EP3163982A1 - Energieversorgungsvorrichtung für flughafen-befeuerungsanlagen - Google Patents

Energieversorgungsvorrichtung für flughafen-befeuerungsanlagen Download PDF

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EP3163982A1
EP3163982A1 EP16195206.4A EP16195206A EP3163982A1 EP 3163982 A1 EP3163982 A1 EP 3163982A1 EP 16195206 A EP16195206 A EP 16195206A EP 3163982 A1 EP3163982 A1 EP 3163982A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switching device
bypass switching
energy
supply device
control
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Withdrawn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
EP16195206.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Arnd Begemann
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.)
Batt GmbH
Original Assignee
Batt GmbH
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 Batt GmbH filed Critical Batt GmbH
Publication of EP3163982A1 publication Critical patent/EP3163982A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/20—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection
    • H05B47/23—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection of two or more light sources connected in series
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B47/23—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection of two or more light sources connected in series
    • H05B47/235—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection of two or more light sources connected in series with communication between the lamps and a central unit

Definitions

  • the invention relates to a power supply device for electrical consumers of airport lighting systems, comprising a transformer connecting a primary supply circuit to a secondary supply circuit, in which the electrical load is arranged, and with an arranged in the secondary supply circuit energy converter unit for providing an electrical Consumer adapted energy form.
  • the invention relates to an airport lighting system with a plurality of power supply devices according to one of claims 1 to 14.
  • a power supply device for electrical consumers of airport lighting systems which has a transformer connected to a series circuit and a secondary side arranged on the transformer energy conversion unit to different electrical consumers, such as lights, sensors, monitoring elements with an adapted form of energy, namely to supply DC or AC of various frequencies.
  • the energy converter unit has a power controller for providing the electrical consumers with electrical energy, such as AC or DC.
  • the energy conversion unit has an operating control, by means of which, for example, the intensity of the luminaire can be set or the luminaire can be operated in a flashing light mode.
  • the energy conversion unit is relatively complex and complex.
  • Object of the present invention is therefore to develop a power supply device for electrical consumers of airport lighting systems or an airport lighting system such that electrical consumers of different types, especially different lights can be operated safely and with simple installation without individual adjustment measures.
  • the invention in connection with the preamble of claim 1, characterized in that the energy conversion unit comprises a rectifier, a bypass switching device and a regulator device, wherein the regulator means acts on the bypass switching device such that by changing a ratio between an open state and a Bypass state of the bypass switching device an operating signal of the electrical load is adjustable.
  • an energy converter unit has a rectifier, a bypass switching device and a regulator device, wherein the bypass switching device is controlled by means of the regulator device such that the electrical consumer with an operating signal adapted thereto can be operated.
  • the bypass switching device is controlled so that the electrical load is either bypassed or operated with a certain voltage and / or current as the operating signal.
  • electrical consumers in particular lights, can advantageously be operated in a large power range.
  • the device according to the invention also works when no electrical load is connected.
  • the bypass switching device is arranged parallel to the rectifier on the one hand and between the transformer and the rectifier on the other hand.
  • the bypass switching device can occupy only two switching states, wherein at connection points of the bypass switching device in a first switching state (open state) in which an electronic switch of the bypass switching device is open, a supply voltage is applied, and in a second switching state (bypass state), in closed the electrical switch of the bypass switching device and thus the connections of the bypass switching device are bridged, the supply voltage to the bypass switching device is zero.
  • a first switching state open state
  • a second switching state bypass state
  • the supply voltage dropping across the bypass switching device coincides with the secondary voltage of the transformer.
  • a current-carrying functional element is arranged between the bypass switching device and the transformer, in which a constant current flows, there is at least one fixed or constant ratio between the supply voltage and the secondary voltage, wherein the supply voltage is preferably smaller than the secondary voltage.
  • the control of the bypass switching device by means of a pulse width modulation control or by means of a phase control, which is preferably integrated in the control device.
  • this can be adjusted in a simple manner, a desired supply voltage and thus a rectified operating voltage of the electrical load.
  • the regulator device has a regulator to which the actual operating voltage of the electrical load is supplied as a controlled variable. From the desired operating voltage for the corresponding electrical load and the actual operating voltage, a control difference is formed, which is returned by appropriate control of the bypass switching device to zero.
  • the controller may have a controller, such as PI controller.
  • the invention enables a permanently constant provision of the operating voltage or the operating current.
  • the energy conversion unit has a modulator which is connected to an output of the regulator device.
  • a carrier signal for data transmission can be modulated onto the supply signal, which can be used to control and / or monitor the electrical load.
  • the desired operating signal can be specified externally.
  • the regulator device is preferably coupled via an interface with a central control unit.
  • the energy converter unit with the control device and the transformer is sealed watertight sealed or encapsulated in a common housing.
  • the transformer on the one hand and the energy converter unit containing the control device on the other hand, in a separate housing can be poured watertight sealed or overmolded.
