem Ereignis Kurzschluss in der Bypasseinrichtung zunächst in einem Schritt KS1 eine Abfrage vor, ob die Last von dem Wechselrichter 43 gespeist wird. Ist dies nicht der Fall, schreitet das Steuerungsprogramm in einem Schritt KS5 zum Ausgang fort. Liegt eine Speisung der Last vom Wechselrichter 43 vor, wird überprüft, ob der betreffende Bypassstrom 0 ist. Trifft dies zu, geht das Programm in einen Schritt KS6 zum Aus- gang über, ist der Bypassstrom bei der Abfrage im Schritt KS2 nicht 0, gibt die Steuerschaltung 20 über die Schützansteuerung 22 in einem Schritt KS3 den Befehl, den Bypass-Schütz 32 zu öffnen und ferner in einem Schritt KS4 einen Alarm (optisch und/oder akustisch) auszulösen, dass in dem betreffenden Bypass ein Kurzschluss vorliegt.
Der Steuerungsablauf bei dem Ereignis Bypasseinrichtung geöffnet sieht gemäß Fig. 2B in einem Schritt OS1 eine Abfrage vor, ob die Last von dem betreffenden Bypass 30 gespeist wird oder eine solche Anforderung vorliegt. Ist dies nicht der Fall, schreitet das Programm in einem Schritt OS4 zum Ausgang weiter. Wird die Last von dem Bypass gespeist, wird in einem weiteren Schritt OS2 überprüft, ob der Bypassstrom 0 ist. Ist dies nicht der Fall, schreitet das Programm in einem Schritt OS5 zum Ausgang fort. Ist der Bypassstrom 0, erfolgt in einem Schritt OS3 die Auslösung eines (akustischen und/oder optischen) Alarms, dass der Bypass des betreffenden Leistungsmoduls offen ist.
Die Leistungsversorgung mit dem redundanten Bypass ergibt somit vorteilhafte Auslegungsmöglichkeiten der Steuerungslogik, wodurch die Zuverlässigkeit der Leistungsversorgung wesentlich gesteigert werden kann. Auch die dezentralen redundanten Batterien bzw. Akkumulatoreinheiten 50 tragen zur Zuverlässigkeit der Leistungsversorgung wesentlich bei.
Zur Wartung einzelner Module können die individuell zugeordneten Trennschalter betätigt werden. Auch ist es ergänzend oder alternativ möglich, einen vorgesehenen zentralen Trennschalter 70 zu schließen und darüber die Leistungsversorgung sicherzustellen.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Leistungsversorgungseinrichtung mit mehreren in einen gemeinsamen oder getrennte Schaltschränke (1 ) oder Racks einsetzbaren oder eingesetzten, parallel betreibbaren Leistungsversorgungsmodulen (10, 10'), die jeweils einen Inverterzweig (40) aufweisen zur unterbrechungsfreien elektrischen Leistungsversorgung einer am Ausgang in einem Lastzweig (80) liegenden Last, und mit einer Bypasseinrichtung zum Gewährleisten der Leistungsversorgung, wenn diese nicht oder nicht ausreichend von dem Inverterzweig aus erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsversorgungsmodule (10, 10') parallel zu dem Inverterzweig (40) jeweils einen mit dem Lastzweig verbundenen Bypass (30) aufweisen, die bei fehlerfreier Funktion der Inverterpfade (40) von dem Lastzweig (80) getrennt und im Fehlerfall eines Inverterzweiges (40) zur Aufrechterhaltung der Versorgung automatisch mittels einer Steuerschaltung (20) mit dem Lastzweig verbindbar sind.
2. Leistungsversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (20) in der Weise ausgebildet ist, dass sie im Fehlerfall eines Leistungsversorgungsmoduls (10, 10') nur den in demselben Leis- tungsversorgungsmodul (10, 10') angeordneten Bypass (30) durchschaltet, oder in der Weise ausgebildet ist, dass sie mehrere Leistungsmodule (10, 10') hinsichtlich des Auftretens eines Fehlers im Inverterzweig (40) überwacht und im Fehlerfall eines Leistungsversorgungsmoduls (z.B. 10) ein Bypass (30) in einem oder mehreren anderen Leistungsversorgungsmodulen (z.B. 10) durch- schaltbar ist.
3. Leistungsversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bypass (30) jeweils eine Strommesseinheit (31 ) angeordnet ist, deren Signal der Steuerschaltung (21 ) zur Stromüberwachung zugeführt ist, und dass in einem Fehlerfall des Bypasses (30) mittels der Steuerschaltung (20) ein in dem Bypass vorhandenes Schaltglied (32) betätigbar ist und/oder ein den Fehler betreffender Alarm auslösbar ist.
4. Leistungsversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerschaltung (21 ) unterscheidbar ist, ob in dem Bypass (30) ein Kurzschluss vorliegt oder bei angeforderter Speisung über den Bypass (30) eine Unterbrechung vorliegt.
5. Leistungsversorgungseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltglied (32) in dem Bypass (30) ein Schütz ist, der bei einem Kurzschluss mittels der Steuerschaltung (20) geöffnet wird.
6. Leistungsversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bypass (30) eine mittels der Steuerschaltung (21 ) steuerbare Schalteinheit (33) vorhanden ist.
7. Leistungsversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Inverterpfad (40) eingangsseitig zum Versorgungsnetz eine Gleichrichteranordnung (42) und ausgangsseitig eine Wechselrichteranordnung (43) angeordnet sind und dass zwischen der Gleichrichteranordnung (42) und der Wechselrichteranordnung (43) eine Akkumulatoreinheit (50) angeschlossen ist, die über die Gleichrichteranordnung (42) ladbar und von der über die Wechselrichteranordnung (43) elektrische Leistung abgebbar ist.
8. Leistungsversorgungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Leistungsversorgungsmodul (10, 10') dezentral eine Akkumulatoreinheit (50) zugeordnet ist.
9. Leistungsversorgungseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Akkumulatoreinheit (50) und der Anschlussstelle zwischen der Gleichrichteranordnung (42) und der Wechselrichteranordnung (43) eine Gleichspannungsverstärkungseinheit (45) angeordnet ist.
10. Leistungsversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Bypässen (30) einerseits und den Inverterzweigen (40) andererseits getrennte Netze (BN, WN) zugeordnet sind.
11. Leistungsversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingänge und/oder Ausgänge der Leistungsversorgungsmodule (10, 10') über individuell zugeordnete und/oder eine gemeinsame, von Hand betätigbare elektrische An- und Abschaltvorrichtung (60) an das Versorgungsnetz und/oder den Lastzweig (80) angeschlossen sind.
12. Leistungsversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein normal offener zentraler Trennschalter (70) vorgesehen ist, mit dem das Versorgungsnetz unmittelbar mit dem Lastzweig (80) verbindbar ist.
13. Leistungsversorgungseinrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Leistungsversorgungsmodulen (10, 10') jeweilige Steuerschaltungen (20) zugeordnet sind, die einer gemeinsamen Steuereinrichtung unterstellt sind, und dass der Betrieb über die Inverterzweige (40) oder über Bypass (30) aufgrund einer von der Steuereinrichtung getroffenen Mehrheitsentscheidung erfolgt.
14. Leistungsversorgungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsversorgungsmodule (10, 10') als Einschübe ausgebildet sind, die beim Einschieben in eine am Schaltschrank oder Rack vorgesehene Aufnahme automatisch durch die Einschiebebewegung elektrisch kontaktier- bar sind.
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