  • this protects the current-carrying components against contact.
  • Plug and / or cable for power supply and communication are preferably arranged integrated in the molded or molded housing.
  • the invention further comprises an airport lighting system with a power supply device according to claims 1 to 14.
  • a power supply device is preferably used in airport lighting systems to electric consumers 1 with supply electrical energy in an adapted to the electrical load 1 form of energy.
  • the electrical load 1 is designed as a light or light source, preferably as an LED light source.
  • the light source may also be formed as a halogen light source, laser light source, or other semiconductor-based light source.
  • the electrical load 1 may be formed as a number of light sources, for example, a single light source or a plurality of light sources, such as four light sources.
  • the power supply device essentially a transformer 2 and an energy converter unit 3.
  • the transformer 2 connects a primary supply circuit 4 (circuit) to a secondary supply circuit 5 (circuit), wherein in the secondary supply circuit 5, the energy converter unit 3 and the light source 1 are located.
  • the transformer 2 is designed as a series-circular transformer which couples the primary supply circuit 4 designed as a series circuit with the secondary supply circuit 5.
  • Supply lines 6 of the primary supply circuit 4 are connected, for example via a constant current regulator, not shown, to a low-voltage source.
  • the supply line 6 may be connected to a central control unit, not shown, so that the supply line 6 is not only used for power supply, but also for the transmission of control signals.
  • the energy converter unit 3 essentially has a rectifier 7, a bypass switching device 8 and a regulator device 9.
  • an additional in the secondary supply circuit 5 Current sensor 10 is arranged, which measures the current, flowing in the secondary supply circuit 5 supply current I V and as a current signal 11 to the regulator means 9 supplies.
  • the current signal 11 can be used in the regulator device 9 for setting a dimming state of the light source 1.
  • the rectifier 7 is designed as a rectifier circuit, by means of which a secondary side of the transformer 2 provided AC voltage U S (secondary voltage) is converted into a DC voltage U B (operating voltage).
  • the operating voltage U B is applied directly to the light source 1 and may for example be 24 V. By the light source 1, the operating current I B flows .
  • the operating voltage U B and the operating current I B can each serve as an operating signal which is fed to the regulator device 9.
  • the bypass switching device 8 is arranged, between connection points of the transformer 2 and connection points of the rectifier 7.
  • the current sensor 10 is arranged in the secondary supply circuit 5 between the transformer 2 and the bypass switching device 8.
  • the bypass switching device 8 has an electronic switch which is open in a first switching state (opening state) of the bypass switching device 8, so that, for example, in a time interval t 1 and t 2, the current secondary voltage U S at connection points 12, 13 of the bypass switching device 8 is applied.
  • a second switching state (bypass state) of the bypass switching device 8 the electronic switch is in a closed state, so that the connection points 12, 13 of the bypass switching device 8 are bridged. In this time interval, the voltage at the input of the rectifier 7 is approximately zero volts.
  • FIG. 2 the course of the voltage applied to the input of the rectifier 7 supply voltage U V is shown, wherein the bypass switching device 8 is controlled by a provided in the control device 9 phase control.
  • the supply voltage U V or the effective value of the supply voltage U V should increase because the number of light sources 1 has decreased in comparison to the first period T.
  • the operating voltage U B is always kept at a constant value (by means of a control) or regulated, because in the secondary supply circuit 5, a power source is present as an energy supply.
  • the first switching state of the bypass switching device 8, in which the electronic switch is open, is in FIG. 2 marked with the status "H".
  • the bypass switching device 8 is controlled such that always, ie both in the time interval T and in the time interval 2T-T, Idie voltage U B at the output of the rectifier 7 is the same
  • bypass switching device 8 can also be controlled by means of a pulse width modulation control.
  • the control of the bypass switching device 8 is preferably arranged integrated in the regulator device 9.
  • the regulator device 9 also has a controller 14, which controls an actual operating voltage U B , which is applied to the output of the rectifier 7, to a desired operating voltage U Bsetpoint .
  • the actual operating voltage U Bist is tapped at the output of the rectifier 7 and passed as an input to the regulator device 9.
  • the regulator device 9 is the target operating voltage U Bsetpoint , so that the control difference is formed, which is applied to the input of the controller 14.
  • the controller 14 may be formed, for example, as a PI controller or PID controller. Downstream of the controller 14 is the control 15, by means of which the bypass switching device 8 is brought into the open state or the bypass state.
  • the driver 15 may be used as a phase angle controller, as in FIG FIG.
  • FIG. 2 represented, or be designed as a phase modulation control.
  • operating voltage U B (shown in phantom ) corresponds to the desired operating voltage U Bsetpoint , wherein the actual operating voltage U Bist is regulated by means of the controller 14 in a voltage range above and below the setpoint operating voltage U Bsetpoint .
  • the actual operating voltage U Bist (solid line) rises up to an upper limit value above the setpoint operating voltage U Bsetpoint .
  • the opening state of the bypass switching device 8 the operating voltage U Bist decreases from this limit value to a lower limit below the setpoint voltage U Bsetpoint , in order then to rise again in the direction of the upper limit value in the next bypass state cycle.
  • each operating state thus takes place a balancing of the operating voltage U Bsoll between an upper and lower limit, so that in the time average, the target voltage U Bsoll applied. If many light sources 1 are connected, a higher operating voltage U B or U Bsetpoint is set. Decreases the consumption, for example, because fewer light sources 1 are connected, is the time interval t2 in which the bypass circuit 8 is in the bypass state, greater than in the first operating state in which the time interval for the bypass state cyclically has the length of t1.
  • the operating voltage U B controlled independently of the number of light sources and / or the load power requirement by means of the controller means 9 at a constant value.
  • a control signal for dimming the light sources 1 is generated.
  • the control or dimming signal is connected to the respective light sources 1 by a separate line.
  • the regulator device 9 provides a voltage value at the control or dimming line which corresponds to the desired dimming power or brightness of the light source 1. For example, 0 volts can be applied to the control / dimming line so that 100% brightness of the light source 1 is set. If 10 V is applied to the control / dimming cable, the brightness is set to 0%. For example, if 5 volts is applied to the control / dimming line, the brightness of the light source is 50%.
  • the control signal for adjusting the brightness of the light sources 1 can also be modulated onto the operating signal U B as a data packet. It should be noted that in the secondary supply circuit 5 always a constant current I V is impressed.
  • the current sensor 10 can be used in the regulator device 9 to generate the control / dimming signal. If, for example, the current intensity I V is 6.6 A, this corresponds to 100% brightness. If the current intensity is I V 2.2 A, this corresponds to a brightness of 30%.
  • the corresponding voltage value for the control of the light sources 1 via the control / dimming line can take place in the regulator device 9.
  • the actual operating voltage U Bist forms an actual operating signal and the setpoint operating voltage U Bsetpoint is a desired operating signal of the light source 1.
  • a modulator 16 and an interface 17 are integrated in an energy converter unit 3 '.
  • the modulator 16 allows modulating the supply signal of the supply voltage U V with a carrier signal for data transmission, so that the light source 1 can be controlled and / or monitored. Thus, in addition control signals can be transmitted to the light source 1.
  • the regulator device 9 is connected via the interface 17 to a central control unit 18, which is located remote from the energy converter unit 3 '.
  • the interface 17 is used exclusively for data communication between the central control unit 18 and the regulator device 9. In this way, 18 corresponding operating signals of the electrical load 1 or setpoint operating signals can be specified by the central control unit.
  • the interface 17 can be used in particular for the coupling and decoupling of data modulated in the secondary supply circuit 5.
  • the setpoint operating voltage U Bsetpoint may be fixed or predetermined as a function of the current intensity at the input of the rectifier 7 or by the central control unit 18.
  • the transformer 2 and the energy converter unit 3, 3 ' are preferably encapsulated or encapsulated in a common housing.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung für elektrische Verbraucher von Flughafen-Befeuerungsanlagen, mit einem Transformator, der einen primären Versorgungskreis mit einem sekundären Versorgungskreis verbindet, in dem der elektrische Verbraucher angeordnet ist, und mit einer in dem sekundären Versorgungskreis angeordneten Energiewandlereinheit zur Bereitstellung einer an den elektrischen Verbraucher angepassten Energieform, wobei die Energiewandlereinheit einen Gleichrichter, eine Bypassschalteinrichtung und eine Reglereinrichtung aufweist, wobei die Reglereinrichtung auf die Bypassschalteinrichtung derart einwirkt, dass durch Änderung eines Verhältnisses zwischen einem Öffnungszustand und einem Bypasszustand der Bypassschalteinrichtung ein Betriebssignal des elektrischen Verbrauchers einstellbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung für elektrische Verbraucher von Flughafen-Befeuerungsanlagen, mit einem Transformator, der einen primären Versorgungskreis mit einem sekundären Versorgungskreis verbindet, in dem der elektrische Verbraucher angeordnet ist, und mit einer in dem sekundären Versorgungskreis angeordneten Energiewandlereinheit zur Bereitstellung einer an den elektrischen Verbraucher angepassten Energieform.
  • Ferner betrifft die Erfindung eine Flughafen-Befeuerungsanlage mit einer Mehrzahl von Energieversorgungsvorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
  • Aus der EP 2 579 690 A2 ist eine Energieversorgungsvorrichtung für elektrische Verbraucher von Flughafen-Befeuerungsanlagen bekannt, die einen an einen Serienkreis angeschlossenen Transformator sowie eine sekundärseitig am Transformator angeordnete Energiewandlereinheit aufweist, um unterschiedliche elektrische Verbraucher, wie beispielsweise Leuchten, Sensoren, Überwachungselemente mit einer angepassten Energieform, nämlich mit Gleichstrom oder Wechselstrom verschiedenster Frequenzen zu versorgen. Die Energiewandlereinheit weist eine Energiesteuerung zur Bereitstellung der elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie, beispielsweise Wechselstrom oder Gleichstrom auf. Ferner weist die Energiewandlereinheit eine Betriebssteuerung auf, mittels derer beispielsweise die Intensität der Leuchte eingestellt bzw. die Leuchte in einem Blinklichtbetrieb betrieben werden kann. Für den Betrieb von Leuchten, insbesondere LED-Leuchten, ist die Energiewandlereinheit relativ aufwendig und komplex ausgestaltet.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Energieversorgungsvorrichtung für elektrische Verbraucher von Flughafen-Befeuerungsanlagen bzw. eine Flughafen-Befeuerungsanlage derart weiterzubilden, dass elektrische Verbraucher unterschiedlicher Bauart, insbesondere unterschiedliche Leuchten, ohne individuelle Anpassungsmaßnahmen betriebssicher und unter einfacher Montage betrieben werden können.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Energiewandlereinheit einen Gleichrichter, eine Bypassschalteinrichtung und eine Reglereinrichtung aufweist, wobei die Reglereinrichtung auf die Bypassschalteinrichtung derart einwirkt, dass durch Änderung eines Verhältnisses zwischen einem Öffnungszustand und einem Bypasszustand der Bypassschalteinrichtung ein Betriebssignal des elektrischen Verbrauchers einstellbar ist.
  • Nach der Erfindung weist eine Energiewandlereinheit einen Gleichrichter, eine Bypassschalteinrichtung und eine Reglereinrichtung auf, wobei die Bypassschalteinrichtung mittels der Reglereinrichtung so angesteuert wird, dass der elektrische Verbraucher mit einem an demselben angepassten Betriebssignal betrieben werden kann. Hierbei wird die Bypassschalteinrichtung so angesteuert, dass der elektrische Verbraucher entweder überbrückt wird oder mit einer bestimmten Spannung und/oder Stromstärke als Betriebssignal betrieben wird. Vorteilhaft können hierdurch elektrische Verbraucher, insbesondere Leuchten, in einem großen Leistungsbereich betrieben werden. Vorteilhaft funktioniert die erfindungsgemäße Vorrichtung auch, wenn kein elektrischer Verbraucher angeschlossen ist.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Bypassschalteinrichtung parallel zu dem Gleichrichter einerseits und zwischen dem Transformator und dem Gleichrichter andererseits angeordnet. Durch Ansteuerung der Bypassschalteinrichtung kann somit eine Versorgungsspannung bestimmter Größe bereitgestellt werden, die mittels des Gleichrichters dann in eine Gleichspannung umgewandelt wird.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die Bypassschalteinrichtung ausschließlich zwei Schaltzustände einnehmen, wobei an Anschlusspunkten der Bypassschalteinrichtung in einem ersten Schaltzustand (Öffnungszustand), in dem ein elektronischer Schalter der Bypassschalteinrichtung geöffnet ist, eine Versorgungsspannung anliegt, und in einem zweiten Schaltzustand (Bypasszustand), in dem der elektrische Schalter der Bypassschalteinrichtung geschlossen und damit die Anschlüsse der Bypassschalteinrichtung überbrückt sind, die Versorgungsspannung an der Bypassschalteinrichtung null ist. Wenn kein Stromverbraucher zwischen dem sekundärseitigen Abgriff des Transformators und der Bypassschalteinrichtung angeordnet ist, stimmt die Versorgungsspannung, die an der Bypassschalteinrichtung abfällt mit der Sekundärspannung des Transformators überein. Ist ein stromführendes Funktionselement zwischen der Bypassschalteinrichtung und dem Transformator angeordnet, in dem ein konstanter Strom fließt, besteht zumindest ein festes oder konstantes Verhältnis zwischen der Versorgungsspannung und der Sekundärspannung, wobei die Versorgungsspannung vorzugsweise kleiner ist als die Sekundärspannung.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Ansteuerung der Bypassschalteinrichtung mittels einer Pulsweitenmodulationssteuerung oder mittels einer Phasenanschnittssteuerung, die vorzugsweise in der Reglereinrichtung integriert ist. Vorteilhaft kann hierdurch auf einfache Weise eine gewünschte Versorgungsspannung und damit eine gleichgerichtete Betriebsspannung des elektrischen Verbrauchers eingestellt werden.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Reglereinrichtung einen Regler auf, dem als Regelgröße die Ist-Betriebsspannung des elektrischen Verbrauchers zugeführt wird. Aus der Soll-Betriebsspannung für den entsprechenden elektrischen Verbraucher und der Ist-Betriebsspannung wird eine Regeldifferenz gebildet, die durch entsprechende Ansteuerung der Bypassschalteinrichtung auf Null zurückgeführt wird. Hierzu kann die Regeleinrichtung einen Regler, beispielsweise PI-Regler, aufweisen. Vorteilhaft ermöglicht die Erfindung eine dauerhaft konstante Bereitstellung der Betriebsspannung bzw. des Betriebsstromes.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Energiewandlereinheit einen Modulator auf, der mit einem Ausgang der Reglereinrichtung verbunden ist. Vorteilhaft kann auf das Versorgungssignal ein Trägersignal zur Datenübertragung aufmoduliert werden, was zur Steuerung und/oder Überwachung des elektrischen Verbrauchers genutzt werden kann.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann das Soll-Betriebssignal extern vorgegeben sein. Hierzu ist die Reglereinrichtung vorzugsweise über eine Schnittstelle mit einer zentralen Steuereinheit gekoppelt.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die die Energiewandlereinheit mit der Regeleinrichtung und der Transformator druckwasserdicht in einem gemeinsamen Gehäuse vergossen oder umspritzt. Alternativ können der Transformator einerseits und die Energiewandlereinheit enthaltend die Regeleinrichtung andererseits in einem getrennten Gehäuse druckwasserdicht vergossen oder umspritzt sein. Vorteilhaft sind hierdurch die stromführenden Bauteile gegen Berührung geschützt. Stecker und/oder Kabel zur Stromversorgung und Kommunikation sind vorzugsweise in dem vergossenen oder umspritzten Gehäuse integriert angeordnet.
  • Zur Lösung der Aufgabe weist die Erfindung ferner eine Flughafen-Befeuerungsanlage mit einer Energieversorgungsvorrichtung entsprechend den Ansprüchen 1 bis 14 auf.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert:
    • Es zeigen:
      Fig. 1
      ein Blockschaltbild einer Energieversorgungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform,
      Fig. 2
      ein Zeitdiagramm für die Ansteuerung des elektrischen Verbrauchers und
      Fig. 3
      ein Blockschaltbild der Energieversorgungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform.
  • Eine erfindungsgemäße Energieversorgungsvorrichtung wird vorzugsweise in Flughafen-Befeuerungsanlagen eingesetzt, um elektrische Verbraucher 1 mit elektrischer Energie in einer an den elektrischen Verbraucher 1 angepassten Energieform zu versorgen.
  • Der elektrische Verbraucher 1 ist als eine Leuchte bzw. Lichtquelle ausgebildet, vorzugsweise als eine LED-Lichtquelle. Alternativ kann die Lichtquelle auch als eine Halogen-Lichtquelle, Laser-Lichtquelle oder eine andere halbleiterbasierte Lichtquelle ausgebildet sein. Der elektrische Verbraucher 1 kann als eine Anzahl von Lichtquellen, beispielsweise eine einzige Lichtquelle oder mehrere Lichtquellen, wie beispielsweise vier Lichtquellen, ausgebildet sein.
  • Die Energieversorgungsvorrichtung weist nach einer Ausführungsform gemäß Figur 1 im Wesentlichen einen Transformator 2 und eine Energiewandlereinheit 3 auf.
  • Der Transformator 2 verbindet einen primären Versorgungskreis 4 (Stromkreis) mit einem sekundären Versorgungskreis 5 (Stromkreis), wobei sich in dem sekundären Versorgungskreis 5 die Energiewandlereinheit 3 und die Lichtquelle 1 befinden. Der Transformator 2 ist als ein Serienkreistransformator ausgebildet, der den als Serienkreis ausgebildeten primären Versorgungskreis 4 mit dem sekundären Versorgungskreis 5 koppelt. Versorgungsleitungen 6 des primären Versorgungskreises 4 sind beispielsweise über einen nicht dargestellten Konstantstromregler an eine Niederspannungsquelle angeschlossen. Gegebenenfalls kann die Versorgungsleitung 6 mit einer nicht dargestellten zentralen Steuereinheit verbunden sein, so dass die Versorgungsleitung 6 nicht nur zur Energieversorgung, sondern auch zur Übermittlung von Steuersignalen dient.
  • Die Energiewandlereinheit 3 weist im Wesentlichen einen Gleichrichter 7, eine Bypassschalteinrichtung 8 und eine Reglereinrichtung 9 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist im sekundären Versorgungskreis 5 zusätzlich ein Stromsensor 10 angeordnet, der den aktuellen, im sekundären Versorgungskreis 5 fließenden Versorgungsstrom IV misst und als Stromsignal 11 an die Reglereinrichtung 9 liefert. Das Stromsignal 11 kann in der Reglereinrichtung 9 zur Einstellung eines Dimmzustandes der Lichtquelle 1 genutzt werden.
  • Der Gleichrichter 7 ist als eine Gleichrichterschaltung ausgebildet, mittels derer eine sekundärseitig am Transformator 2 bereitgestellte Wechselspannung US (Sekundärspannung) in eine Gleichspannung UB (Betriebsspannung) umgewandelt wird. Die Betriebsspannung UB liegt direkt an der Lichtquelle 1 an und kann beispielsweise 24 V betragen. Durch die Lichtquelle 1 fließt der Betriebsstrom IB. Die Betriebsspannung UB und der Betriebsstrom IB können jeweils als Betriebssignal dienen, welches der Reglereinrichtung 9 zugeführt wird.
  • Parallel zu dem Gleichrichter 7 ist die Bypassschalteinrichtung 8 angeordnet, und zwar zwischen Anschlusspunkten des Transformators 2 und Anschlusspunkten des Gleichrichters 7. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist in dem sekundären Versorgungskreis 5 zwischen dem Transformator 2 und der Bypassschalteinrichtung 8 der Stromsensor 10 angeordnet.
  • Die Bypassschalteinrichtung 8 weist einen elektronischen Schalter auf, der in einem ersten Schaltzustand (Öffnungszustand) der Bypassschalteinrichtung 8 geöffnet ist, so dass beispielsweise in einem Zeitintervall t1 bzw. t2 die aktuelle Sekundärspannung US an Anschlusspunkten 12, 13 der Bypassschalteinrichtung 8 anliegt. Hierbei wird vorausgesetzt, dass an dem Stromsensor 10 keine Spannung abfällt. In einem zweiten Schaltzustand (Bypasszustand) der Bypassschalteinrichtung 8 befindet sich der elektronische Schalter in einem geschlossenen Zustand, so dass die Anschlusspunkte 12, 13 der Bypassschalteinrichtung 8 überbrückt sind. In diesem Zeitintervall ist die Spannung am Eingang des Gleichrichters 7 annähernd Null Volt.
  • In Figur 2 ist der Verlauf der am Eingang des Gleichrichters 7 anliegenden Versorgungsspannung UV dargestellt, wobei die Bypassschalteinrichtung 8 über eine in der Reglereinrichtung 9 bereitgestellten Phasenanschnittssteuerung angesteuert wird. Rein exemplarisch wird in Figur 2 angenommen, dass in einer zweiten Periode 2T die Versorgungsspannung UV bzw. der Effektivwert der Versorgungsspannung UV ansteigen soll, weil die Anzahl der Lichtquellen 1 im Vergleich zur ersten Periode T abgenommen hat. Die Betriebsspannung UB wird stets auf einen konstanten Wert gehalten (mittels einer Ansteuerung) bzw. geregelt, weil im sekundären Versorgungskreis 5 eine Stromquelle als Energieversorgung vorliegt. Der erste Schaltzustand der Bypassschalteinrichtung 8, in dem der elektronische Schalter offen ist, wird in Figur 2 mit dem Zustand "H" gekennzeichnet. Der zweite Schaltzustand, in dem der elektronische Schalter überbrückt ist, wird mit dem Zustand "L" gekennzeichnet. Befindet sich die Bypassschalteinrichtung 8 in einem Zeitintervall t1 einer Periode T im ersten Schaltzustand bzw. Öffnungszustand des Schalters, liegt am Eingang des Gleichrichters 7 die aktuelle Sekundärspannung US an. Im zweiten Schaltzustand (Bypasszustand) der Bypassschalteinrichtung 8, nämlich im Zeitintervall T/2-t1 liegt an dem Eingang des Gleichrichters 7 die Spannung UV = 0 an. Durch Gleichrichtung der Versorgungsspannung UV entsteht eine Betriebsspannung UB. Die Bypassschalteinrichtung 8 wird derart angesteuert, dass stets, also sowohl in dem Zeitintervall T als auch in dem Zeitintervall 2T-T,Idie Spannung UB an dem Ausgang des Gleichrichters 7 gleich ist
  • Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform kann die Bypassschalteinrichtung 8 auch mittels einer Pulsweitenmodulationssteuerung angesteuert werden.
  • Die Ansteuerung der Bypassschalteinrichtung 8 ist vorzugsweise in der Reglereinrichtung 9 integriert angeordnet.
  • Vorzugsweise weist die Reglereinrichtung 9 auch einen Regler 14 auf, der eine Ist-Betriebsspannung UB, die am Ausgang des Gleichrichters 7 anliegt, auf eine Soll-Betriebsspannung UBsoll regelt. Hierzu wird die Ist-Betriebsspannung UBist am Ausgang des Gleichrichters 7 abgegriffen und als Eingang an die Reglereinrichtung 9 geführt. Ferner liegt der Reglereinrichtung 9 die Soll-Betriebsspannung UBsoll vor, so dass die Regeldifferenz gebildet wird, die an dem Eingang des Reglers 14 anliegt. Der Regler 14 kann beispielsweise als ein PI-Regler oder PID-Regler ausgebildet sein. Dem Regler 14 nachgeordnet ist die Ansteuerung 15, mittels derer die Bypassschalteinrichtung 8 in den Öffnungszustand oder den Bypasszustand verbracht wird. Die Ansteuerung 15 kann als eine Phasenanschnittssteuerung, wie in Figur 2 dargestellt, oder als eine Phasenmodulationssteuerung ausgebildet sein. Die in Figur 2 dargestellte Betriebsspannung UB (strichliniert dargestellt) entspricht der Soll-Betriebsspannung UBsoll, wobei die Ist-Betriebsspannung UBist mittels des Reglers 14 in einem Spannungsbereich oberhalb und unterhalb der Soll-Betriebsspannung UBsoll ausgeregelt wird. In dem Bypasszustand steigt die Ist-Betriebsspannung UBist (durchgezogene Linie) bis zu einem oberen Grenzwert oberhalb der Soll-Betriebsspannung UBsoll an. Im Öffnungszustand der Bypassschalteinrichtung 8 sinkt die Betriebsspannung UBist ausgehend von diesem Grenzwert bis zu einem unteren Grenzwert unterhalb der Sollspannung UBsoll, um dann im nächsten Bypasszustandszyklus wieder in Richtung des oberen Grenzwertes anzusteigen. In jedem Betriebszustand erfolgt somit eine Ausregelung der Betriebsspannung UBsoll zwischen einem oberen und unteren Grenzwert, so dass im zeitlichen Mittel die Sollspannung UBsoll anliegt. Sind viele Lichtquellen 1 angeschlossen, wird eine höhere Betriebsspannung UB bzw. UBsoll eingestellt. Verringert sich der Verbrauch, weil z.B weniger Lichtquellen 1 angeschlossen sind, ist das Zeitintervall t2, in dem sich die Bypassschaltung 8 im Bypasszustand befindet, größer als im ersten Betriebszustand, in dem das Zeitintervall für den Bypasszustand zyklisch die Länge von t1 aufweist.
  • Vorzugsweise wird unabhängig von der Anzahl der Lichtquellen und/oder der verbraucherseitigen Leistungsanforderung die Betriebsspannung UB mittels der Reglereinrichtung 9 auf einen konstanten Wert geregelt. Aus dem vom Stromsensor gemessenen Strom Iv wird ein Steuersignal zum Dimmen der Lichtquellen 1 generiert. Das Steuer- oder Dimmsignal ist mit einer gesonderten Leitung mit den jeweiligen Lichtquellen 1 verbunden. Die Reglereinrichtung 9 stellt an der Steuer- oder Dimmleitung einen Spannungswert zur Verfügung, der der gewünschten Dimmleistung oder Helligkeit der Lichtquelle 1 entspricht. Beispielsweise kann an der Steuer-/Dimmleitung 0 Volt anliegen, so dass 100 % Helligkeit der Lichtquelle 1 eingestellt wird. Wenn an der Steuer-/Dimmleitung 10 V anliegt, wird die Helligkeit 0 % eingestellt. Wenn an der Steuer-/Dimmleitung beispielsweise 5 Volt anliegt, beträgt die Helligkeit der Lichtquelle 50 %.
  • Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform kann das Steuersignal zur Einstellung der Helligkeit der Lichtquellen 1 auch auf das Betriebssignal UB als Datenpaket aufmoduliert sein. Es sei angemerkt, dass in dem sekundären Versorgungskreis 5 stets ein konstanter Strom IV eingeprägt wird. Der Stromsensor 10 kann in der Reglereinrichtung 9 dazu genutzt werden, das Steuer-/Dimmsignal zu erzeugen. Beträgt die Stromstärke IV beispielsweise 6,6 A, entspricht dies 100 % Helligkeit. Beträgt die Stromstärke IV 2,2 A, entspricht das einer Helligkeit von 30 %. Mittels einer Äquivalenztabelle zwischen dem Strom IV und der Steuer-/Dimmspannung kann in der Reglereinrichtung 9 der entsprechende Spannungswert für die Ansteuerung der Lichtquellen 1 über die Steuer-/Dimmleitung erfolgen.
  • Die Ist-Betriebsspannung UBist bildet eine Ist-Betriebssignal und die Soll-Betriebsspannung UBsoll ein Soll-Betriebssignal der Lichtquelle 1.
  • Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 3 ist zusätzlich in einer Energiewandlereinheit 3' ein Modulator 16 und eine Schnittstelle 17 integriert angeordnet.
  • Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen der Ausführungsbeispiele sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Der Modulator 16 ermöglicht ein Aufmodulieren des Versorgungssignals der Versorgungsspannung UV mit einem Trägersignal zur Datenübertragung, so dass die Lichtquelle 1 gesteuert und/oder überwacht werden kann. Somit können zusätzlich Steuersignale an die Lichtquelle 1 übertragen werden.
  • Die Reglereinrichtung 9 ist über die Schnittstelle 17 mit einer zentralen Steuereinheit 18 verbunden, die ortsfern zu der Energiewandlereinheit 3' angeordnet ist. Die Schnittstelle 17 dient ausschließlich zur Datenkommunikation zwischen der zentralen Steuereinheit 18 und der Reglereinrichtung 9. Auf diese Weise können von der zentralen Steuereinheit 18 entsprechende Betriebssignale der elektrischen Verbraucher 1 bzw. Soll-Betriebssignale vorgegeben werden. Die Schnittstelle 17 kann insbesondere dazu genutzt werden, zum Ein- und Auskoppeln von in dem sekundären Versorgungskreis 5 aufmodulierten Daten dienen.
  • Bei den genannten Ausführungsbeispielen kann die Soll-Betriebsspannung UBsoll fest vorgegeben sein oder in Abhängigkeit von der Stromstärke am Eingang des Gleichrichters 7 oder von der zentralen Steuereinheit 18 vorgegeben sein.
  • Zum Schutz gegen Feuchtigkeit, Wasser, Staub sind vorzugsweise der Transformator 2 und die Energiewandlereinheit 3, 3' in einem gemeinsamen Gehäuse vergossen oder umspritzt angeordnet. Gegebenenfalls können auch der Transformator 2 einerseits und die Energiewandlereinheit 3, 3' in einem getrennten Gehäuse vergossen oder umspritzt angeordnet sein.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Verwendung finden können. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Claims (15)

  1. Energieversorgungsvorrichtung für elektrische Verbraucher von Flughafen-Befeuerungsanlagen,
    - mit einem Transformator (2), der einen primären Versorgungskreis (4) mit einem sekundären Versorgungskreis (5) verbindet, in dem der elektrische Verbraucher (1) angeordnet ist, und
    - mit einer in dem sekundären Versorgungskreis (5) angeordneten Energiewandlereinheit (3, 3') zur Bereitstellung einer an den elektrischen Verbraucher (1) angepassten Energieform, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiewandlereinheit (3, 3') einen Gleichrichter (7), eine Bypassschalteinrichtung (8) und eine Reglereinrichtung (9) aufweist, wobei die Reglereinrichtung (9) auf die Bypassschalteinrichtung (8) derart einwirkt, dass durch Änderung eines Verhältnisses zwischen einem Öffnungszustand und einem Bypasszustand der Bypassschalteinrichtung (8) ein Betriebssignal (UB) des elektrischen Verbrauchers (1) einstellbar ist.
  2. Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglereinrichtung (9) einen Regler (14) aufweist, so dass ein Ist-Betriebssignal (UBist) des elektrischen Verbrauchers (1) auf ein vorgegebenes Soll-Betriebssignal (UBsoll) geregelt wird.
  3. Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassschalteinrichtung (8) parallel zu dem Gleichrichter (7) angeordnet ist.
  4. Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassschalteinrichtung (8) in dem sekundären Versorgungskreis (5) zwischen dem Transformator (2) und dem Gleichrichter (7) angeordnet ist.
  5. Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an Anschlusspunkten (12, 13) der Bypassschalteinrichtung (8) in dem Öffnungszustand derselben eine von der Sekundärspannung (US) vorgegebene Versorgungsspannung (UV) anliegt und dass die Anschlusspunkte (12, 13) der Bypassschalteinrichtung (8) in dem Schließzustand derselben überbrückt sind.
  6. Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypassschalteinrichtung (8) eine Pulsweitenmodulationssteuerung oder eine Phasenanschnittssteuerung als Ansteuerung (15) zugeordnet ist.
  7. Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Regler (14) der Reglereinrichtung (9) als Regelgröße die Ist- Betriebsspannung (DBist) des elektrischen Verbrauchers (1) zugeführt ist.
  8. Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglereinrichtung (9) die Ansteuerung (15) für die Bypassschalteinrichtung (8) aufweist.
  9. Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Soll-Betriebssignal (UBsoll) fest vorgegeben oder in Abhängigkeit von einem anderen Betriebssignal des sekundären Versorgungskreises (5) oder in Abhängigkeit von einer zentralen Steuereinheit (18) vorgegebenen Betriebssignal veränderbar ist.
  10. Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiewandlereinheit (3') einen Modulator (16) aufweist, der mit einem Ausgang der Reglereinrichtung (9) verbunden ist, so dass auf das Versorgungssignal (UV) ein Trägersignal zur Datenübertragung aufmodulierbar ist zur Steuerung und/oder Überwachung des elektrischen Verbrauchers (1).
  11. Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglereinrichtung (9) mit einer Schnittstelle (17) verbunden ist zur Datenkommunikation mit der zentralen Steuereinheit (18).
  12. Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Versorgungskreis (4) einen Serienkreis und der Transformator (2) einen Serienkreistransformator bilden.
  13. Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Verbraucher (1) als eine Anzahl von Lichtquellen, insbesondere als eine Anzahl von LED-Lichtquellen, ausgebildet ist.
  14. Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (2) und die Reglereinrichtung (9) in einem gemeinsamen Gehäuse einerseits oder der Transformator (2) und die Energiewandlereinheit (3, 3') in einem getrennten Gehäuse andererseits druckwasserdicht vergossen oder umspritzt sind.
  15. Flughafen-Befeuerungsanlage mit einer Mehrzahl von Energieversorgungsvorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
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